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研發技術
Wound Healing
外泌體是近年來引起廣泛關注的細胞分泌物,其潛在應用已成為生物醫學領域的一大熱點。在傷口癒合方面,外泌體的應用正在嶄露頭角,成為一種引人注目的新型治療手段。
傷口癒合是一個複雜的過程,涉及多種細胞和生物分子的協同作用,主要可分為四個階段:
1. 止血期(Hemostasis phase):在傷口出現後促進血小板聚集與血液凝結,避免進一步失血與保護傷口。
2. 發炎期(Inflammation phase):血小板的細胞質中的α-granules含有多種細胞激素(cytokines)與生長因子(growth factors),如PDGF, TGF-β, EGF與IGF等,可以聚集嗜中性球(neutrophils)、巨噬細胞(macrophages)、內皮細胞(endothelial cells)與纖維母細胞(fibroblasts)。嗜中性球作用為去除傷口處的異物碎片與避免細菌感染;巨噬細胞除了會吞噬消耗的嗜中性球、巨噬細胞、細菌與受損組織外,也會誘導與活化接下來在增生期扮演重要角色的細胞,如角質形成細胞(keratinocytes)、纖維母細胞與內皮細胞,並且促進血管新生。
3. 增生期(Proliferation phase):當發炎開始消退,嗜中性球與巨噬細胞數量減少,便表示增生期的開始,這個時期傷口附近的缺氧環境可以促使周圍細胞釋出一系列血管新生相關的因子,如FGF, VEGF, PDGF, angiogenin, TGF-α及TGF-β等,刺激內皮細胞的增生來形成新的微血管,使新生的血管得以提供纖維母細胞增生所需的氧氣與養分,纖維母細胞也會合成包含膠原蛋白等一系列的臨時外基質成分(provisional extracellular matrix)來增加癒合中傷口的強度,此時傷口會被增生的纖維母細胞、內皮細胞、新生血管、發炎相關的細胞與膠原蛋白所佔據,形成肉芽組織(granulation tissue)。
4. 成熟與重組期(Maturation and remodeling phase):此時傷口已經完全癒合,纖維母細胞覆蓋了整個傷口並形成新的表皮,增生期普遍存在的 III 型膠原蛋白被 I 型膠原蛋白取代,原本雜亂的膠原纖維被重新排列、交聯並沿著張力線排列,膠原蛋白的拉伸強度將在三週後達到20%,在12個月後增加到80%。此時因傷口部位的活動減少,疤痕也失去紅色的外觀,因為新生血管不再被需要而經由細胞凋亡被去除。
在傷口癒合的治療策略中,人類間質幹細胞(Human mesenchymal stem cells, hMSCs)因為具有多分化功能,可藉由其旁分泌(paracrine)出的不同細胞激素(cytokines)的免疫調節作用,加速上述修復的過程,對於傷口癒合有著良好的治療效果而受到重視。且人類間質幹細胞在人體中各組織都可分離出來,包含脂肪、肌肉、臍帶、骨髓等,但由於培養成本較高,保存不易,以及潛在致癌性的風險,因此使用幹細胞治療在廣泛使用上仍有一定的挑戰。
外泌體作為一種細胞間通訊的媒介,能夠直接傳遞訊息和生物活性成分到受損組織中,有效地促進傷口的修復和再生。目前已有許多研究表明,hMSCs的外泌體可以釋放包含生長因子、messenger RNA等生物活性分子,這些分子能夠調節細胞增殖、促進血管新生、減少發炎反應,進而加速傷口的癒合過程。目前的研究已經證實了外泌體在促進各種類型傷口癒合方面的潛力,包括慢性傷口、燒傷、手術創傷等。外泌體治療不僅能夠加速傷口癒合的速度,還能夠改善傷口的質量,減少疤痕形成和感染的風險,提高患者的生活品質。
儘管目前外泌體治療在臨床應用方面仍處於早期階段,但其潛力已經引起了廣泛的關注和期待。未來,隨著對外泌體生物學作用的深入了解和技術的不斷進步,相信外泌體將成為一種極具潛力的傷口癒合治療手段,為廣大患者帶來更有效、更快速的治療方案。
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