外泌體 (exosome) 知多少

什麼是外泌體 (exosome)?

外泌體為一種直徑約30-200奈米,存在於細胞外的胞外囊泡 (extracellular vesicles),其中含有多種生物分子,如蛋白質、脂質、mRNA和microRNA (miRNA),外泌體在細胞裡的多囊泡體中形成後,會釋放到細胞外空間,對免疫調節和組織修復等生理過程有重要貢獻。[1, 2]

圖中許多的綠色微小顆粒即為外泌體,而從放大結構可看見外泌體表面與內部有許多生物分子。(參考資料:Yang E. et al., 2020)

胞外囊泡 (extracellular vesicle)是用脂質膜包圍的囊泡,存在於細胞外的空間,分成三種:外泌體、微囊泡 (microvesicles) 跟細胞凋亡小體 (apoptotic bodies),而「外泌體」特別指在多囊泡體 (multivesicular bodies, MVBs)內形成的囊泡。幾乎所有類型的細胞都會分泌外泌體,包括了免疫細胞、神經細胞、上皮細胞、內皮細胞、胚胎細胞、癌細胞、與間質幹細胞 (mesenchymal stem cells, MSCs),因此外泌體廣泛存在於人體的體液

外泌體的功能

外泌體最早於1983年由Pan和Johnstone等研究者發現並命名為外泌體 exosome,但當時被認為是細胞死亡的殘骸;自從2013年諾貝爾生理與醫學獎得獎者發現,外泌體具備細胞間傳遞的重要功能後,開始被更加廣泛地研究並應用在許多疾病治療與健康保養上。[1, 3]

外泌體透過傳遞訊號來促進細胞間的溝通,並在組織修復和免疫調節中發揮重要的作用[4],外泌體可用來幫助各式各樣的細胞功能,包括細胞內溝通、細胞分化和增生、血管新生、壓力反應、及發送免疫訊號等。現在許多應用外泌體的臨床研究正如火如荼進行,諸如癌症免疫療法中的藥物輸送、基因輸送、疾病診斷、生物指標療法。

外泌體在肌膚的作用

外泌體含有的生長因子與miRNA使其具有調節細胞增殖與分化的潛力,並且也同時具備高度的免疫調節、免疫抑制和促進血管生成的活性,這些特性讓外泌體在皮膚保養上能夠發揮作用,促進皮膚傷口的修復與癒合。[1]

外泌體在肌膚的功效可分為三個方面:補水、促進修復、保護皮膚。[4]

  1. 促進膠原蛋白生成,幫助增加玻尿酸、胜肽、抗氧化物的效率,因此增加肌膚彈性、減少皺紋,讓肌膚年輕化。
  2. 減少發炎、促進肌膚修復,如修復曬傷或青春痘造成的肌膚損傷。
  3. 保護肌膚、避免環境壓力的影響,藉此減少肌膚黑斑或其他的色素沉澱
圖為外泌體應用於皮膚抗老化的示意圖,右方顯示使用外泌體後,可以減少肌膚皺紋並增加彈性。(參考資料:Thakur A. et al., 2023)
減少疤痕

外泌體可以傳遞細胞素與生長因子,刺激生成新的膠原蛋白與彈性蛋白,而這兩種蛋白能夠刺激疤痕組織的減少。儘管現在仍處在醫學研究階段,但已知外泌體可以淡化深層與淺層的疤痕,分別透過注射與塗抹的方式,這相比傳統的療法較不具侵入性,安全性較高。[4]

疤痕的產生通常是組織受傷初期的復原狀況不佳導致,也因此疤痕形成後多無法輕易消除,但使用外泌體或許可以將存在已久的疤痕(如痘疤、燒傷疤痕)淡化,對許多人來說都很有幫助。另一方面,若是在受傷初期就使用外泌體,則可以減少傷口復原時的發炎反應和增生組織的連結建立,以達到無疤痕癒合(scarless healing)的結果。

刺激生髮

外泌體能夠減少細胞凋亡,並增加毛囊與真皮層厚度,進而促進毛髮的再生。[4]

外泌體的美容層面優勢

  1. 分子極小,相較其他物質能夠更容易穿透皮膚。
  2. 具備高濃度的生物活化分子,幫助肌膚修復、減少皺紋、增加皮膚彈性。
  3. 能夠與皮膚細胞交互作用,使人體容易吸收。

上述三點使得外泌體成為近期美容產業的熱門話題,如今有許多研究正在進行,也有不少美容產品將外泌體作為主要成分,後續文章將更進一步分享外泌體的不同面向。

參考資料

[1] Hade MD, Suire CN, Suo Z. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes: Applications in Regenerative Medicine. Cells. 2021;10(8):1959. doi:10.3390/cells10081959

[2] Yang E, Wang X, Gong Z, Yu M, Wu H, Zhang D. Exosome-mediated metabolic reprogramming: the emerging role in tumor microenvironment remodeling and its influence on cancer progression. Signal Transduct Target Ther. 2020;5(1):242. doi:10.1038/s41392-020-00359-5

[3] 【2013諾貝爾】生醫獎─破解細胞傳輸系統之謎 https://case.ntu.edu.tw/blog/?p=14318

[4] Thakur A, Shah D, Rai D, Parra DC, Pathikonda S, Kurilova S, Cili A. Therapeutic Values of Exosomes in Cosmetics, Skin Care, Tissue Regeneration, and Dermatological Diseases. Cosmetics. 2023;10(2):65. https://doi.org/10.3390/cosmetics10020065

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