外泌体与杂合体疗法在再生医学与细胞衰老中的比较：一项叙述性综述 - 外泌体知识

摘要

外泌体因其介导细胞间通讯、调节炎症和促进组织修复的能力，已成为再生医学中颇有前景的制剂。然而，其临床应用仍受限于稳定性、生物利用度和治疗一致性问题。杂合体是一种工程化的杂合囊泡，将外泌体膜与脂质体结构融合而成，旨在增强递送、保护生物活性载荷并延长再生活性。本综述的作者旨在讨论外泌体和杂合体在皮肤再生和美容手术中的治疗功效，并评估其各自的优势和局限性。他们旨在探索生物工程化递送系统如何可能克服当前临床转化的障碍。纳入标准为：评估基于外泌体或杂合体干预措施在伤口愈合或皮肤衰老中的体外、体内或临床研究。提取并合成了有关细胞增殖、迁移、血管生成和炎症调节的数据。杂合体改善的稳定性和递送能力使其能够发挥持续的再生效应。将脂质体架构整合到杂合体中，可提高囊泡稳定性、延长生物活性并优化递送，从而可能带来持续的再生益处。然而，未来研究应包括长期临床评估和标准化生产规程，以使杂合体疗法成为再生医学和美容医学中可靠且可扩展的干预措施。

证据等级：3（治疗性）

近几十年来，对细胞通讯和组织修复机制的认识不断加深，推动了再生医学领域的快速发展。在再生医学中，最早且最广泛探索的方法之一是干细胞疗法。尽管干细胞疗法前景广阔，但其临床应用仍面临诸多障碍，包括细胞群体异质性、植入率有限、免疫兼容性问题、致瘤风险以及严格的监管审查等。这些局限性导致人们对无细胞替代方案的兴趣日益增加，这些方案可以复制干细胞的再生信号，同时避免相关的临床风险。其中，细胞外囊泡（EV）获得了广泛关注。EV根据其生物发生和大小大致分为外泌体、微囊泡和凋亡小体。

外泌体是纳米级（30-150 nm）的EV，源自内体，在多囊泡体（MVB）内形成，并在MVB与质膜融合后分泌到细胞外环境。在此过程中，内体膜的内出芽将胞质成分（如蛋白质、RNA和脂质）包裹到腔内囊泡中，这些囊泡在释放后成为外泌体。这种生物发生途径将外泌体与其他类型的EV（如直接从质膜出芽的微囊泡和凋亡过程中细胞崩解形成的凋亡小体）区分开来。一旦分泌，外泌体可通过受体-配体相互作用与受体细胞结合，与质膜融合，或被内吞，最终将其载荷递送到细胞质中。通过这些机制，外泌体影响广泛的生物过程，如血管生成、免疫调节、细胞外基质重塑和细胞分化。

外泌体最初在20世纪80年代被识别为成熟网织红细胞内的细胞废物处理单元，但后来被认识到在多种生理和病理过程中发挥积极作用，如免疫调节、血管生成、癌症进展和细胞外基质重塑。最近Duan和Zhao等人的研究进一步证明，外泌体能够增强皮肤再生、加速伤口愈合、调节瘢痕形成，从而将其置于再生皮肤病学和美容医学的前沿。

外泌体疗法的临床转化仍面临结构不稳定、生物活性载荷不一致和靶向效率低等挑战。这些局限性降低了治疗效果，并使外泌体的大规模标准化生产变得复杂。由于脂质体递送系统已十分成熟，研究人员开始探索合成脂质体结构以应对这些问题。脂质体结构使囊泡能够保护敏感的治疗分子免受降解，并通过修饰使其能够特异性靶向组织。然而，脂质体缺乏外泌体的内源性信号传导能力，且不天然携带生物活性成分。为了利用外泌体的固有再生特性与脂质体的结构优势，Koçak等人开发了称为杂合体的生物工程化杂合囊泡，该囊泡结合了外泌体的生物活性膜与合成脂质体的结构优势。融合过程依赖于物理或化学技术，如挤出、冻融循环、超声处理或聚乙二醇介导的融合。这些方法会破坏并重组外泌体和脂质体的脂质双层，使其膜融合并形成杂合结构。在此过程中，脂质体的磷脂成分与天然外泌体膜整合，保留了外泌体的生物活性表面蛋白，同时增强了结构稳定性和载药能力。通过这种杂合化，杂合体保留了外泌体的生物功能，同时受益于合成脂质体的可定制特性。

杂合体的可定制性允许掺入特定的生物活性因子，如转录调控因子、微小RNA（miRNA）或信号分子，这些因子传统上与诱导多能干细胞（iPSC）疗法的再生效应相关。杂合体提供了一个有前景的平台，用于模拟部分重编程的关键方面，可能复制iPSC技术的再生结果，而无需承担相关的安全性和可扩展性限制。源自干细胞（尤其是iPSC和其他重编程来源）的外泌体携带与早期发育阶段产生的信号相似的年轻化相关信号。

临床前和早期临床研究表明，杂合体在促进伤口愈合、减轻炎症和重塑细胞外基质方面的疗效优于金标准抗衰老剂（如维A醇）。鉴于美容和重建外科手术对功能恢复和美容效果的双重需求，杂合体可能代表了围手术期再生护理的关键进展。

本综述综合了关于外泌体和杂合体技术的现有证据，评估了它们在伤口愈合和衰老调节中的作用，并探讨了它们如何可能在美容医学的临床环境中提供多能性驱动的年轻化策略的实用延伸。

方法

为了撰写这篇关于外泌体和杂合体当前文献的叙述性综述，我们在三个主要的同行评审数据库（PubMed、Web of Science和Scopus）中进行了结构化文献检索。选择这些数据库是因为它们提供了高质量的生物医学研究。评估的文章侧重于外泌体和杂合体在再生医学和美容手术中的治疗应用，特别是在伤口愈合和组织修复方面的作用。检索涉及与外泌体、杂合体、再生医学、伤口愈合和美容干预相关的关键词。检索时间为2025年1月至2025年2月，纳入截至2025年2月以英文发表的文章。检索由J.W.进行，结果由S.R.C.和S.C.审查。对所审查文献的解释或纳入存在差异时，由作者讨论直至达成共识。必要时，征求第三作者T.T.的意见以做出最终决定。重点放在识别探索基于外泌体和杂合体干预措施在再生或美容医学应用中的原创研究。根据标题和摘要评估初步检索到的文章，筛选出直接涉及外泌体或杂合体在组织修复、皮肤再生或美容手术恢复中应用的研究（n=64）。排除未直接研究外泌体或杂合体在组织修复、皮肤再生或美容手术后恢复中应用的研究。聚焦于无关临床适应症（如肿瘤学、心脏病学、神经退行性疾病或全身性炎症疾病）的文章也被排除，除非它们提供了可直接转化到美容或皮肤再生应用的机制见解。随后对出版物进行全文审查（n=48）。在审查过程中，优先考虑作者研究了外泌体和杂合体的治疗功效、机制途径和临床应用的研究。重点关注真皮再生、成纤维细胞活化、炎症反应调节、细胞外基质重塑、伤口愈合和术后恢复。缺乏直接相关性或未达到同行评审标准的研究被排除。由于纳入的研究在设计、方法和测量结果方面存在异质性，我们进行了叙述性综合而非荟萃分析。这种方法允许对数据进行定性比较，提供基于证据的合成，反映当前外泌体和杂合体技术在再生和美容医学中的研究状态。

结果

基于EV的方法，包括使用外泌体的方法，已被研究作为调节生物过程（如旁分泌信号）的无细胞方法。外泌体携带复杂的分子载荷，包括蛋白质、miRNA和脂质，这些物质介导旁分泌信号并影响受体细胞行为。多项研究探讨了外泌体在促进组织修复中的作用，特别是在皮肤再生模型中。源自间充质干细胞（MSC）、脐带血和表皮干细胞的外泌体已被研究用于促进伤口愈合、血管生成和细胞外基质重塑。研究表明，这些效应可能由外泌体载荷（包括蛋白质和miRNA）介导，这些物质影响炎症、纤维化和增殖通路。在动物模型中，MSC来源的外泌体与促炎细胞因子水平降低、胶原沉积增加和再上皮化加速相关。Duan等人报道，在伤口模型中外泌体治疗与有序的胶原分布和减小的瘢痕面积相关（与未治疗对照相比）。富含miR-425-5p和miR-142-3p的表皮干细胞来源外泌体已被证明可抑制转化生长因子-β1信号通路，导致伤口愈合重塑期肌成纤维细胞分化减少和纤维化组织积累减少。在无胸腺裸鼠的体内研究中，包括外泌体在内的EV经静脉给药后全身半衰期约为30分钟，大多数在6小时内通过肝脏和肾脏清除。尽管供体差异性和分离方法导致载荷异质性，但标准化来源和分子表征的新兴策略可能会减轻这些挑战，并提高未来临床应用的重复性。

杂合体是通过将外泌体膜与合成脂质体融合而制成的生物工程化囊泡。体外研究报告，与天然外泌体相比，杂合体能增加成纤维细胞增殖和角质形成细胞迁移。在紫外线（UV）诱导的真皮损伤模型中，杂合体与促炎细胞因子（包括白细胞介素-6（IL-6）和肿瘤坏死因子-α（TNF-α））表达降低以及伤口愈合相关基因表达增加相关。其脂质组成使其能够更深入地渗透真皮层、延长滞留时间并增加与靶细胞的相互作用。Tiryaki等人进行的临床研究评估了局部杂合体制剂在改善皮肤健康参数方面的临床应用。与0.2%维A醇相比，含有0.75%杂合体的局部制剂在皱纹深度、经表皮水分流失、色素沉着正常化和皮肤纹理方面显示出统计上更显著的改善。在使用28天和56天后，观察到在减少皱纹方面具有统计学显著改善，杂合体制剂比基础霜和维A醇对照实现了更大的减少。根据皮肤病学评估，该制剂还报道了可接受的安全性、耐受性和稳定性。

在圣迭戈PSTM24热点话题上公布的初步研究中，将源自脂肪干细胞的杂合体（ExoCoBio公司）与源自牛脐带血的杂合体进行了比较，评估了它们对伤口愈合、再生能力、炎症细胞因子表达和基因表达的影响。在48小时内评估的划痕试验中，杂合体处理的培养物实现了98%的伤口闭合，而外泌体处理的培养物为92%。通过人脐静脉内皮细胞和人角质形成细胞（HaCaT）的迁移和增殖评估的再生能力，外泌体为12%，杂合体为45%。在测量细胞活力的成纤维细胞增殖试验中，杂合体将HaCaT细胞活力提高到153%，而外泌体为72%。伤口愈合相关靶点的基因表达分析显示，外泌体处理后弹性蛋白和胶原转录物上调了3.2倍，杂合体处理后上调了4.9倍。

讨论

尽管基于外泌体的疗法在伤口愈合中已显示出再生潜力，但其临床转化仍受到稳定性、生物利用度和在复杂伤口环境中持续活性等限制。这些挑战在美容外科领域尤其相关。杂合体的出现整合了外泌体信号成分与脂质体框架，为许多这些缺点提供了战略解决方案。使用局部杂合体制剂观察到的增强细胞反应凸显了改进递送机制以最大化治疗潜力的益处。增强的细胞增殖和迁移以及炎症介质的减弱表明，杂合体不仅支持组织修复的结构方面，还有助于调节伤口微环境。延长炎症会损害愈合和美容效果，因此调节炎症通路在美容应用中尤其有价值。

杂合体在再生医学中的应用超越了即时伤口愈合，并在细胞衰老和组织长寿方面具有潜在意义。与衰老相关的线粒体功能障碍、氧化应激、慢性炎症和端粒缩短会导致细胞衰老和受损的组织修复。外泌体和杂合体已被提议作为这些衰老相关通路的潜在调节剂，可增强细胞弹性。再生生物学的一个突破是发现通过过度表达四种转录因子（OCT4、SOX2、KLF4和c-MYC，统称为山中因子）可以将体细胞重编程为iPSC。除了在疾病模型和药物筛选中的用途外，iPSC还显示出显著的重焕活力能力，可逆转表观遗传漂变、恢复线粒体功能并重新激活端粒酶表达。尽管iPSC的直接治疗应用仍受到致瘤潜力和监管复杂性的限制，但其潜在的分子机制启发了旨在复制类似抗衰老效果而无完整重编程风险的疗法开发。iPSC来源的外泌体正在被探索，以了解其调节与线粒体功能、端粒酶活性和表观遗传重塑相关通路的能力。这些机制为开发基于外泌体的递送系统（如杂合体）提供了生物学依据，这些系统可能在不涉及直接遗传操作风险的情况下复制这些效应。

确定哪些因子可以装载到杂合体递送系统中对于确保期望结果至关重要。新出现的证据表明，外泌体疗法观察到的再生益处可能部分归因于其通过细胞载荷调节与细胞长寿和线粒体稳态相关的分子通路的能力。在此背景下，去乙酰化酶（Sirtuins）已被确定为衰老和再生的关键介质。去乙酰化酶是一类NAD+依赖性去乙酰化酶，是这些过程的中心调节因子，在组织再生过程中减轻氧化应激、促进DNA修复和维护线粒体完整性方面发挥关键作用。SIRT-1和SIRT-3与增强细胞对炎症和环境应激（如紫外线辐射）的抵抗力特别相关，这些应激也与真皮损伤和手术伤口环境相关。通过调节下游效应子，包括增殖物激活受体γ辅激活因子-1α和解偶联蛋白-2，SIRT-1支持线粒体生物发生和自噬。这些过程对于在组织修复过程中维持能量平衡和细胞活力是必要的。同时，SIRT-3有助于活性氧的解毒和线粒体功能的维护，这两者都是持续再生活动所必需的因素。在杂合体应用后观察到促炎细胞因子减少可能反映了通过外泌体microRNA信号增强的去乙酰化酶活性，这已被证明可调节SIRT表达，从而延缓真皮组织的细胞衰老。这种外泌体载荷、脂质基递送稳定性和长寿相关通路之间的相互作用，使杂合体不仅成为伤口愈合的工具，也成为衰老微环境的调节剂，可能在即时围手术期之外提供持续的再生益处。

除了线粒体健康，端粒动力学在细胞衰老和再生中至关重要。端粒随每次细胞分裂逐渐缩短，最终导致复制性衰老和再生潜力下降降低。慢性炎症和氧化应激是加速端粒缩短的主要因素，而调节炎症信号和氧化损伤的干预措施已被提出作为减轻端粒损耗的策略。杂合体已被证明可以减弱真皮细胞中包括IL-6和TNF-α在内的炎性细胞因子的表达，这表明它们可能有助于保持染色体完整性并延缓细胞过早衰老。杂合体对端粒维护的直接影响正在积极探索中，初步数据表明杂合体可能影响端粒酶活性。然而，需要进一步研究以确定其抗炎和再生效应是否延伸到端粒稳定化。

最近的临床研究探讨了杂合体在人类皮肤再生中的功效。来自对照美容试验的证据表明，与标准抗衰老制剂（如维A醇）相比，局部杂合体制剂可以显著减少皱纹深度、改善皮肤弹性、使黑色素分布正常化并增强经表皮屏障功能。这些发现为杂合体的再生能力提供了临床验证，并支持其在增强衰老皮肤的结构和功能方面的作用。此外，良好的安全性、耐受性和稳定性进一步支持了其在美容环境中长期局部应用的适用性。

尽管强大的体外和动物模型数据支持杂合体的再生潜力，但最近的美容试验标志着向临床转化的第一步。这些研究提供了短期至中期的皮肤年轻化证据。然而，需要进行纵向研究以确定这些效果的持久性及其与内源性衰老机制的相关性。

杂合体代表了再生美容领域的一项有意义进步。通过增强外泌体的生物利用度和递运动力学，它们为皮肤修复和更新提供了下一代平台。它们在改善多种皮肤衰老迹象方面的临床疗效，加上其耐受性，使其成为术前和术后护理的有前景的辅助手段。尽管如此，它们在细胞或全身水平作为抗衰老治疗药物的应用仍处于研究阶段。需要持续的研究来阐明其对长寿相关通路的机制影响，并确定其在美容医学中的长期效果。

重要的是，在临床前研究中观察到的杂合体递送带来的再生益处，表明其在美容外科围手术期方案中具有更广泛应用潜力。这包括术前预防性治疗以优化伤口环境，以及术后护理以尽量减少并发症并促进快速恢复。然而，尽管有这些有前景的见解，仍然迫切需要严格的临床评价，以确定在实验环境中观察到的杂合体的细胞和分子效应能否转化为人类外科手术结果的有意义改善。

尽管本综述提供了有价值的见解，但应承认某些局限性。虽然有关于外泌体和杂合体的研究，但全面的比较分析，特别是涉及不同来源外泌体以及文献中广泛使用的MSC外泌体，仍然有限。诸如稳定性和细胞靶向等方面需要进一步深入研究。未来专注于这些参数的研究将增强我们对其治疗潜力和临床应用的理解。

此外，未来的研究应优先考虑对照临床试验，评估外泌体和杂合体疗法对美容手术中伤口愈合质量、瘢痕形成和患者报告结果的长期影响。建立标准化的外泌体和杂合体生产、剂量和应用方法对于广泛的临床采纳也至关重要。此外，创新杂合体技术的持续推进，加上对外泌体利用的更详细探索，可能有助于扩大其转化和治疗应用。

披露

Cohen博士是Lipocube, Inc.（英国伦敦）和Mage Group Limited（英国伦敦）的股东并收取版税；是MTF Biologics（新泽西州爱迪生）的研究者和顾问；是Apyx Medical（佛罗里达州克利尔沃特）的顾问、研究者和培训中心；是Millenium Medical Inc.（加利福尼亚州卡尔斯巴德）的股东；并且是Paracrine Inc.（加利福尼亚州圣迭戈）的股东和顾问。Wesson先生无利益冲突声明。Canikyan博士是Mage Group Limited的首席研发官。Tiryaki博士是Mentor（加利福尼亚州圣巴巴拉）的研究者，从Springer（纽约州纽约）收取书籍版税，并且是Mage Group和Lipocube, Inc.的顾问委员会成员并持有股权。Kul女士和Duyan女士是Mage Group的研发工程师。

资助

作者未获得用于本研究、撰写和发表此文章的经济支持。

补充赞助

本文作为补充材料“外泌体：美容和再生医学的新前沿”的一部分出现，由ExoCoBio Inc.（韩国首尔）赞助。

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