干细胞外泌体真的安全吗?请看MSC-Exo的系统安全性研究数据
来源:外泌体研究员 2025-12-02 09:04
外泌体作为再生医学领域的新星,避免了细胞治疗的风险。因其不具有免疫原性,不会发生非计划分化,且可冷冻保存成为即取即用的制剂,正成为干细胞理想的替代疗法。
间充质干细胞具有多向分化潜能和免疫调节功能,在组织修复中展现出巨大潜力。然而,干细胞治疗仍面临诸多挑战:免疫排斥风险、不可控分化、异位滞留以及潜在的致瘤性,这些安全隐患严重限制了其临床应用。
外泌体作为再生医学领域的新星,避免了细胞治疗的风险。因其不具有免疫原性,不会发生非计划分化,且可冷冻保存成为即取即用的制剂,正成为干细胞理想的替代疗法。
但外泌体临床转化面临两大瓶颈:规模化生产的挑战和安全性证据的缺乏。特别是其体内安全性如何,一直是科学家们亟待解答的核心问题。
外泌体临床转化前,我们到底在担心什么?
1. 来源差异,脐带(UC)与脂肪(AD)MSC-外泌体s 的蛋白谱、亚群构成并不一样,会不会带来“谁更安全”的争议?
2. 低氧驯化,5% O₂ 可让 MSC 释放更多 外泌体,且促血管因子富集,但功能增强是否伴随安全的不确定性?
3. 制备工艺,无外源蛋白、无血清体系确实降低了批间差,可同时也让 外泌体 对冻融、剪切更敏感,稳定性缺口会不会成为隐形炸弹?
4. 监管空白,目前国内外指南对外泌体单药尚无统一剂量换算与毒理学模板,申报时到底该递什么数据?
近日,一项发表在《Scientific Reports》上的研究为我们的担忧带来了令人振奋的答案。该研究首次系统评估了在无血清、无动物源成分培养基中培养的人源间充质干细胞(MSCs)所产生的外泌体(外泌体)的安全性,为外泌体的临床转化提供了坚实证据。
01
研究数据展示
实验设计

外泌体经过严格表征:蛋白浓度、形态大小、表面标志物(CD9、CD63)、生长因子谱、无菌性等指标均符合预定标准。
随后,研究团队设计了四个层次的安全性评价:
1. 局部刺激试验(新西兰兔):评估血管和肌肉刺激性
2. 全身过敏性试验(新西兰兔):检测免疫和过敏反应
3. 急性毒性试验(瑞士小鼠):确定半数致死量(LD₅₀)
4. 亚慢性毒性试验(Wistar大鼠):评估重复给药的长期安全性
研究数据显示,在严格控制的生产条件下,局部和全身无显著刺激或过敏反应,在极高剂量仍无急性和亚慢性毒性,外泌体表现出卓越的安全性。
多项试验一致证实外泌体安全性
局部刺激-系统过敏-急毒-亚慢毒安全性检查图谱

外泌体表征

研究显示,AD-MSC-外泌体产量为2.27±0.72 mg/L,UC-MSC-外泌体s为2.05±0.45 mg/L。两种外泌体均呈现典型的杯状形态和纳米级尺寸(AD-MSC-外泌体:186±131 nm;UC-MSC-外泌体:111±76 nm)。
特别值得注意的是,AD-MSC-外泌体s富含更多的促血管生成因子:EGF水平是UC-MSC-外泌体的1.9倍,VEGF-A水平更是高达54.5倍。这种组织来源依赖性差异可能影响其治疗应用的适应证选择。稳定性测试发现,单次冻融循环不影响外泌体颗粒浓度,但两次以上冻融会导致约40%的颗粒损失。在-80°C下储存6个月后,外泌体仍能保持良好的完整性,这对临床储存和运输具有重要意义。
局部和全身安全性:无显著刺激或过敏反应
在局部刺激试验中,50μg剂量(约5×10⁹颗粒)的外泌体注射后,未引起显著的血管或肌肉刺激。注射部位温度无异常变化,组织学分析显示血管数量、直径、面积等指标与对照组无显著差异。

全身过敏性试验中,即使采用重复注射和高剂量挑战(最高250μg/动物,约2.5×10¹⁰颗粒)的方案,外泌体也未引发显著的过敏反应。动物体重正常增长,血液学参数稳定,过敏标志物(组胺、IgE)和炎症因子(IL-6、IL-1β、TNF-α)水平均无异常升高。

急性和亚慢性毒性:极高剂量仍安全
最令人印象深刻的是急性毒性试验结果:即使剂量高达10mg/kg(相当于人体剂量约8.4E+10 particles/kg),所有小鼠均存活,且无急性毒性表现。这一剂量远高于目前文献中常见的外泌体治疗剂量(小鼠研究中位数约为7.5mg/kg)。

亚慢性毒性试验进一步证实了长期安全性:重复注射(50-150μg/动物,三次注射)不影响重要器官功能。肝肾功能指标(AST、ALT、尿素、肌酐)保持正常,血液学参数稳定,组织学检查显示肝、肾、脾无病理改变。

02
总结与分析
这项研究填补了MSC外泌体安全性评价的空白,为再生医学提供了一种安全、有效的潜在治疗工具。
研究证实,在严格控制的生产条件下,即使极高剂量的外泌体也表现出卓越的安全性,这为其临床转化扫除了重要障碍。
把外泌体送进临床,我们走到了哪一站?
文章用0 死亡、0 致残、0 明显组织损伤的硬核数据,首次把无血清、无外源蛋白的 UC/AD-MSC-外泌体推到药品级安全门槛,相当于完成 IND 前毒理的60% 进度。
来源差异的生物学歧义被量化。AD-外泌体促血管因子高 1-2 个 log,但局部免疫信号也略高;未来适应证选择应扬长避短,血管重建选 AD,免疫调节选 UC。
提供了可复制的模板。以蛋白-particles双剂量体系 + 兔-鼠-大鼠三级梯度组合,可在 6 个月内完成一套符合 ICH M3(R2) 的外泌体毒理检查,为国内外申报建立可参考依据。
同时也提醒我们,外泌体不是天生安全,只是剂量窗口宽;当走向大剂量(>1E+12 particles)、长疗程(>3 月)、大动物时,微栓、补体激活、迟发神经毒性仍需一票否决。
看似平淡的结果,给我们几点警示
1. 局部刺激:温度没升 ≠ 完全无免疫,AD-外泌体组高表达血管区面积扩大 18%,WBC 浸润增加 0.9 倍,p=0.09(边缘显著)。
提示:脂肪来源外泌体携带更高 PDGF-BB/VEGF-A,促血管活性可能放大局部先天免疫,临床肌注或皮损内给药需警惕“红晕”误判。
2. 系统过敏:组胺曲线呈现“首剂冲击-二次峰值-自我回落”的典型脱敏现象,但 Ringer 组亦出现同步波动;IgE 全程无组间差异。
提示:实验环境(检疫应激)本身即可升高组胺,单靠组胺升高不能作为外泌体致敏的阳性终点;未来必须同步监测补体 C3a、SC5b-9 以排除假阳性。
3. 急性毒性:10mg/kg 仍未摸到 LD50,换算到人(70kg)≈ 8.4E+10 particles/kg,远高于已发表临床中位剂量(2E+8~1E+10 particles)。
提示:外泌体的急性安全窗极宽,但大于1E+12 particles时聚集倾向指数级上升,文章未提供 DLS 多分散指数(PDI)数据;若 PDI>0.3,微栓风险可能被低估。
4. 亚慢毒性:AST/ALT、Urea/Cr 无差异,但病理切片仅做到 30天,且未测心脏、肺、脑。
提示:外泌体长期蓄积与迟发神经脱髓鞘、心肌纤维化的数据仍是空白;文章给出的NOAEL为150μg/次(≈1.5E+10 particles),若按60kg成人折算≈9E+11 particles/次,可作为 IND 申报的起始剂量,但需 6-9 个月大动物 GLP 毒理补足。
除此之外,还需补充的4个安全检查项

写给产业与监管的一句话
再生医学把外泌体推向高光,但真正的临床级安全是数据磨出来的,不是概念堆出来的。
让子弹再飞一会儿,把该补的安全拼图补全,外泌体才能真正从细胞替代走向药物替代。
参考资料
Safety evaluation of extracellular vesicles derived from hypoxia primed mesenchymal stem cells of umbilical cord and adipose tissue.
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