外泌體(Exosomes)是什麼?細胞秘密的小使者

外泌體(Exosomes)是什麼?細胞秘密的小使者

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外泌體(Exosomes)是什麼
圖片來源 /  外泌體(Exosomes)是什麼?

外泌體(Exosomes)是什麼?

外泌體(Exosomes)是 細胞間通訊 的一種物質,是一種細小的、由細胞分泌出來的囊泡釋放到外部環境中,直徑大約為 30-150 納米。並且可以攜帶蛋白質、脂質和RNA等分子。這些外泌體可以被周圍的細胞攝取,從而允許細胞間的信息交流。

上面圖片描述了細胞間的通訊機制,特別是微囊泡 (microvesicles) 和外泌體 (exosomes) 在此過程中的作用。以下是詳細解釋:

  1. 分泌細胞 (Secreting Cell):這是產生外泌體和微囊泡的細胞。
  2. 微囊泡 (Microvesicles):這些是從細胞膜直接釋放出來的囊泡。
  3. 多囊體 (MVE, Multivesicular Endosome):這是一種包含許多小囊泡的大囊泡。
  4. 外泌體 (Exosomes):當多囊體與細胞膜融合時,這些小囊泡會被釋放到細胞外,稱為外泌體。
  5. 外胞作用 (Exocytosis):這是一個過程,其中細胞內的囊泡與細胞膜融合,並將其內容釋放到細胞外。
  6. 內泌作用 (Endocytosis):這是一個過程,其中細胞吞噬外部物質,形成內泌囊泡。
  7. 接收細胞 (Recipient Cell):這是接收外泌體和微囊泡內容的細胞。

流程如下:

- 從分泌細胞產生的RNA和蛋白質被封裝到微囊泡和多囊體中。
- 多囊體進行外胞作用,釋放外泌體到細胞外。
- 接收細胞透過內泌作用接收外泌體。
- 外泌體在接收細胞中釋放其內容物,如RNA。

這些過程允許細胞間進行非直接的通訊,例如藉由外泌體傳遞訊息。

 

外泌體:細胞秘密的小使者


外泌體這個詞聽起來有些陌生,但它其實是我們身體中非常重要的一部分。外泌體是由細胞釋放出來的一種微小囊泡,以其特殊的組成和功能而引起了科學家們的關注。這些微小囊泡可以在身體中不同組織和器官之間傳遞訊息,為細胞間通訊提供了一個溝通機制。


外泌體的功能非常多樣化,可以影響身體中各個系統的運作。它們可以傳遞生長因子、激素和其他生物活性分子,以調節細胞生長和分化。外泌體還可以參與免疫反應,透過傳遞特定分子來調節免疫系統的功能。此外,最近的研究還表明外泌體可能在發展和進化過程中扮演著重要角色。

 

外泌體結構

外泌體於 20 世紀 80 年代初,首次在網狀細胞培養基中觀察到。 它們在內向萌芽的多囊體(MVB)中產生。 由此產生的腔內囊泡(ILV)然後透過細胞外分泌釋放到細胞外空間。 基於對這種現象的早期觀察,為此類囊泡創造了【外泌體】一詞。 外泌體與血漿膜具有相似的拓撲結構,幾乎所有細胞型別都釋放,並在所有體液中都得到了確認(見下圖)

外泌體結構
圖片來源 / 外泌體結構

外泌體 (Exosomes) 是一種小型、膜包覆的囊泡,它們是由細胞分泌出來的。以下是外泌體的主要結構和特點:

  1. 大小:外泌體的直徑通常在30-150奈米之間。
  2. 膜結構:外泌體具有双層的磷脂膜結構,這使它們可以在體內環境中穩定地存在,並保護其內部的物質。
  3. 蛋白質:外泌體膜上和內部都含有特定的蛋白質。這些蛋白質不僅反映了其起源細胞的特性,還在細胞間的通訊中發揮作用。常見的外泌體表面蛋白質包括 tetraspanins (如 CD9, CD63, 和 CD81)、膜輸送和融合蛋白質 (例如 TSG101 和 Alix)。
  4. 核酸:外泌體內部可以包含多種核酸,例如mRNA、miRNA和其他非編碼RNA。這些核酸可以被目標細胞攝取,並在目標細胞內發揮作用。
  5. 其他生物分子:除了蛋白質和核酸,外泌體還可以載運脂質、代謝產物和其他小分子。
  6. 起源:外泌體是從稱為多囊體 (Multivesicular Endosomes 或 Multivesicular Bodies, MVBs) 的內部囊泡釋放出來的。當MVBs與細胞膜融合時,它們釋放外泌體到細胞外。

外泌體的組成和功能取決於其來源細胞,因此它們在生物醫學研究中具有很高的潛力,尤其是在診斷、疾病監測和治療等領域。


  

潛力巨大:外泌體在疾病治療中的應用


由於外泌體具有多功能並且能夠穿越生物障壁,所以科學家們開始探索將其應用於治療疾病的可能性。例如,外泌體可以被用作藥物載體,將藥物直接運送到需要治療的部位。此外,外泌體還可以被用於診斷疾病,因為它們在不同疾病中的組成和釋放方式可能會有所不同。未來,我們或許可以看到更多關於外泌體在醫學領域中應用的突破。
 

外泌體 (Exosomes) 在近年來已經成為疾病診斷和治療的研究焦點。由於外泌體的自然膜結構、細胞間的通訊功能以及它們的載體潛力,它們在多種疾病治療中展現出巨大的應用潛力。以下是一些主要的應用領域和研究方向:

外泌體跨細胞屏障的運載能力示意圖
圖片來源 / 外泌體跨細胞屏障的運載能力示意圖

 

  1. 藥物遞送載體:外泌體的自然膜結構使它們成為理想的藥物遞送載體。由於外泌體可以自然地被細胞攝取,研究者正在研究將藥物、核酸或其他治療分子裝載到外泌體中,並將其針對性地遞送到病變細胞或組織。
  2. 再生醫學:外泌體,特別是來自幹細胞的外泌體,已被證明能促進組織修復和再生。例如,幹細胞衍生的外泌體在心肌梗塞、腎損傷和神經退行性疾病中的修復作用正在進行研究。
  3. 免疫調節:外泌體可以調節免疫反應。例如,某些外泌體可以誘導T細胞的抑制,這在移植排斥或自體免疫疾病的治療中可能是有益的。
  4. 抗腫瘤治療:某些外泌體已被證明可以抑制腫瘤生長。此外,通過裝載藥物或核酸到外泌體中,可以實現針對腫瘤細胞的治療。
  5. 診斷和生物標記:外泌體中的蛋白質和核酸構成可以反映其來源細胞的狀態。因此,它們被視為潛在的疾病診斷和預後的生物標記。
  6. 疫苗開發:外泌體可以作為疫苗的載體,提供抗原以激活免疫反應。

儘管外泌體在疾病治療中的潛力被廣泛認識,但仍需進一步的研究來解決一些挑戰,例如外泌體的大規模生產、純化、裝載和遞送等問題。此外,進行臨床試驗以確定其在人體中的效果和安全性也是非常重要的。


探索外泌體在皮膚治療中的嶄新應用

關於外泌體(exosomes)在皮膚護理中的應用,研究顯示它們可能對皮膚有一些有益效果:

  1.  修復和再生:外泌體可以促進皮膚細胞的修復和再生。它們可以傳遞生長因子和其他有益分子,有助於傷口愈合和皮膚再生。在實驗室研究中,科學家們將外泌體應用於傷口模型中,結果顯示外泌體可以促進細胞增殖、纖維母細胞生成和血管新生等關鍵過程。這些發現讓我們看到了外泌體作為一種潛在的傷口治療方法的希望。
  2. 抗炎作用:外泌體可以有助於減少皮膚的炎症反應。它們可以調節免疫細胞的行為,有助於緩解皮膚炎症和紅腫。並且,外泌體中的一種特定蛋白質可以抑制金黃色葡萄球菌的生長,這是常見的引起皮膚感染的細菌之一。另一項研究則指出,外泌體可以減少發炎反應並促進傷口愈合。這些結果表明外泌體可能成為治療皮膚感染和紅斑等問題的有效方法。
  3.  抗衰老:有研究顯示,外泌體可能可以減緩皮膚的衰老過程。它們可以促進膠原蛋白的生成,減少皺紋的形成。
  4. 保濕和屏障功能:外泌體可能有助於增強皮膚的屏障功能,保持皮膚的水分和健康狀態。

然而,關於外泌體在皮膚護理中的應用仍然是一個相對新的研究領域,目前的科學證據還不足以支持它們的廣泛應用。此外,由於外泌體的成分和功能可能因其來源不同而有所不同,因此在應用外泌體時也需要謹慎。在選擇含有外泌體的皮膚護理產品時,建議消費者仔細考慮並咨詢皮膚科醫生的意見。
 
 
雖然外泌體在皮膚治療中展示了巨大的潛力,但我們還需要更多的時間和努力來深入了解它們的作用機制以及其安全性和可行性。許多科學家正在努力進行臨床試驗和動物模型實驗,以確定最佳劑量、使用方式和治療效果。

 

外泌體研究終獲諾貝爾生理學或醫學獎

外泌體研究終獲諾貝爾生理學或醫學獎James E. Rothman, Randy W. Schekman 和 Thomas C. Südhof
2013年諾貝爾生醫獎得主。(圖片來源:http://www.nobelprizemedicine.org/)

在2013年,諾貝爾生理學或醫學獎授予了James E. Rothman, Randy W. Schekman 和 Thomas C. Südhof,以表彰他們在囊泡運送機制方面的重要發現。這個機制是我們細胞中的主要運輸系統,囊泡(vesicles)是一種納米大小的小囊泡,被稱為外泌體(exosomes),在細胞間通信中發揮了重要作用 1 2 3 。這些研究為理解細胞間的通信提供了新的視角,特別是在囊泡如何攜帶並傳遞RNA、DNA和蛋白質等基因信息方面。

 

延伸閱讀

衛福部文章:神經再生新突破 更安全有效的新療法-幹細胞外泌體

 

衛福部圖說:注射誘導型間質幹細胞外泌體可促使神經細胞及突觸再生

注射誘導型間質幹細胞外泌體可促使神經細胞及突觸再生、抗發炎、抑制星狀膠質細胞增生、增加血腦屏障完整性,回復受損大腦之認知、學習、記憶功能。

衛福部圖說

注射誘導型間質幹細胞外泌體可促使神經細胞及突觸再生
https://www.mohw.gov.tw/Public/Images/202007/26620071310071de02.png

 

幹細胞與幹細胞外泌體比較表格

表格資料來源

 

幹細胞

幹細胞外泌體

品管幹細胞培養及穩定保存不易細胞外泌體可製劑保存
臨床治療方式腦部手術植入幹細胞注射入幹細胞外泌體
術後風險植入的是細胞,具無法控制其生長的風險幹細胞外泌體不含細胞

 

 

 

 

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