间充质干细胞释放的细胞外囊泡抗新冠病毒作用

自2019年底以来，全球在应对新冠肺炎（COVID-19）大流行方面取得了很大进展，包括有效疫苗的快速开发以及由抗病毒药物、免疫调节剂和重症监护支持组成的治疗。

COVID-19示意图

然而，新冠病毒（SARS-CoV-2）随着时间的推移而进化，因为它的基因组具有很高的突变率，这导致由于免疫逃逸和抗病毒压力下出现耐药株而导致的突破性感染。

一种新出现的变异毒株奥密克戎（Omicron  B.1.1.529) 变种在全球敲响了警钟，或许 COVID-19 战争才刚刚开始。人类应作出更多不懈努力，以提高我们对 COVID-19 的认识和治疗方案。

其中包括间充质干细胞 (MSC) 治疗研究，旨在减轻 COVID-19 肺炎和急性呼吸窘迫综合征 (ARDS) 重症患者的细胞因子风暴并促进组织修复。

然而，正如耶鲁大学医学院的 Phillip W. Askenase 博士在最近的一篇研究中广泛讨论的那样，MSC 疗法的免疫调节和再生作用是通过 MSC 衍生的细胞外囊泡 (MSC-EV) 介导的，而使用 MSC-EVs 的血栓栓塞、心律失常和恶性转化等安全问题较少。

在这个方向上，如果 MSC-EV 也表现出抗 SARS-CoV-2 作用，那么针对 COVID-19 治疗的 MSC-EV 研究将更具吸引力和不可否认。

先前的一项研究表明，MSC-EV 在临床前模型中具有抗流感病毒的抗病毒活性。众所周知，MSC 对病毒感染具有高度抵抗力，包括 SARS-CoV-2。

泰国曼谷 Mahidol 大学 Ramathibodi 医学院的临床科研团队应用了之前开发的体外抗 SARS-CoV-2 检测方法，以确定MSC-EV 的剂量依赖性抗 SARS-CoV-2 作用。在这项研究中，MSC-EV 被称为细胞外囊泡的外泌体（或小 EV）亚群。

相关研究2022 年 3 月 14 日发表在高水平期刊《Journal of Extracellular Vesicle》(JEV)上，文章标题为Anti-SARS-CoV-2 effect of extracellular vesicles released from mesenchymal stem cells（下图）。

该团队通过逐步离心和 0.2 μm 过滤（以去除微泡和凋亡小体）、100-kDa 截止超滤（浓缩培养基）和 Izon qEV 体积排阻层析（从可溶性蛋白质中分离细胞外囊泡）（图 1a）。MSC-EV 分离物的最终体积为 500 μl。在-80°C 储存前制作十份（每份 50 μl），每份允许进行一次冻融循环。

图1：MSC-EV 的抗 SARS-CoV-2 作用

图1：(a) MSC-EV 隔离和验证的工作流程。(b) 通过透射电子显微镜观察到的 MSC-EV 的单粒子证据。箭头表示杯形囊泡。(c) 通过纳米粒子跟踪分析的 MSC-EV 粒子的尺寸分布。(d) 通过蛋白质印迹分析得到的 MSC-EV 的蛋白质证据（补充图 1 中提供了全长印迹图像）。(e) MSC-EVs 的伤口愈合试验的功能证据 ( n = 3 个生物学重复）。(g) 抗 SARS-CoV-2 检测的研究设计。Calu-3 人肺上皮细胞以 25TCID50 感染 SARS-CoV-2，并用不同剂量的 MSC-EV 处理 48 小时。中和血清作为阳性对照。(h) SARS-CoV-2 感染的 Calu-3 细胞的荧光图像。比例尺，2 毫米。(i) SARS-CoV-2 核蛋白阳性细胞的荧光强度（n  = 3 个生物学重复）。对培养物上清液进行病毒输出研究和 qRT-PCR。(j) 病毒输出由病灶减少的百分比决定（n  = 3 生物复制）。(k) 通过 qRT-PCR 测量归一化为 10 6个 β-肌动蛋白拷贝的 SARS-CoV-2 刺突基因的拷贝数 ( n = 3 个生物学重复）。(l) SARS-CoV-2 感染的 Calu-3 细胞的荧光图像（比例尺，2 mm），（m）SARS-CoV-2 核蛋白阳性细胞的荧光强度（n  = 3 个生物学重复），以及(n) 在用 加热的 MSC-EV（65°C 持续 2.5 小时）、耗尽的 MSC-EV（100 kDa 截止离心过滤）或未处理每个 Calu-3 细胞使用 10,000 个 EV 的相同起始剂量的 MSC-EV。*, p  p  p  p  ns，不显着

研究表明 MSC-EV 的抗 SARS-CoV-2 作用是通过 EV 细胞相互作用介导的。

MSC-EV 诱导 SARS-CoV-2 感染的肺上皮细胞抑制病毒复制并减轻感染性病毒粒子的产生/释放，但无法调节病毒进入过程。

对于机制的洞察力，研究人员预见到 MSC-EV 释放功能性货物以诱导 SARS-CoV-2 感染的肺上皮细胞的抗病毒防御状态，至少部分是通过干扰素刺激基因 (ISG) 相关的先天免疫信号通路。

 从临床角度来看，MSC-EVs 吸入疗法会将 MSC-EVs 的抗 SARS-CoV-2 作用直接传递给受感染的呼吸道上皮细胞，同时具有抗炎和再生作用，以改善 COVID- 19 肺炎和急性呼吸窘迫综合征。这项研究提供了证据，支持在 COVID-19 的无干细胞治疗背景下进行 MSC-EV 研究。