Egzosomy jako bezkomórkowa metoda w promowaniu gojenia ran skóry

Autorzy

Paweł Krupa - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki im. prof. Zbigniewa Religi, Wydział Nauk Medycznych w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach; Sebastian Kościjański - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki im. prof. Zbigniewa Religi, Wydział Nauk Medycznych w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach ; Karolina Zięba - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki im. prof. Zbigniewa Religi, Wydział Nauk Medycznych w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach ; Jakub Kmieć - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki im. prof. Zbigniewa Religi, Wydział Nauk Medycznych w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach ; Zuzanna Złotnicka - Studenckie Koło Naukowe przy Katedrze i Zakładzie Biofizyki im. prof. Zbigniewa Religi, Wydział Nauk Medycznych w Zabrzu, Śląski Uniwersytet Medyczny w Katowicach

Słowa kluczowe:

egzosomy, mezenchymalne komórki macierzyste, rany skóry, regeneracja skóry

Streszczenie

Leczenie ran to nieodzowna część medycyny, z której problematyką borykają się klinicyści, badacze naukowi oraz pacjenci cierpiący z tej przyczyny zarówno fizycznie jak i finansowo. Na przestrzeni ostatnich lat pojawiły się dowody, że mezenchymalne komórki macierzyste (MSC) mogą pomóc zaradzić temu problemowi. Jednakże bezpośrednie zastosowanie MSC nadal napotyka wiele wyzwań i trudności, dlatego badacze zwrócili swoją uwagę na egzosomy pochodzące od MSC (MSC-EXOS). MSC-EXOS wykazują bliźniacze właściwości co MSC, dlatego też ich wykorzystanie może być obiecującą alternatywą jako bezkomórkowa terapia w leczeniu ran skórnych. Ta praca ma na celu przedstawienie dowodów naukowych potwierdzających zdolności MSC-EXOS do korzystnej regulacji procesów gojenia ran skóry poprzez m.in. promowanie angiogenezy i proliferacji fibroblastów, niwelowanie stanów zapalnych oraz redukcję bliznowacenia ran.  

Bibliografia

Pegtel DM, Gould SJ. Exosomes. Annual Review of Biochemistry. 2019;88(1):487-514. doi:10.1146/annurev-biochem-013118-111902

Kalluri R, LeBleu VS. The biology , function , and biomedical applications of exosomes. Science. 2020;367(6478). doi:10.1126/science.aau6977

Pan W, Chen H, Wang A, Wang F, Zhang X. Challenges and strategies: Scalable and efficient production of mesenchymal stem cells-derived exosomes for cell-free therapy. Life Sciences. 2023;319:121524. doi:10.1016/j.lfs.2023.121524

Phinney DG, Pittenger MF. Concise Review: MSC-Derived Exosomes for Cell-Free Therapy. Stem Cells. 2017;35(4):851-858. doi:10.1002/stem.2575

Moghadasi S, Elveny M, Rahman HS, et al. A paradigm shift in cell-free approach: the emerging role of MSCs-derived exosomes in regenerative medicine. Journal of Translational Medicine. 2021;19(1). doi:10.1186/s12967-021-02980-6

Hu JC, Zheng CX, Sui BD, Liu WJ, Jin Y. Mesenchymal stem cell-derived exosomes: A novel and potential remedy for cutaneous wound healing and regeneration. World Journal of Stem Cells. 2022;14(5):318-329. doi:10.4252/wjsc.v14.i5.318

Panda B, Sharma Y, Gupta S, Mohanty S. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes As an Emerging Paradigm for Regenerative Therapy and Nano-Medicine: A Comprehensive Review. Life. 2021;11(8):784. doi:10.3390/life11080784

Nikfarjam S, Rezaie J, Zolbanin NM, Jafari R. Mesenchymal stem cell derived-exosomes: a modern approach in translational medicine. Journal of Translational Medicine. 2020;18(1). doi:10.1186/s12967-020-02622-3

Matsui T, Osaki F, Hiragi S, Sakamaki Y, Fukuda M. ALIX and ceramide differentially control polarized small extracellular vesicle release from epithelial cells. EMBO Reports. 2021;22(5). doi:10.15252/embr.202051475

Zhang Y, Liu Y, Liu H, Tang WH. Exosomes: biogenesis, biologic function and clinical potential. Cell & Bioscience. 2019;9(1). doi:10.1186/s13578-019-0282-2

Record M. Intercellular communication by exosomes in placenta: A possible role in cell fusion? Placenta. 2014;35(5):297-302. doi:10.1016/j.placenta.2014.02.009

Van Niel G, D’Angelo G, Raposo G. Shedding light on the cell biology of extracellular vesicles. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 2018;19(4):213-228. doi:10.1038/nrm.2017.125

Zhao H, Li Z, Wang Y, et al. Bioengineered MSC-derived exosomes in skin wound repair and regeneration. Frontiers in Cell and Developmental Biology. 2023;11. doi:10.3389/fcell.2023.1029671

Tonk CH, Witzler M, Schulze M, Tobiasch E. Mesenchymal stem cells. In: Learning Materials in Biosciences. ; 2020:21-39. doi:10.1007/978-3-030-33923-4_2

Ding DC, Shyu WC, Lin SZ. Mesenchymal stem cells. Cell Transplantation. 2011;20(1):5-14. doi:10.3727/096368910x

Guillamat-Prats R. The role of MSC in wound Healing, scarring and regeneration. Cells. 2021;10(7):1729. doi:10.3390/cells10071729

Lohan P, Treacy O, Griffin MD, Ritter T, Ryan AE. Anti-Donor immune responses elicited by allogeneic mesenchymal stem cells and their extracellular vesicles: Are we still learning? Frontiers in Immunology. 2017;8. doi:10.3389/fimmu.2017.01626

Serakinci N, Fahrioglu U, Christensen R. Mesenchymal stem cells, cancer challenges and new directions. European Journal of Cancer. 2014;50(8):1522-1530. doi:10.1016/j.ejca.2014.02.011

Shafei S, Khanmohammadi M, Heidari R, et al. Exosome loaded alginate hydrogel promotes tissue regeneration in full‐thickness skin wounds: An in vivo study. Journal of Biomedical Materials Research Part A. 2019;108(3):545-556. doi:10.1002/jbm.a.36835

Marofi F, Alexandrovna KI, Margiana R, et al. MSCs and their exosomes: a rapidly evolving approach in the context of cutaneous wounds therapy. Stem Cell Research & Therapy. 2021;12(1). doi:10.1186/s13287-021-02662-6

Bian D, Wu Y, Song G, Azizi R, Zamani A. The application of mesenchymal stromal cells (MSCs) and their derivative exosome in skin wound healing: a comprehensive review. Stem Cell Research & Therapy. 2022;13(1). doi:10.1186/s13287-021-02697-9

Safari B, Aghazadeh M, Davaran S, Roshangar L. Exosome-loaded hydrogels: A new cell-free therapeutic approach for skin regeneration. European Journal of Pharmaceutics and Biopharmaceutics. 2022;171:50-59. doi:10.1016/j.ejpb.2021.11.002

Yin K, Wang S, Zhao RC. Exosomes from mesenchymal stem/stromal cells: a new therapeutic paradigm. Biomarker Research. 2019;7(1). doi:10.1186/s40364-019-0159-x

De Oliveira Gonzalez AC, Costa TF, De Araújo Andrade Z, Medrado ARAP. Wound healing - A literature review. Anais Brasileiros De Dermatologia/Anais Brasileiros De Dermatologia. 2016;91(5):614-620. doi:10.1590/abd1806-4841.20164741

Guo S, DiPietro LA. Factors affecting wound healing. Journal of Dental Research. 2010;89(3):219-229. doi:10.1177/0022034509359125

Tottoli EM, Dorati R, Genta I, Chiesa E, Pisani S, Conti B. Skin wound healing process and new emerging technologies for skin wound care and regeneration. Pharmaceutics. 2020;12(8):735. doi:10.3390/pharmaceutics12080735

Abazari M, Ghaffari A, Rashidzadeh H, Badeleh SM, Maleki Y. A Systematic Review on Classification, identification, and healing process of burn wound healing. the International Journal of Lower Extremity Wounds/International Journal of Lower Extremity Wounds. 2020;21(1):18-30. doi:10.1177/1534734620924857

Enoch S, Leaper DJ. Basic science of wound healing. Surgery. 2008;26(2):31-37. doi:10.1016/j.mpsur.2007.11.005

Krzyszczyk P, Schloss R, Palmer A, Berthiaume F. The role of macrophages in acute and chronic wound healing and interventions to promote pro-wound healing phenotypes. Frontiers in Physiology. 2018;9. doi:10.3389/fphys.2018.00419

Fujiwara N, Kobayashi K. Macrophages in inflammation. Current Drug Targets Inflammation & Allergy. 2005;4(3):281-286. doi:10.2174/1568010054022024

Kotwal GJ, Chien S. Macrophage differentiation in normal and accelerated wound healing. In: Results and Problems in Cell Differentiation. ; 2017:353-364. doi:10.1007/978-3-319-54090-0_14

Kou M, Huang L, Yang J, et al. Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles for immunomodulation and regeneration: a next generation therapeutic tool? Cell Death and Disease. 2022;13(7). doi:10.1038/s41419-022-05034-x

Qiu H, Liu S, Wu K, Zhao R, Cao L, Wang H. Prospective application of exosomes derived from adipose‐derived stem cells in skin wound healing: A review. Journal of Cosmetic Dermatology. 2019;19(3):574-581. doi:10.1111/jocd.13215

Ti D, Hao H, Tong C, et al. LPS-preconditioned mesenchymal stromal cells modify macrophage polarization for resolution of chronic inflammation via exosome-shuttled let-7b. Journal of Translational Medicine. 2015;13(1). doi:10.1186/s12967-015-0642-6

Su N, Hao Y, Wang F, Hou W, Chen H, Luo Y. Mesenchymal stromal exosome–functionalized scaffolds induce innate and adaptive immunomodulatory responses toward tissue repair. Science Advances. 2021;7(20). doi:10.1126/sciadv.abf7207

Landén NX, Li D, Ståhle M. Transition from inflammation to proliferation: a critical step during wound healing. Cellular and Molecular Life Sciences. 2016;73(20):3861-3885. doi:10.1007/s00018-016-2268-0

Zhang W, Bai X, Zhao B, et al. Cell-free therapy based on adipose tissue stem cell-derived exosomes promotes wound healing via the PI3K/Akt signaling pathway. Experimental Cell Research. 2018;370(2):333-342. doi:10.1016/j.yexcr.2018.06.035

Zhang B, Wang M, Gong A, et al. HUCMSC-Exosome Mediated-WNT4 signaling is required for cutaneous wound healing. Stem Cells. 2015;33(7):2158-2168. doi:10.1002/stem.1771

Shen C, Tao C, Zhang A, et al. Exosomal microRNA⁃93⁃3p secreted by bone marrow mesenchymal stem cells downregulates apoptotic peptidase activating factor 1 to promote wound healing. Bioengineered. 2021;13(1):27-37. doi:10.1080/21655979.2021.1997077

Tamarat R, Flamant S, Loinard C. MSC beneficial effects and limitations, and MSC-derived extracellular vesicles as a new cell-free therapy for tissue regeneration in irradiated condition. Environmental Advances. 2023;13:100408. doi:10.1016/j.envadv.2023.100408

Kim S, Lee SK, Kim H, Kim TM. Exosomes Secreted from Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Mesenchymal Stem Cells Accelerate Skin Cell Proliferation. International Journal of Molecular Sciences. 2018;19(10):3119. doi:10.3390/ijms19103119

Bie Q, Zhai R, Chen Y, et al. SOX9 is crucial for mesenchymal stem cells to enhance cutaneous wound healing. International Journal of Stem Cells. 2021;14(4):465-474. doi:10.15283/ijsc21078

Qian L, Pi L, Fang BR, Meng XX. Adipose mesenchymal stem cell-derived exosomes accelerate skin wound healing via the lncRNA H19/miR-19b/SOX9 axis. Laboratory Investigation. 2021;101(9):1254-1266. doi:10.1038/s41374-021-00611-8

Xiao Y, Li H, Zhang J, et al. Mesenchymal stem cell-derived exosomes: versatile nanomaterials for skin wound treatment. Nano Research. Published online August 31, 2023. doi:10.1007/s12274-023-6080-5

Cao G, Chen B, Zhang X, Chen H.

Human Adipose-Derived Mesenchymal Stem Cells-Derived Exosomal microRNA-19b Promotes the Healing of Skin Wounds Through Modulation of the CCL1/TGF-β Signaling Axis

Clinical, Cosmetic and Investigational Dermatology. 2020;Volume 13:957-971. doi:10.2147/ccid.s274370

Li Y, Zhang J, Shi J, et al. Exosomes derived from human adipose mesenchymal stem cells attenuate hypertrophic scar fibrosis by miR-192-5p/IL-17RA/Smad axis. Stem Cell Research & Therapy. 2021;12(1). doi:10.1186/s13287-021-02290-0

Opublikowane

6 lipca 2024