DOI: https://doi.org/10.1186/s12951-024-02603-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38844939
تاريخ النشر: 2024-06-06
المؤلف: Song Yang وآخرون
الموضوع الرئيسي: الحويصلات خارج الخلوية في الأمراض
نظرة عامة
تُعتبر خلايا الجذع المشتقة من الدهون (ADSCs) نوعًا من خلايا الجذع الميزانشيمية المستخرجة من الأنسجة الدهنية، والمعروفة بتعدد قدراتها، وقدرتها على التجدد الذاتي، وسهولة الوصول إليها في العيادات. تلعب دورًا حاسمًا في تجديد الأنسجة من خلال إفراز مجموعة متنوعة من السيتوكينات والحويصلات خارج الخلوية (EVs)، التي تعمل كوسائط إشارة بين الخلايا. لقد أظهرت الحويصلات المشتقة من خلايا الجذع (ADSC-EVs) أنها تعزز تكاثر وهجرة خلايا التأثير، وتعزز تكوين الأوعية الدموية، وتعدل الاستجابات المناعية، مما يجعلها مفيدة أكثر من خلايا المتبرع نفسها بسبب مخاوف السلامة الأقل وسهولة التعامل معها في التطبيقات السريرية. تسلط هذه المراجعة الضوء على الإمكانات العلاجية لـ ADSC-EVs عبر حالات طبية متعددة، بما في ذلك شفاء الجروح، والنوبات القلبية، وتجديد العظام، بينما تفحص أيضًا الآليات الكامنة وراء تأثيراتها.
على الرغم من التطبيقات الواعدة لـ ADSC-EVs في الطب التجديدي، لا تزال هناك عدة تحديات قائمة قبل أن يمكن تحقيق استخدامها السريري بالكامل. تشمل هذه التحديات فهمًا محدودًا للتفاعلات بين ADSC-EVs والبيئات المضيفة، وتباين في محتوى ونشاط الحويصلات بسبب الاختلافات الأيضية الفردية، والحاجة إلى بروتوكولات موحدة لإنتاجها وتوصيفها. بالإضافة إلى ذلك، قد تساهم الطبيعة الديناميكية لدور الأنسجة الدهنية في التوازن الأيضي في عدم الاتساق في فعالية الحويصلات بين الأفراد. سيكون من الضروري معالجة هذه التحديات من خلال مزيد من البحث والتحسين لدفع علاجات ADSC-EV إلى الممارسة السريرية. بشكل عام، تؤكد الخصائص العلاجية لـ ADSC-EVs، بما في ذلك تأثيراتها المحفزة على التكاثر، والمحافظة على تكوين الأوعية، وتعديل المناعة، على إمكاناتها في معالجة مجموعة متنوعة من الحالات الطبية وتعزيز مجال الطب التجديدي.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على أهمية الأنسجة الدهنية كعضو غدي ديناميكي ضروري للتوازن الأيضي. تتكون من خلايا دهنية ناضجة وكسور وعائية سدى غير متجانسة (SVF)، والتي تشمل خلايا الجذع المشتقة من الدهون (ADSCs) وأنواع أخرى من الخلايا. على الرغم من أن ADSCs تشكل فقط 12-18% من مجموعة خلايا الدهون، إلا أنها الأكثر تجديدًا، وقادرة على التمايز إلى عدة سلالات وتظهر خصائص مفيدة مثل التأثيرات المحفزة على تكوين الأوعية وتعديل المناعة. وهذا يجعلها قيمة في الطب التجديدي وعلاج الخلايا.
تناقش هذه الفقرة أيضًا الحويصلات خارج الخلوية (EVs) التي تفرزها الخلايا، والتي تحمل الجزيئات الحيوية وتلعب دورًا حاسمًا في الإشارات بين الخلايا. يمكن استخدام الحويصلات كعلامات حيوية تشخيصية وعوامل علاجية، حيث يتم استكشاف إمكاناتها العلاجية في مختلف الأمراض. يتم تحديد الأنسجة الدهنية كمصدر متفوق للحويصلات المشتقة من خلايا الجذع الميزانشيمية (ADSC-EVs) بسبب وفرتها وسهولة جمعها. تهدف المراجعة إلى تقديم نظرة عامة على تكوين الحويصلات، وتصنيفها، والتطبيقات العلاجية لـ ADSC-EVs، مع التأكيد على إمكاناتها التجديدية والاهتمام المتزايد باستخدامها السريري.
مناقشة
تتناول فقرة المناقشة في الورقة تصنيف وتكوين الحويصلات خارج الخلوية (EVs)، مع التركيز بشكل أساسي على الإكتوسومات والإكسوسومات. تتشكل الإكتوسومات، أو الحويصلات الدقيقة، من خلال التبرعم المباشر من الغشاء البلازمي، بينما تنشأ الإكسوسومات من الأجسام الحويصلية والأنسجة متعددة الحويصلات (MVBs). تشمل آليات تكوينها تفاعلات معقدة للبروتينات، بما في ذلك بروتين يحتوي على مجال أريستين 1 (ARRDC1) ومجمعات فرز الأجسام الحويصلية، التي تسهل فرز وإطلاق جزيئات كبيرة محددة. بالإضافة إلى ذلك، تسلط الفقرة الضوء على ظهور أنواع أخرى من الحويصلات، مثل الميغرازومات والأونكوسومات الكبيرة، التي لها مسارات ووظائف تكوين متميزة.
كما يتم مناقشة الإمكانات العلاجية للحويصلات المشتقة من خلايا الجذع الدهنية (ADSC) في الطب التجديدي، خاصة لشفاء الجروح. لقد أظهرت ADSC-EVs فعاليتها في تعزيز تجديد الأنسجة وتعديل الاستجابات الالتهابية في كل من الجروح الحادة والمزمنة، بما في ذلك قرحات السكري. تكشف الرؤى الآلية أن ADSC-EVs تعزز تكاثر الخلايا، والهجرة، وتكوين الأوعية من خلال مسارات إشارة متنوعة، مثل Wnt/β-catenin وPI3K/AKT. علاوة على ذلك، يتم استكشاف استراتيجيات الهندسة الحيوية، بما في ذلك دمج الميكروRNAs والهيدروجيل، لتحسين التأثيرات العلاجية لـ ADSC-EVs، مما يمهد الطريق لتطبيقات سريرية مبتكرة في إدارة الجروح وتقليل الندبات. بشكل عام، تؤكد النتائج على الدور الكبير لـ ADSC-EVs في تعزيز عمليات شفاء الجروح وإمكاناتها كوسيلة علاجية في الطب التجديدي.
DOI: https://doi.org/10.1186/s12951-024-02603-4
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/38844939
Publication Date: 2024-06-06
Author(s): Song Yang et al.
Primary Topic: Extracellular vesicles in disease
Overview
Adipose-derived stem cells (ADSCs) are a type of mesenchymal stem cell obtained from adipose tissue, known for their multipotency, self-renewal capabilities, and ease of clinical access. They play a crucial role in tissue regeneration by secreting various cytokines and extracellular vesicles (EVs), which serve as intercellular signaling mediators. ADSC-derived EVs (ADSC-EVs) have been shown to enhance the proliferation and migration of effector cells, promote angiogenesis, and modulate immune responses, making them advantageous over the donor cells themselves due to lower safety concerns and easier handling for clinical applications. This review highlights the therapeutic potential of ADSC-EVs across multiple medical conditions, including wound healing, myocardial infarction, and bone regeneration, while also examining the mechanisms underlying their effects.
Despite the promising applications of ADSC-EVs in regenerative medicine, several challenges remain before their clinical use can be fully realized. These include a limited understanding of the interactions between ADSC-EVs and host environments, variability in EV content and activity due to individual metabolic differences, and the need for standardized protocols for their production and characterization. Additionally, the dynamic nature of adipose tissue’s role in metabolic homeostasis may contribute to inconsistencies in EV efficacy among individuals. Addressing these challenges through further research and optimization will be essential for advancing ADSC-EV therapies into clinical practice. Overall, the therapeutic properties of ADSC-EVs, including their pro-proliferative, proangiogenic, and immunomodulatory effects, underscore their potential in addressing a variety of medical conditions and enhancing the field of regenerative medicine.
Introduction
The introduction highlights the significance of adipose tissue as a dynamic endocrine organ essential for metabolic homeostasis. It comprises mature adipocytes and a heterogeneous stromal vascular fraction (SVF), which includes adipose-derived stem cells (ADSCs) and various other cell types. Although ADSCs constitute only 12-18% of the adipose cell population, they are the most regenerative, capable of differentiating into multiple lineages and exhibiting beneficial properties such as proangiogenic and immunomodulatory effects. This makes them valuable in regenerative medicine and cell therapy.
The section further discusses extracellular vesicles (EVs) secreted by cells, which carry biomolecules and play a crucial role in intercellular signaling. EVs can be utilized as diagnostic biomarkers and therapeutic agents, with their therapeutic potential being explored in various diseases. Adipose tissue is identified as a superior source of mesenchymal stem cell-derived EVs (ADSC-EVs) due to its abundance and ease of collection. The review aims to provide an overview of EV biogenesis, classification, and the therapeutic applications of ADSC-EVs, emphasizing their regenerative potential and the growing interest in their clinical use.
Discussion
The discussion section of the paper elaborates on the classification and biogenesis of extracellular vesicles (EVs), primarily focusing on ectosomes and exosomes. Ectosomes, or microvesicles, are formed through direct budding from the plasma membrane, while exosomes originate from endosomes and multivesicular bodies (MVBs). The mechanisms of their formation involve complex interactions of proteins, including the arrestin domain-containing protein 1 (ARRDC1) and endosomal sorting complexes, which facilitate the sorting and release of specific macromolecules. Additionally, the section highlights the emergence of other EV types, such as migrasomes and large oncosomes, which have distinct biogenesis pathways and functions.
The therapeutic potential of adipose-derived stem cell (ADSC) EVs in regenerative medicine, particularly for wound healing, is also discussed. ADSC-EVs have demonstrated efficacy in promoting tissue regeneration and modulating inflammatory responses in both acute and chronic wounds, including diabetic ulcers. Mechanistic insights reveal that ADSC-EVs enhance cell proliferation, migration, and angiogenesis through various signaling pathways, such as Wnt/β-catenin and PI3K/AKT. Furthermore, bioengineering strategies, including the incorporation of microRNAs and hydrogels, are being explored to optimize the therapeutic effects of ADSC-EVs, thereby paving the way for innovative clinical applications in wound management and scar reduction. Overall, the findings underscore the significant role of ADSC-EVs in enhancing wound healing processes and their potential as a therapeutic modality in regenerative medicine.