干细胞外泌体雾化:具备哪些优点?适用于哪些肺部疾病?


发布时间:

2026-07-02

肺部问题拯救者-干细胞外泌体雾化

干细胞外泌体雾化:具备哪些优点?适用于哪些肺部疾病?

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呼吸系统疾病频发,且死亡率高,给社会和个人都带来极大的负担,再生医学的兴起为该类疾病的治疗带来曙光。干细胞外泌体结合雾化的应用方式已通过多项临床验证,证明了其在该领域良好的安全性和一定的有效性。
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呼吸系统疾病现状

目前我国心脑血管疾病、癌症、慢性呼吸系统疾病、糖尿病四类慢性非传染性疾病死亡人数占总死亡人数的88%,国务院于2019年7月印发《国务院关于实施健康中国行动的意见》明确提出,我国将针对心脑血管疾病、癌症、慢性呼吸系统疾病、糖尿病这四类重大慢性病开展防治行动。

其中,下呼吸道感染仍然是世界上最致命的传染病,排在主要死亡原因的第四位。呼吸系统疾病是由许多化学、物理及生物等原因导致的肺部损伤,主要表现为炎症细胞浸润、细胞因子释放、上皮细胞受损以及气道重塑和肺组织纤维化,最终导致肺组织结构破坏。

但目前对于这些慢性肺部疾病可行和有效的临床治疗策略是有限的,只能集中在改善患者临床症状和提高生活质量。

全球主要死亡原因

干细胞外泌体治疗与

雾化结合优势

随着再生医学的兴起,干细胞外泌体治疗有望成为解决慢性肺部疾病的有效方式,其可通过携带的细胞因子和生长因子起到免疫调节、改善肺部细胞微环境的作用,从而有利于组织修复.

外泌体治疗肺部问题途径

干细胞外泌体在多种肺部疾病中证实具有治疗效果,比如肺纤维化、肺动脉高压、新冠肺炎、急性呼吸窘迫等。对于呼吸系统疾病来说,雾化吸入的给药方式具有直达呼吸道、更大剂量输入、精确给予剂量、操作简单、风险低等特点。

雾化吸入干细胞及其衍生物的临床前研究及临床研究结果均显示出良好的可操作性以及可能比其他给药方式更佳的安全性和有效性。雾化吸入可使机体最大程度摄取干细胞外泌体,充分实现靶向治疗。外泌体雾化治疗。

雾化吸入外泌体的优势

雾化后吸收及代谢示意图


外泌体雾化治疗

呼吸道疾病的作用机理

免疫调节作用:

外泌体可以携带多种免疫调节因子,如miRNA、lncRNA等,通过与靶细胞的受体结合,调控靶细胞的生物学行为,从而发挥免疫调节作用。在外泌体雾化治疗呼吸道传染病的过程中,外泌体可以通过调节宿主免疫系统的功能,增强机体对病原体的清除能力,提高治疗效果。

抗病原体作用:

外泌体可以携带多种抗病原体因子,如抗菌肽、抗病毒蛋白等,直接作用于病原体,抑制其生长和繁殖。此外,外泌体还可以通过诱导宿主细胞产生抗病原体因子,增强机体对病原体的抵抗能力。

抗炎作用:

外泌体可以携带多种抗炎因子,如IL-10、TGF-β等,通过抑制炎症反应的发生和发展,减轻炎症损伤。在外泌体雾化治疗呼吸道传染病的过程中,外泌体可以通过调节宿主的炎症反应,降低病情的严重程度,提高患者的生活质量。


外泌体雾化修复

呼吸系统损伤的优势

靶向性强:外泌体能够直接作用于肺部,减少全身副作用。

免疫调节作用:外泌体能够调节免疫反应,有助于控制炎症。

促进组织修复:外泌体中的生长因子和RNA分子可以促进受损肺组织的修复。

抗纤维化:间充质干细胞外泌体通过抗炎、免疫、巨噬细胞表型调节参与上皮间质转化,逆转肺纤维化。

药物递送系统:外泌体可以作为药物递送的载体,提高药物在肺部的浓度。

雾化吸入外泌体已经在多重肺部疾病中展示出良好的治疗潜力,如慢性阻塞性肺病、肺纤维化和肺癌等。其独特的生物分布和功能特性使得外泌体成为肺病治疗领域的研究热点。

此外,针对不同疾病状态,外泌体的修饰和工程化也为个性化治疗提供了可能,有望为临床提供一种更安全、更有效的肺病治疗手段。


02

适应症:哪些呼吸道疾病可能受益?

呼吸系统感染性疾病

呼吸系统感染由多种微生物包括细菌、病毒、支原体、真菌、寄生虫等引起。

目前足够敏感和特异的生物标志物仍然是临床感染性疾病面对的难题,研究人员对活动性肺结核患者和潜伏感染者血清外泌体采用多反应监测质谱(MRM-MS)方法靶向蛋白质组学分析,发现33种特异性蛋白和20个肽段,其中8个蛋白(抗原85B、抗原85C、Apa、BfrB、GlcB、HspX、KatG和Mpt64)的多肽有作为持续活跃和潜伏的结核分枝杆菌感染的生物标志物。

Pei等对社区获得性肺炎(CAP)、慢阻肺急性加重及健康对照组血浆外泌体表面蛋白进行分析,发现CD45和CD28可用来鉴别CAP和慢阻肺急性加重,提供了外泌体作为疾病诊断标志物的依据。

Monsel等用人间充质干细胞来源微囊泡(MSC-MV)治疗小鼠细菌性肺炎模型,发现MSC-MV可以减轻肺部炎症和提高小鼠存活率,体外证实MVs通过增强单核细胞吞噬作用、降低炎症细胞因子的分泌及增加损伤的肺泡2型上皮细胞内ATP水平发挥治疗作用,提示MSC-MV与MSC效果一样,可作为无细胞的干细胞治疗方法。


哮喘

哮喘是一种以气道高反应性为特征的常见的慢性炎症性呼吸道疾病,影响着数以百计的人。它以气道的反复发作性炎症、痉挛和狭窄为特征,导致患者出现喘息、咳嗽、胸闷和呼吸困难等症状。

哮喘的治疗通常包括长期控制药物和快速缓解药物,旨在减轻气道炎症、控制症状并预防发作。

传统治疗手段(如支气管扩张剂、糖皮质激素等)虽能缓解症状,但无法逆转肺组织损伤或修复已丧失的功能。此外,长期使用激素可能引发骨质疏松、代谢紊乱等副作用。因此,寻找能够真正修复肺部结构、调节免疫反应的新型疗法成为医学界的迫切需求。

近年来,间充质干细胞(Mesenchymal Stem Cells,MSCs)及其分泌的细胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EVs),凭借其强大的抗炎、免疫调节和组织再生能力,成为慢性肺部疾病治疗领域的研究热点。

日前,《干细胞研究与治疗》杂志发表重要文献,文章涵盖关于不同来源的间充质干细胞(MSCs)及其衍生EVs在临床前和临床COPD和哮喘模型中的重要应用。

肺部结节

肺结节是指肺部出现的直径小于或等于3厘米的圆形或椭圆形阴影。它们可能是由良性病变(如感染、炎症或良性肿瘤)引起的,也可能是早期肺癌的表现。肺结节的发现通常通过胸部X光片或CT扫描进行,而正确诊断和治疗肺结节对于改善患者预后至关重要。

肺结节的影像表现包括大小、形状、边缘清晰度以及是否伴有钙化等,病理特征主要表现为一种非干酪样坏死性上皮样细胞肉芽肿,这种特征通常与系统性的肉芽肿性疾病相关,其确切的病因和发病机制目前尚不完全清楚,但可能与遗传易感性、环境因素以及某些病毒或细菌感染有关。

多项临床研究和实践案例表明,雾化吸入外泌体能够有效缩小肺结节的大小。通过雾化吸入,外泌体能够直接到达肺部,发挥其抗炎和修复作用,从而缩小结节。此外,外泌体的免疫调节功能有助于防止结节的进一步恶化。

肺纤维化

久咳对于肺部的损伤不言而喻,间充质干细胞分泌的外泌体携带了IL-10 mRNA、miR-126和miR-30b,它们可抑制肺纤维化;同时还携带了各种免疫调节蛋白,包括血管生成素-1(Ang-1)和肝细胞生长因子(HGF),已知这两种蛋白质都能减轻肺部损伤,因此在对呼吸系统疾病改善具备良好的潜力。


慢阻肺

呼吸困难与肺部的炎症有着直接的关联,雾化吸入外泌体是一种”潜在“的治疗方法,因为它们能够调节免疫反应、促进机体对病原体清除和减轻器官损伤。许多临床研究及文献表明,间充质干细胞外泌体可显著减少由不同类型肺损伤引起的肺部炎症,对慢阻肺的治疗也初见疗效。


新冠肺炎

2022年5月,由武汉、上海、北京三地学者共同发文,证实将干细胞外泌体以雾化形式吸入,能显著改善重症新冠肺炎患者的肺部损伤,研究发布在《干细胞研究与治疗》期刊上。

研究者将源自人异体脂肪间充质干细胞衍生的外泌体,以雾化吸入形式对7名重症新冠肺炎患者进行干预,初步研究结果显示参与者肺部损伤得到显著改善。

研究发现,采用外泌体雾化治疗的方法,可以有效抑制病毒复制,减轻病情的严重程度,提高患者的生活质量。

外泌体雾化吸入在健康志愿者临床应用中耐受良好。

2021年8月,瞿介明教授团队首次验证经雾化吸入异体人源间充质基质细胞外囊泡在临床应用中的可行性及安全性,相关研究成果刊发在国际顶级权威杂志Journal of Extracellular Vesicles(IF:25.841)上。

本研究共纳入24名健康志愿者进行MSC-EVs雾化吸入安全性的研究(MEXVT study,NCT04313647)。自雾化前皮试开始至雾化后七天结束,所有志愿者均耐受良好,生命体征(体温、心率、氧饱和度、血压)、血常规、生化指标、IgE、凝血功能等指标均未观察到明显波动,未观察到严重不良事件。


03

案例

干细胞外泌体雾化治疗肺炎安全可行

在中国临床试验注册中心登记注册的《间充质干细胞外泌体雾化吸入治疗新型冠状病毒肺炎(COVID-19)的关键技术研究》项目(ChiCTR2000030261),其目的是利用干细胞外泌体的抑制炎症因子和增强机体免疫力的作用,通过雾化吸入肺直接接触病灶的方式,促进新冠病毒肺炎患者早日康复,减少并发症。该项目临床试验成果于2022年发表在《Stem Cell Reviews and Reports》杂志(2022年影响因子6.692)。

间充质干细胞(MSC)来源的外泌体,因其低免疫原性和高安全性,能避免传统药物可能引发的副作用,在治疗呼吸道疾病时展现出巨大潜力。

临床证据:促进肺部修复,缩短住院时间2022年,发表在《Stem Cell Reviews&Reports》的一项临床研究,为干细胞外泌体雾化治疗新冠肺炎的安全性和可行性提供了有力证据。在这项研究中,7名新冠肺炎患者(其中2名为重症,5名为轻症)接受了脐带间充质干细胞外泌体的雾化治疗。结果表明,外泌体治疗不仅安全可靠,还显著加速了肺部病变的吸收,并缩短了轻症患者的住院时间。

轻症患者外泌体雾化治疗后恢复更快:

2020年4月3日,一例轻症患者第一次CT扫描显示左肺下叶外有孤立结节,4月4日,患者接受外泌体雾化治疗,4月10日,第二次CT检查显示左肺下叶结节密度明显降低,大小也缩小,4月21日,第三次CT检查,左下肺病灶完全吸收,从发现结节到完全吸收肺部病变所需的时间为18天。

相比之下,另一例轻症患者,仅使用常规治疗而无雾化治疗,类似肺部病变的吸收时间为27天。

▲左:有外泌体雾化治疗的轻症病例

▲右:无外泌体雾化治疗的轻症病例

重症患者外泌体雾化治疗后恢复更好:

一例重症患者从2020年2月27日开始接受外泌体雾化治疗,3月18日,患者的CT扫描显示双肺病变明显吸收,病变密度消退。4月1日,该患者肺部病灶完全吸收。

而未接受外泌体雾化治疗的另一重症患者,吸收肺病灶后仍然存在纤维脐带阴影。

▲左:有外泌体雾化治疗的重症病例

▲右:无外泌体雾化治疗的重症病例

越早使用外泌体雾化治疗效果越好:

其他五名患者的CT图像如下图所示,能发现从一开始就接受外泌体雾化治疗的人(患者5、7)和抗病毒治疗一段时间后再接受外泌体治疗的人(患者1、3、4)在肺部病变完全吸收的时间之间存在显著差异,一开始就接受外泌体雾化治疗的人恢复得更快。

无外泌体雾化治疗的患者1、3、4恢复时间接近一个月

有外泌体雾化治疗的患者5和7恢复时间仅用两周左右

整个临床研究结果表明,雾化的干细胞外泌体可以到达肺部的精细结构,如细支气管和肺泡,以直接将抗炎分子递送到它们的靶位,不会诱发急性过敏反应或继发性过敏反应,同时能够有效促进肺部病变的吸收,并减少患者的恢复时间。


04

总结

由于不需要经过肝脏的首过效应,这种疗法不仅起效快,还避免了常规药物可能带来的全身不良反应,特别适合长期或反复需要治疗的患者。

随着技术的不断进步和临床研究的深入,干细胞外泌体雾化吸入治疗肺部疾病的前景将更加广阔,有望成为一种创新的、有效的治疗手段,为肺部疾病患者带来更多希望。

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珠海市伯特赛耳生物科技有限公司(以下简称伯特赛耳),是日本株式会社细胞科学研究所在中国唯一一家从事健康管理的战略合作伙伴。主要从事健康管理、健康体检、生物抗衰、医学研究和试验发展、技术交流、技术转让、技术推广等服务。致力于细胞免疫修复技术的研究与开发,储备了国内外领先的细胞治疗技术和健康管理理念,具备生物学,免疫学,检验医学,临床医学等专家教授技术团队,同时具有日本CSTI合作进行技术支援,具备了免疫细胞和干细胞培养以及制备方面的核心技术.


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