細胞外泌體介紹

早在1960年代,科學家就發現細胞會吐出許多小囊泡,起初被認為是細胞新陳代謝所排出的廢棄物。直到30多年後,三位科學家發現每個人體細胞其實都是一座工廠,會製造許多分子並將其輸出,肩負細胞之間的溝通重責,這項研究成果也在2013年獲頒諾貝爾生理醫學獎。

2013年諾貝爾生醫獎得主以及他們的發現(圖片來源:諾貝爾基金會)

人體內就像一座忙碌的物流中心,需要有一套精準完善的系統,以確保貨物能夠在正確的時間運送到正確的目的地,而貨物就是細胞製造出荷爾蒙、神經傳遞物質、細胞激素與酵素等等各式各樣的分子;這些分子會被包在一種叫做「囊泡」 (vesicle) 的奈米小泡裡,在細胞周圍進行傳輸,以便在正確的時間點,運送到細胞外的其他地方。這個功能相當重要,傳輸神經傳遞物質能夠觸發神經活化,傳輸荷爾蒙則可調控新陳代謝,與人體健康的運作息息相關。

隨著近年來許許多多的研究發展,這種由細胞分泌的微小奈米顆粒開始被視為具有藥物傳遞系統、疾病診斷、疾病治療、醫學美容的潛力,在生物醫學領域引起廣泛關注。

(1)藥物傳遞

人體內某些生物屏障,常造成化學藥物難以到達需要作用的地方,導致效果大打折扣。外泌體具有精準的訊息傳遞機制,同時能夠穿越如血腦屏障等生物屏障,脂質雙層結構也有利於與目標細胞互動。此外外泌體還具有多種膜蛋白,增強了與細胞之間的相互作用,將治療藥物封裝在其中,可以提高藥物穩定性和生物利用度,幫助藥物準確地遞送至目標細胞或組織,降低毒性並提高治療效果,與傳統的脂質體(liposome)包覆相比,在藥物傳遞方面展現出更大潛力。

(2) 疾病診斷

許多疾病被發現會導致人體血液中的各種成分出現變化,可以透過分析各種蛋白質的高低來診斷可能發生的疾病。近年來發現外泌體也攜帶了豐富的生物分子訊息,透過分析其成分可望檢測特定疾病的發生。例如外泌體中的特定微小RNA(microRNA),可能與早期非小細胞肺癌的發生有關;胰腺癌患者血漿外泌體中的GPC-1(glypican-1)蛋白濃度,也可能用於腫瘤大小的預測;帕金森氏症(Parkinson's disease)細胞模型的外泌體中,可偵測到α-突觸核蛋白(α-synuclein)聚集,也被認為具有檢測帕金森氏症的潛力。

(3)疾病治療

外泌體是細胞傳遞訊號、執行功能的重要機制之一。過去認為回輸幹細胞進入人體後,幹細胞透過分化為受損器官的細胞進行修補來發揮治療效果;然而研究發現,幹細胞的「旁分泌效應」(paracrine effect)也與療效息息相關,近期得知就是外泌體及小囊泡發揮作用。因此除了直接回輸特定細胞的細胞治療外,外泌體也被認為具有類似的功效,未來可望利用細胞釋放的微小囊泡來治療多種疾病。

(4) 醫美應用

經微針、電波、雷射等療程後會在皮膚表層形成微通道,能提升外泌體的滲透與吸收,這種方法能有效促進膠原蛋白生成、改善細紋及色素沉著;或是將外泌體添加進保養品,可深層修復肌膚、提亮膚色並提升彈性。另外外泌體含有多種促進毛囊再生的生長因子,也可用於頭皮健康的管理,促進頭髮的再生與頭皮的健康。

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