基于外泌体的诊断和治疗口腔和颌面部疾病的工程策略（三）

二、外泌体的工程策略

尽管天然外泌体已广泛用于治疗口腔和颌面疾病，但其缺点仍然显而易见，包括低产、高杂质、易于去除和缺乏靶向，导致天然外泌体的治疗效果有限。近年来，人们发现，使用外泌体精确治疗口腔和颌面疾病有望通过工程手段实现。工程外泌体的制备方法包括母细胞的预处理、外泌体的直接处理以及与外泌体结合的生物材料等，这些方法可以使外泌体相关功能具有明显的相关性。

1、母细胞的预处理

母体细胞的常见预处理方法包括通过透通病毒或质粒转染母体以获得携带特异基因的外泌体，炎症因素的预处理和环境条件的预处理。发现滑膜间充质干细胞（SMSC）只能促进成纤维细胞增殖，但不能促进内皮细胞血管生成。通过慢病毒转染技术上调SMSCs产生的外泌体miR-126-3p的表达水平，可以促进胶原蛋白的产生和血管生成，从而治疗长期的糖尿病伤口。类风湿性关节炎（RA）中促炎M1和抗炎M2巨噬细胞活性之间的不平衡诱发滑膜炎症和自身免疫。科研人员将质粒DNA封装在M2型巨噬细胞中提取的外泌体中编码抗炎细胞因子白细胞介素-10（IL-10 pDNA）和化疗药物β-美松磷酸钠（BSP），并发现M2 Exo/pDNA/BSP共转运系统促进M2巨噬细胞极性，这可以在RA治疗中用作有前途的生物相容性药物载体和抗炎剂。褪黑激素（MT）预处理的MSCs衍生的外泌体，MT-Exo可以通过抑制炎症反应来促进糖尿病伤口愈合，并通过激活PTEN/AKT信号通路来增加M2极化与M1极化率。事实证明，MT预处理是治疗糖尿病伤口愈合的有前途的方法。阿图伐他汀（ATV），一种HMG-CoA还原酶抑制剂，用于在临床上降低血脂。用ATV预处理的骨髓间充质干细胞（BMSC）的外泌体（ATV-Exo）通过增强血管生成加速糖尿病伤口愈合。有专家发现，经过3,3ʹ-二吲啶甲烷处理的人类脐带衍生的间充质干细胞（HUCMSCs）可以通过增加外泌体Wnt11的自分泌信号来加速深层二级烧伤伤口的愈合，以促进HUCMSCs的增殖。在诱导缺氧后，脂肪干细胞的存活和增殖会增强，它们产生的外泌体可以通过PI3K/Akt途径激活促进糖尿病伤口的高质量愈合。

2、直接修饰外泌体

与亲本细胞的预处理相比，外泌体修饰具有更直接和更有益的效果。外泌体加载方法包括共孵化、超声波和电穿孔。共孵育是直接修饰外泌体的常用方法。单核细胞衍生的髓细胞在炎症相关自身免疫/炎症疾病和癌症中起着至关重要的作用，EL-4（老鼠淋巴瘤细胞）衍生的外泌体与姜黄素共培养使用，这反过来又增强了外泌体对炎症的治疗作用。早期研究报告称，外源性货物可以通过超声波装载到外泌体。超声波处理可以保持外构体的稳定性，并可能比共同孵化更好地促进货物装载。由于缺乏抗菌效果，外泌体很少用于治疗感染的伤口。一项研究通过超声波处理外泌体携带银纳米颗粒（AgNPs），赋予了来自人类脐带间充质干细胞（HUCMSC）的外泌体抗菌活性。不对称的湿敷料由外泌体和银纳米颗粒复合物组成，TS-SF/SA/Ag-Exo敷料具有多功能特性，包括广谱抗菌活性、促进伤口愈合、保留水分和维持电解质稳态。电孔是另一种用于装载高货物装载率的外泌体的常见方法。与此同时，电穿孔增加了外泌体中加载的RNA和小亲水分子的数量，从而减少了伤口微环境中的RNA降解。科研人员将Cas9核糖核糖核酸蛋白（RNP）加载到通过电孔从肝星状细胞中分离的纯化外泌体中，并发现这促进了RNP的有效细胞质传递，同时允许RNP在体内肝组织中特别积累，这反过来又促进了肝病的组织特异性基因治疗。

3、生物材料加载外泌体

研究报告称，通过使用各种类型的生物材料示例（例如水凝胶支架或敷料）来提供结构支持和输送外泌体，已经取得了令人满意的治疗效果。一项研究产生了OxOBand，一种富含外泌体、释放氧气的抗氧化伤口敷料，由抗氧化聚氨酯（PUAO）组成，这是一种具有持续释放氧特性的高多孔冷冻凝胶，含有脂肪源性干细胞（ADSC）外泌体。实验结果显示，OxOBand在2周内促进更快的伤口闭合，增强胶原蛋白沉积，更快的再上皮化，增加血管生成和减少氧化应激，以增强糖尿病伤口愈合，并可能导致治疗糖尿病溃疡的新疗法。科研人员开发了一种生物反应性聚乙二醇（PEG）/DNA混合水凝胶，并加载了人类乳头干细胞衍生的外泌体（SCAP-Exo），并发现该系统在正常和糖尿病条件下都能有效促进骨骼再生。科研人员将脐带间充质干细胞（UCMSC）外泌体（UCMSC-Exo）封装在硫醇透明质酸微凝胶中，并表明它们可以促进骨关节炎（OA）软骨修复和软化软骨细胞的恢复活力。