DOI: https://doi.org/10.2147/ijn.s525394
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40568355
تاريخ النشر: 2025-06-01
المؤلف: Tingting Wu وآخرون
الموضوع الرئيسي: الحويصلات خارج الخلوية في الأمراض
نظرة عامة
تعتبر خلايا الجذع الميزانشيمية (MSCs) خلايا جذعية متعددة القدرات تتمتع بإمكانات كبيرة في الطب التجديدي، وخاصة من خلال الحويصلات خارج الخلوية (MSCs-EVs). ترث هذه الحويصلات جزيئات حيوية نشطة مثل الدهون والبروتينات والأحماض النووية من خلايا MSCs المانحة، مما يظهر وظائف بيولوجية مشابهة مع مزايا تشمل انخفاض السمية، وزيادة التوافق الحيوي، وتقليل رفض المناعة. تستكشف هذه المراجعة خصائص أنواع فرعية مختلفة من MSC-EV، والجزيئات الوظيفية الخاصة بها التي تسهل إصلاح الأنسجة، والتطبيقات الحديثة في علاج إصابات الأنسجة، والتقدمات السريرية والتحديات التي تواجه العلاجات المعتمدة على MSC-EV.
تحتوي MSC-EVs، التي هي جزيئات نانوية تفرزها MSCs، على مجموعة متنوعة من الجزيئات الحيوية النشطة مثل miRNA وlncRNA والبروتينات والدهون، مما يساهم في دورها في التواصل بين الخلايا، ومكافحة الالتهابات، وتنظيم المناعة، وتكوين الأوعية الدموية. على الرغم من أن عددًا محدودًا من MSC-EVs قد دخلت التجارب السريرية، فإن إمكاناتها كخيار علاجي خالٍ من الخلايا لمجموعة متنوعة من الأمراض واعدة. ومع ذلك، لا تزال هناك تحديات في توحيد وزيادة الإنتاج، وضمان مراقبة الجودة، والتحقق من السلامة والفعالية من خلال تجارب سريرية شاملة. تؤكد المراجعة على الحاجة إلى تحسينات مستمرة في عمليات الإنتاج وضمان الجودة لـ MSC-EVs لتسهيل ترجمتها السريرية وفي النهاية لصالح المرضى.
مقدمة
تسلط مقدمة هذه الورقة البحثية الضوء على التحديات الكبيرة في إصلاح الأنسجة وتجديدها ضمن الطب التجديدي، وخاصة بسبب الأضرار التي تلحق بالأنسجة نتيجة الأمراض التنكسية، وفشل الأعضاء، والإصابات الميكانيكية. من الجدير بالذكر أن حالات مثل التهاب المفاصل العظمي ومرض الزهايمر تؤثر على جزء كبير من السكان العالميين، حيث يؤثر التهاب المفاصل العظمي على أكثر من 500 مليون فرد وتصل نسبة انتشار مرض الزهايمر إلى 22% بين من هم فوق 50 عامًا. تؤكد الورقة على الحاجة الملحة لعلاجات تجديدية فعالة، موضحة المراحل الثلاث الحرجة لإصلاح الأنسجة: المرحلة الالتهابية الحادة، ومرحلة إصلاح الأنسجة، ومرحلة إعادة تشكيل الأنسجة. تتضمن كل مرحلة عمليات بيولوجية معقدة، بما في ذلك تنشيط خلايا المناعة، وتخليق الكولاجين بواسطة الخلايا الليفية، وتكوين أوعية دموية جديدة لاستعادة وظيفة الأنسجة.
علاوة على ذلك، تناقش المقدمة خلايا الجذع الميزانشيمية (MSCs)، وهي خلايا متعددة القدرات تتمتع بإمكانات للتمايز، وتنظيم المناعة، وإشارات باراكرين. يمكن الحصول على MSCs من أنسجة مختلفة، بما في ذلك نخاع العظام والأنسجة الفموية، وتتميز بمستضدات سطحية محددة. كما تقدم الورقة الحويصلات خارج الخلوية (EVs) التي تفرزها MSCs، والتي تلعب أدوارًا حاسمة في التواصل بين الخلايا وقد أظهرت وعدًا في علاج مجموعة متنوعة من الأمراض بسبب استقرارها وانخفاض قدرتها المناعية. تهدف المراجعة إلى تلخيص أنواع EVs المشتقة من MSC والجزيئات الحيوية النشطة ذات الصلة بإصلاح الأنسجة، مما يوفر أساسًا نظريًا لتطبيقها السريري في نماذج الأمراض الحديثة.
نقاش
يسلط النقاش الضوء على الأدوار المتعددة الأوجه للحويصلات خارج الخلوية المشتقة من خلايا الجذع الميزانشيمية (MSC-EVs) في إصلاح الأنسجة، مؤكدًا على توافقها الحيوي وإمكاناتها العلاجية. تُعرف MSCs بقدرتها على التمايز إلى أنواع خلايا مختلفة، وتطلق MSC-EVs التي تحمل جزيئات حيوية نشطة مثل البروتينات والدهون والـ RNAs، مما يمكنها من تسهيل التواصل بين الخلايا وتعزيز العمليات التجديدية. يتم تصنيف MSC-EVs إلى ثلاثة أنواع فرعية: الإكسوسومات، والميكروفيسكلات، والأجسام الميتة، كل منها يختلف في الحجم وآلية التكوين. إن انخفاض سمية MSC-EVs ومخاطر رفض المناعة مقارنة بالعلاجات الخلوية التقليدية يجعلها مرشحة واعدة لعلاج الأمراض المتنوعة.
تتوسع القسم في توضيح الأدوار المحددة للـ microRNAs (miRNAs) وlong non-coding RNAs (lncRNAs) وcircular RNAs (circRNAs) داخل MSC-EVs في الوساطة لإصلاح الأنسجة. على سبيل المثال، أظهرت miRNAs مثل miR-21-5p وmiR-125b-5p أنها تثبط المسارات التي تؤدي إلى تكوين الندبات وتعزز شفاء الجروح. تعمل lncRNAs، مثل FENDRR وMALAT1، كأحواض جزيئية لتنظيم نشاط miRNA، مما يعزز بقاء الخلايا وتكاثرها. تسهم circRNAs أيضًا في إصلاح الأنسجة من خلال تعديل التعبير الجيني عبر آليات مشابهة. بالإضافة إلى ذلك، يلعب محتوى البروتين في MSC-EVs، بما في ذلك CD73 وعوامل التحفيز الناتجة عن نقص الأكسجين، دورًا حاسمًا في الاستجابات المضادة للالتهابات وتكوين الأوعية الدموية، مما يدعم تطبيقاتها العلاجية في الطب التجديدي. بشكل عام، تمثل MSC-EVs أداة متعددة الاستخدامات في استراتيجيات إصلاح الأنسجة، مستفيدة من حمولتها المعقدة للتأثير على سلوك الخلايا وتعزيز الشفاء.
DOI: https://doi.org/10.2147/ijn.s525394
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/40568355
Publication Date: 2025-06-01
Author(s): Tingting Wu et al.
Primary Topic: Extracellular vesicles in disease
Overview
Mesenchymal stem cells (MSCs) are pluripotent stem cells with significant potential in regenerative medicine, particularly through their extracellular vesicles (MSCs-EVs). These vesicles inherit bioactive molecules such as lipids, proteins, and nucleic acids from donor MSCs, exhibiting similar biological functions with advantages including lower toxicity, enhanced biocompatibility, and reduced immune rejection. This review explores the characteristics of various MSC-EV subtypes, their functional molecules that facilitate tissue repair, recent applications in treating tissue injuries, and the clinical advancements and challenges faced in MSC-EV-based therapies.
MSC-EVs, which are nanoscale particles secreted by MSCs, contain diverse bioactive molecules like miRNA, lncRNA, proteins, and lipids, contributing to their role in intercellular communication, anti-inflammation, immune regulation, and angiogenesis. Although a limited number of MSC-EVs have entered clinical trials, their potential as a cell-free therapeutic option for various diseases is promising. However, challenges remain in standardizing and scaling up production, ensuring quality control, and validating safety and efficacy through comprehensive clinical trials. The review emphasizes the need for ongoing improvements in the production and quality assurance processes of MSC-EVs to facilitate their clinical translation and ultimately benefit patients.
Introduction
The introduction of this research paper highlights the significant challenges in tissue repair and regeneration within regenerative medicine, particularly due to tissue damage caused by degenerative diseases, organ failure, and mechanical injuries. Notably, conditions such as osteoarthritis and Alzheimer’s disease affect a substantial portion of the global population, with osteoarthritis impacting over 500 million individuals and Alzheimer’s disease prevalence reaching 22% in those over 50 years old. The paper emphasizes the urgent need for effective regenerative therapies, outlining the three critical stages of tissue repair: the acute inflammatory phase, the tissue repair phase, and the remodeling phase. Each phase involves complex biological processes, including immune cell activation, collagen synthesis by fibroblasts, and the formation of new blood vessels to restore tissue function.
Furthermore, the introduction discusses mesenchymal stem cells (MSCs), which are multipotent cells with the potential for differentiation, immune regulation, and paracrine signaling. MSCs can be sourced from various tissues, including bone marrow and oral tissues, and are characterized by specific surface antigens. The paper also introduces extracellular vesicles (EVs) secreted by MSCs, which play crucial roles in intercellular communication and have shown promise in treating various diseases due to their stability and low immunogenicity. The review aims to summarize the types of MSC-derived EVs and their bioactive molecules relevant to tissue repair, providing a theoretical foundation for their clinical application in recent disease models.
Discussion
The discussion highlights the multifaceted roles of mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles (MSC-EVs) in tissue repair, emphasizing their biocompatibility and therapeutic potential. MSCs, known for their ability to differentiate into various cell types, release MSC-EVs that carry bioactive molecules such as proteins, lipids, and RNAs, enabling them to facilitate intercellular communication and promote regenerative processes. MSC-EVs are categorized into three subtypes: exosomes, microvesicles, and apoptotic bodies, each varying in size and mechanism of formation. Their lower toxicity and risk of immune rejection compared to traditional cell therapies make them promising candidates for treating diverse diseases.
The section further elaborates on the specific roles of microRNAs (miRNAs), long non-coding RNAs (lncRNAs), and circular RNAs (circRNAs) within MSC-EVs in mediating tissue repair. For instance, miRNAs like miR-21-5p and miR-125b-5p have been shown to inhibit pathways that lead to scar formation and promote wound healing. LncRNAs, such as FENDRR and MALAT1, act as molecular sponges to regulate miRNA activity, enhancing cell survival and proliferation. CircRNAs also contribute to tissue repair by modulating gene expression through similar mechanisms. Additionally, the protein content of MSC-EVs, including CD73 and hypoxia-inducible factors, plays a crucial role in anti-inflammatory responses and angiogenesis, further supporting their therapeutic applications in regenerative medicine. Overall, MSC-EVs represent a versatile tool in tissue repair strategies, leveraging their complex cargo to influence cellular behavior and promote healing.