综述：间充质干细胞外泌体来源微小RNA在再生医学与组织工程中的潜力

本综述系统探讨了间充质干细胞（MSCs）外泌体（EXOs）来源的微小RNA（miRNAs）在再生医学中的应用潜力。文章详细解析了MSC-EXOs通过传递miRNAs（如miR-21-5p、let-7g等）调控靶基因表达，进而促进骨修复、软骨再生、心脏修复、神经再髓鞘化及皮肤伤口愈合等过程的分子机制（涉及TGF-β、VEGFA/VEGFR2等通路），为开发无细胞治疗策略提供了重要理论依据。

　　

Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles (MSC-EVs)

细胞外囊泡（EVs）是一类脂质双分子层包裹的膜性结构，携带包括mRNA、微小RNA（miRNA）、蛋白质和脂质在内的生物活性物质。间充质干细胞（MSCs）来源的EVs能够模拟MSCs的生物学功能，通过将这些 cargo 递送至靶细胞，在组织修复和维持稳态中发挥关键作用。

MiRNA sorting in exosomes

研究表明，miRNAs并非随机分泌到外泌体中。与人脐带间充质干细胞（hUC-MSC）本身相比，其外泌体中miR-21-5p的含量高出100倍。miR-21、let-7g、miR-1246、miR-381和miR-100等是MSC外泌体（MSC-EXOs）中更为富集的miRNAs。此外，分泌的miRNA谱会因MSCs的组织来源和培养条件的不同而存在差异。

MSCs exosomes-derived miRNAs' role in wound healing

大量研究证实，MSC-EXOs或MSC-EVs可通过靶向伤口愈合的不同阶段来促进该过程。它们影响血小板释放的细胞因子和趋化因子，如转化生长因子-β（TGF-β）、表皮生长因子（EGF）、血小板衍生生长因子（PDGF）和成纤维细胞生长因子（FGF）。这些因子募集中性粒细胞至伤口处，并分泌Toll样受体（TLRs）和核因子κB（NF-κB）激活剂等产物。

MSCs exosomes-derived miRNAs' role in bone, tendon-bone, and cartilage regenerations

MSCs来源的小细胞外囊泡（sEVs）在骨、软骨和腱-骨界面再生中扮演关键角色。这些囊泡通过促进MSCs的增殖、迁移、成骨分化和矿化来增强其功能。此外，MSCs中血管内皮生长因子A（VEGFA）及其受体VEGFR2的上调有助于骨形成和新血管生成，这对骨修复至关重要。

在骨关节炎早期，MSC-EXOs通过传递特定的miRNAs（如miR-326-5p）调控Wnt/β-连环蛋白（β-catenin）和转化生长因子-β（TGF-β）/Smad信号通路，影响软骨细胞增殖、凋亡和细胞外基质（ECM）合成，从而保护软骨。

MSCs exosomes-derived miRNAs' role in re-myelination

miRNAs在少突胶质细胞发育的各个步骤中均具有 pivotal 作用，因此基于miRNA的治疗策略（如利用MSCs）为增强神经系统疾病（如多发性硬化症）的再髓鞘化治疗提供了充满希望的新途径。特定miRNAs（如来自人骨髓MSC外泌体的miR-219-5p）能够同时促进再髓鞘化和调节抗炎反应，这在神经退行性疾病的治疗中前景广阔。

开发基于miRNA的疗法旨在通过增强内源性修复机制来治疗脱髓鞘疾病。MSC-EXOs可作为这些治疗性miRNAs的天然递送载体，将其高效运送至中枢神经系统（CNS）的靶细胞。

MSCs exosomes-derived miRNAs' role in dental pulp regenerations

人牙髓组织来源的干细胞（hPSCs），包括来源于恒牙牙髓的人牙髓干细胞（hDPSCs）和来源于乳牙的干细胞（SHEDs），具有多向分化潜能。hDPSCs和SHEDs的潜在组织重建、修复和再生能力部分通过其旁分泌活性，特别是通过释放EVs和EXOs来实现。这些囊泡携带的miRNAs（如miR-27a-5p、miR-196a-5p）在调节牙髓细胞成牙本质向分化和修复过程中发挥重要作用。

MSCs exosomes-derived miRNAs' role in cardiac regeneration

近期科学研究表明，MSCs来源的外泌体和miRNAs通过多种信号通路改善心肌细胞存活，参与心肌梗死（MI）、动脉粥样硬化、扩张型心肌病等多种心血管疾病（CVDs）的心脏修复/再生过程。针对CVDs的细胞治疗方法面临细胞存活率低、移植效率低和潜在致瘤风险等复杂性挑战，而MSC-EXOs及其携带的miRNAs（如miR-21-5p、miR-210-3p）可作为无细胞治疗替代方案，通过抑制细胞凋亡、促进血管生成和调节免疫反应来改善心脏功能。

Recent approaches to improve the treatment of MSC-EXO miRNAs

近期研究提出了多种提高外泌体中miRNA丰度的方法：其一，利用成簇规律间隔短回文重复序列（CRISPR）及相关蛋白9（Cas9）技术对特定miRNA的基序进行遗传修饰。例如，Chen等人应用人工构建的工程化细胞外囊泡递送CRISPR/Cas9以靶向miR-29b（EVs-Cas9-29b），从而减轻去神经诱导的肌肉萎缩。其二，对MSCs进行预处理（例如在低氧条件下培养或使用特定细胞因子）可以改变其外泌体的miRNA组成，增强其治疗效能。例如，用转化生长因子-β（TGF-β）预处理MSCs可增加其外泌体中miR-21-5p的丰度。

Discussion

尽管基于临床前模型的研究显示MSC-EXO miRNAs在骨、软骨、腱-骨、心脏、神经、伤口与皮肤、牙齿再生等方面展现出 promising outcomes，但其临床转化仍面临一些挑战，需要更广泛的研究来厘清问题根源并寻找解决方案。

外泌体可由不同细胞类型释放并具有多种功能。因此，需要更多研究来明确最适合特定组织再生和愈合应用的临床设置和细胞来源。外泌体的生物发生、细胞摄取、运输、分离、鉴定、纯度、优化、标准化以及与靶细胞连接的分子机制等方面仍需深入探索。理解这些挑战将为成功将外泌体转化为临床应用开辟新途径。

Conclusion

MSC外泌体来源的miRNAs在再生医学和治疗策略中展现出巨大潜力，并开始从临床前模型向早期临床试验转化，应用于骨组织修复、缺血性卒中、心血管疾病、神经退行性疾病、肝脏及角膜疾病、皮肤损伤与老化、糖尿病伤口、神经损伤、癌症以及SARS-CoV-2感染等领域。然而，未来的临床应用仍需要大量深入的研究和严格的测试阶段，以充分了解其生物学特性、最佳递送方法、长期安全性和有效性，并建立标准化生产流程。