外泌體的歷史與由來
1980年代：源起
1981年，Trams等人首次在一篇文獻中使用，他們描述了具有酶活性的細胞外囊泡，並參與從成熟的網狀紅血球表面移除轉鐵蛋白受體的過程。
1983年，Johnstone等人和Pan等人發現於成熟綿羊的網狀紅血球(Reticulocytes)釋放出囊泡(EVs)。而Johnstone的團隊特別關注於網狀紅血球(Reticulocytes)成熟過程和囊泡的釋放，他們後來將這些囊泡稱為“外泌體”。
直到1980年代末，“外泌體”一詞才開始被與我們今天研究的囊泡聯繫起來。外泌體是小型的細胞外囊泡，通常直徑範圍約為30至150納米。它們幾乎由所有類型的細胞釋放，無論是多細胞生物還是某些單細胞生物。外泌體在細胞與細胞之間的通信中扮演著關鍵角色，參與廣泛的生理和病理過程。
1990年代：發現
外泌體研究領域開始擴展到網狀紅血球(Reticulocytes)之外的背景。研究人員開始發現，包括B淋巴細胞和樹突細胞在內的多種細胞類型都能產生外泌體。1996年，Raposo等人一項具有里程碑的研究表明，B淋巴細胞分泌的外泌體攜帶抗原，能供T細胞辨識和使用，暗示外泌體在免疫反應中可能扮演重要角色，這將外泌體與除了廢物處理之外的重要生物功能聯繫起來。
這一時期標誌著研究者開始將外泌體理解為一種普遍的細胞間通信機制，而不僅僅是網狀紅血球成熟過程中的一個過程。
21世紀：擴展於治療領域
2000年代初，隨著分子生物學技術的進步，外泌體研究迅速增加，特別是發現外泌體含有RNA並能在細胞間轉移RNA的特性，這對基因調控和疾病傳播（如癌症）的研究帶來了重大突破。在隨後的幾年中，外泌體研究領域快速擴展，聚焦於它們在疾病中的作用及作為診斷和預後生物標誌物的潛力。此外，外泌體被認為可經工程化設計，用於將藥物、蛋白質或RNA遞送至特定細胞，展現出在癌症治療和再生醫學中的應用價值。
外泌體組成
蛋白質
蛋白質
蛋白質
外泌體含有大量蛋白質，這些蛋白質可以分為幾個主要類別：
- 膜蛋白：包括轉運蛋白、膜受體、四跨膜蛋白（如tetraspanins CD9、CD63和CD81），這些蛋白質參與外泌體的形成、釋放和與接收細胞的結合。
- 細胞質蛋白：涉及細胞骨架、信號傳遞和代謝的蛋白質。
- 熱休克蛋白：如Hsp70和Hsp90，它們在細胞應激反應中起作用。
- 外泌體特異性蛋白：這些蛋白質在所有或大多數外泌體中存在，可用於外泌體的標記和檢測。
核酸
蛋白質
蛋白質
外泌體含有多種核酸，包括但不限於：
- mRNA：外泌體中的信使RNA可以被接收細胞翻譯，從而產生新的蛋白質。
- microRNA (miRNA)：這些小分子非編碼RNA在基因表達調控中起重要作用，可以通過外泌體在細胞間轉移，影響接收細胞的基因表達。
- 其他非編碼RNA：包括長非編碼RNA (lncRNA)、圓形RNA (circRNA) 等，它們在基因調控和疾病發展中也扮演著角色。
脂質
脂質
脂質
外泌體的脂質雙層富含特定類型的脂質，這與細胞膜的脂質組成有所不同：
- 膽固醇、神經酰胺和磷脂：這些脂質有助於外泌體的穩定性和與接收細胞膜的融合。
- 生物活性脂質：如前列腺素和白三烯，它們可以參與調節炎症反應和其他生物過程。
醣類
脂質
脂質
外泌體表面富含糖蛋白和糖脂，這些糖類結構參與細胞識別和細胞間的相互作用。
- 糖類結構的多樣性和複雜性有助於外泌體在不同生物學過程中的特異性作用。
外泌體生產限制
外泌體在研究、治療和診斷應用的生產領域正迅速成長。然而，在製程上面具備很多的困難和限制：
1. 可擴展性: 由於涉及的分離和純化過程複雜且耗時，生產大量純淨外泌體相當困難。目前的方法，如超速離心和尺寸排除層析，不易擴大到臨床應用或大規模研究所需的水平。
2. 純度: 許多當前的分離技術會與其他細胞外囊泡和顆粒共同分離，包括脂蛋白和蛋白質聚合體，這可能污染外泌體製備。這種污染可能影響研究發現的可重複性以及基於外泌體的治療的安全性和有效性。
3. 標準化: 因外泌體生產缺乏標準化，影響不同研究和實驗室之間研究結果的可比性。這包括分離技術、表徵方法，甚至是對“外泌體”構成的定義的變化，導致外泌體製備的質量和規格不一致。
4. 表徵: 由於外泌體的小尺寸和囊泡群體的異質性，全面表徵外泌體是一項挑戰。需要先進技術，如納米粒子追蹤分析（NTA）、可調脈衝電阻感測（TRPS）和冷凍電子顯微鏡等，才能準確表徵外泌體的大小、濃度和形態。然而，這些技術可能成本昂貴且技術要求高。
5. 產量: 外泌體生產的產量通常很低，這是因為細胞自然釋放的外泌體量有限，若無進行大規模培養或分離過程，難以獲得足夠量的外泌體以用於治療或工業應用。
6. 儲存和穩定性: 外泌體需要在特定條件下儲存以維持其穩定性和功能，這對其在臨床設置中的使用構成了限制。外泌體的長期儲存和運輸而不失去功能需要優化的協議，可能包括冷凍保存、冷凍乾燥或使用穩定劑。
7. 成本: 外泌體的生產和純化成本高昂，因為需要專門的設備、試劑和熟練的人員。這限制了基於外泌體的治療和診斷的可及性，特別是在資源有限的設置中。
疾病應用
貓狗的腎臟問題
貓狗的腎臟問題
貓狗的腎臟問題
犬貓的腎臟問題是影響各年齡階段動物的重大健康問題，但在中老年寵物中更為常見。腎臟在過濾血液中的廢物、維持水分平衡、調節血壓等方面發揮著關鍵作用。當腎臟無法有效執行這些任務時，可能導致慢性腎病（CKD）或急性腎損傷（AKI）。對於犬貓腎臟問題的理解和治療方法已經發展，其中像使用外泌體這樣的新興療法顯示出了治療的希望。
犬類腎臟常見問題
慢性腎病（CKD）： 在犬隻中，CKD經常是老化的結果，腎臟功能隨時間逐漸喪失。它也可能由糖尿病、高血壓或遺傳傾向等底層健康問題引起。
急性腎損傷（AKI）： 這是腎功能突然衰竭，可能由毒素、感染、脫水或休克引起。AKI需要立即獲得獸醫的關注。
症狀： 增加的口渴和尿量、乏力、嘔吐、體重減輕、食慾下降和毛髮黯淡。
貓類腎臟常見問題
慢性腎病（CKD）： CKD在老年貓中特別常見。它可能由多種因素引起，包括感染、暴露於毒素以及其他疾病，如甲狀腺功能亢進或高血壓。
急性腎損傷（AKI）： 與犬隻相似，貓可能因毒素（如防凍劑）、感染或阻塞而遭受AKI。
症狀： 與犬隻相似，患有腎病的貓可能會表現出增加的口渴和尿量，以及體重減輕、嘔吐、乏力和食慾下降。
外泌體在犬貓腎問題中的使用：
再生潛力： 最近的研究表明，特別是來自幹細胞的外泌體具有再生性質，可以幫助修復腎組織。它們可以調節炎症、減少纖維化並增強組織修復。
抗炎作用：外泌體可以具有抗炎效果，這對於慢性腎病非常有益，在這種病中，炎症促進了疾病的進展。
促進細胞恢復： 通過促進細胞間的通信，外泌體可以促進受損腎細胞的恢復，並支持正常腎功能的恢復。
貓狗的心臟問題
貓狗的腎臟問題
貓狗的腎臟問題
犬貓心臟問題是影響各年齡、品種和體型寵物的重大關切。這些狀況範圍從出生時就存在的先天性缺陷到因年齡增長、感染或生活方式等因素隨時間發展的後天性疾病。外泌體治療的出現提供了一種新的治療或潛在預防這些心臟狀況的方法，利用這些囊泡的自然再生能力幫助器官修復。
犬類常見心臟問題
二尖瓣疾病（MVD）： 老年犬中最常見的心臟問題，特別是小型犬。它涉及二尖瓣的退化，導致血液倒流和心臟擴大。
擴張型心肌病（DCM）： 在大型犬中常見，DCM的特點是心臟擴大且壁薄，導致心臟功能下降。
先天性心臟缺陷： 出生時就存在的缺陷，如動脈導管未閉（PDA）和心間隔缺陷。
症狀： 咳嗽、呼吸困難、乏力、昏厥以及無法像平常一樣運動。
貓類常見心臟問題
肥厚型心肌病（HCM）： 貓中最普遍的心臟病，HCM涉及心臟壁的增厚，這可能妨礙正常心臟功能並導致心力衰竭。
擴張型心肌病（DCM）： 雖然由於飲食改善現在較少見，但貓的DCM涉及心肌弱化和泵血能力下降。
先天性心臟缺陷： 貓出生時可能就有的缺陷，影響其整體健康和壽命。
症狀： 在早期階段經常微妙甚至缺席；可能包括乏力、快速或吃力呼吸，有時突然倒塌或死亡。
外泌體當前心臟研究和應用
在心臟疾病的背景下，來自幹細胞或特定心臟細胞的外泌體可以攜帶具有修復心臟組織和調節免疫反應潛力的再生分子。
再生潛力： 研究顯示，外泌體可以通過增強細胞存活、減少細胞死亡和刺激新血管的形成、促進受損心臟組織的再生。這對於像DCM和HCM這樣的狀況特別相關，其中改善心肌功能至關重要。
抗炎和免疫調節效果：外泌體還具有抗炎效果，這有助於減少與心臟疾病相關的慢性炎症，從而可能減緩疾病進展。
貓狗的皮膚問題
貓狗的皮膚問題
貓狗的皮膚問題
犬貓的皮膚問題，如濕疹和搔癢，是常見的問題，這些問題顯著影響寵物及其主人的生活品質。這些狀況可能由多種因素引起，包括過敏、寄生蟲、感染和潛在的健康問題。在獸醫醫學中應用外泌體治療正成為一種有前景的方法，通過利用外泌體的再生和免疫調節特性來治療和潛在預防這些皮膚狀況。
犬類常見皮膚問題
原因： 犬濕疹通常是由過敏（食物、環境、跳蚤過敏性皮膚炎）、感染（細菌、真菌）或自體免疫疾病引起的。搔癢或瘙癢是濕疹的常見症狀，可能導致過度抓撓、咬嚙和舔舐，而進一步損害皮膚。
症狀： 紅色、發炎的皮膚、結痂、片狀或鱗片狀斑塊和脫毛。犬可能表現出不適的跡象，如不斷抓撓，這可能導致二次感染。
貓類常見皮膚問題
原因： 與犬類相似，貓濕疹可能由過敏（對食物、花粉或塵蟎）引起，寄生蟲（跳蚤、蟎）感染（真菌、細菌）或壓力觸發。患有濕疹的貓經常經歷劇烈的搔癢，導致過度梳理或抓撓。
症狀： 皮膚刺激、紅斑、過度梳理導致的禿斑，以及皮膚上可能出現的瘡或損傷。
外泌體應用於皮膚問題
外泌體是細胞產生的小型細胞外囊泡，在細胞通信中發揮關鍵作用。它們攜帶多種分子信號，如蛋白質、脂質和RNA，可以影響接收細胞的行為。
再生特性： 外泌體可以通過促進細胞增殖和分化來刺激皮膚再生。這對於治療濕疹中見到的損壞皮膚屏障特別有益。
免疫調節效果： 通過調節免疫反應，外泌體可能有助於減少導致皮膚問題的炎症和過敏反應。這可以緩解搔癢和紅斑等症狀。
抗微生物活性： 一些研究表明外泌體具有抗微生物特性，這可能有助於管理與皮膚狀況相關的感染。
貓狗的關節問題
貓狗的皮膚問題
貓狗的皮膚問題
關節相關問題，包括骨關節炎（OA）以及肌腱損傷，在犬貓中都很常見，顯著影響它們的行動能力和生活品質。骨關節炎是一種退化性關節疾病，其特徵是軟骨的破壞，導致疼痛、僵硬和行動能力減弱。傳統治療主要集中在透過藥物、飲食補充品和生活方式改變來管理症狀，而近期在再生醫學領域的進展，如使用外泌體，則通過解決組織損傷和炎症的根本原因，對治療和潛在預防這些狀況帶來希望。
犬類骨關節炎
特點：犬類骨關節炎經常影響老年犬，但也可見於年輕犬，特別是那些超重或經歷過關節傷害的犬隻。常見影響的關節包括髖關節、膝關節和肘關節。症狀包含跛行、起立或爬樓梯困難、活動時明顯疼痛，活動量和玩耍性減少。
傳統治療： 使用非類固醇抗炎藥（NSAIDs）來治療疼痛和炎症。透過體重管理和適度運動來減輕關節壓力。使用葡萄糖胺和硫酸軟骨素等飲食補充品來支持關節健康。
貓類骨關節炎
特點：貓類骨關節炎經常因為貓傾向於隱藏疼痛和不適而被低估診斷。它常見於影響脊椎、髖關節和肘關節。症狀如活動能力減少、不願跳躍或因難以到達某些區域，進而改變梳理行為。
傳統治療：疼痛管理，因為貓可能由於潛在副作用而較少使用NSAIDs。修改環境，使日常活動更容易，如提供到達喜愛棲息地的階梯。補充品和飲食改變，以支持關節健康和減少炎症。
外泌體應用於關節部位
再生特性： 外泌體可以通過直接向受影響的關節遞送生長因子和其他再生分子來促進受損軟骨的再生。
抗炎能力： 它們可以調節關節內的炎症反應，可能減少疼痛並防止進一步的軟骨退化。
免疫調節：外泌體可以改變關節的免疫環境，促進更有利於癒合的環境。