作為細(xi)胞間(jian)通(tong)訊的(de)重要(yao)載(zai)體，外(wai)泌(mi)體因其獨特的(de)膜結(jie)構(gou)、低(di)免(mian)疫原(yuan)性及(ji)高(gao)效(xiao)物質(zhi)遞(di)送能力(li)，已(yi)成為(wei)跨(kua)學(xue)科研究(jiu)的(de)熱點(dian)。其中，間(jian)充(chong)質(zhi)幹細(xi)胞（MSC）來源的(de)外(wai)泌(mi)體因易於大量(liang)獲取、可(ke)修飾(shi)性(xing)強(qiang)等(deng)優(you)勢(shi)，近年來在(zai)非(fei)醫(yi)療(liao)領域(yu)的(de)研究(jiu)應用(yong)取得多項突(tu)破(po)性(xing)進展，為(wei)生(sheng)物制(zhi)造、環境修復(fu)及農業科技(ji)等(deng)領域(yu)提供了全(quan)新技(ji)術思路(lu)。
生物(wu)制造領域(yu)：高(gao)效(xiao)生物催(cui)化劑遞送新載(zai)體
傳統(tong)生物(wu)催(cui)化反(fan)應中，酶等(deng)生(sheng)物(wu)催(cui)化劑易受環(huan)境影(ying)響失活(huo)，且回收(shou)難度大。近期，《Biotechnology Advances》期刊(kan)發表的(de)德國(guo)亥(hai)姆霍茲生物(wu)材(cai)料研究(jiu)所科研團隊研究(jiu)顯示(shi)，該團(tuan)隊利用(yong)MSC外(wai)泌(mi)體作為酶(mei)遞(di)送載(zai)體，成功實現(xian)了脂(zhi)肪酶(mei)的(de)高(gao)效(xiao)包(bao)載(zai)與(yu)靶(ba)向遞送。通(tong)過對MSC外(wai)泌(mi)體表面(mian)進(jin)行(xing)PEG修飾(shi)與(yu)底(di)物特(te)異性(xing)肽(tai)段偶(ou)聯，使(shi)其能精準識(shi)別反(fan)應體系中的(de)底物(wu)微球(qiu)，將脂(zhi)肪酶定(ding)向遞送至反(fan)應位(wei)點(dian)。實驗(yan)結果(guo)表明，該遞送系統(tong)使(shi)脂肪(fang)酶(mei)的(de)催(cui)化效(xiao)率提升42%，且在5次(ci)循環使(shi)用(yong)後仍(reng)保持(chi)65%以上的(de)活性(xing)，遠高(gao)於(yu)遊(you)離(li)酶(mei)（僅(jin)23%）的(de)穩定(ding)性。這(zhe)壹(yi)技(ji)術為工業(ye)生(sheng)物(wu)催(cui)化領域(yu)的(de)催(cui)化劑遞送難題提供了創新解(jie)決(jue)方(fang)案(an)，目(mu)前(qian)已(yi)在實驗(yan)室規模的(de)生物(wu)柴油(you)制備中完(wan)成驗(yan)證，有(you)望(wang)降低(di)生物(wu)制(zhi)造過程(cheng)的(de)成本(ben)。
環(huan)境修復(fu)領域(yu)：重(zhong)金屬(shu)汙(wu)染(ran)治(zhi)理(li)新工(gong)具
針(zhen)對(dui)水(shui)體中重(zhong)金屬(shu)離(li)子(zi)難(nan)以高(gao)效(xiao)去(qu)除的(de)問題，MSC外(wai)泌(mi)體的(de)天然(ran)吸附特(te)性(xing)被(bei)挖(wa)掘利(li)用(yong)。中國(guo)科學(xue)院環(huan)境科學(xue)研究(jiu)所汙(wu)染(ran)生態(tai)過程(cheng)與(yu)效(xiao)應研究(jiu)組最新(xin)研究(jiu)發現(xian)，MSC外(wai)泌(mi)體膜表面(mian)富(fu)含羧(suo)基(ji)、氨基等(deng)官(guan)能(neng)團(tuan)，對(dui)鉛(qian)、鎘(ge)等(deng)重(zhong)金(jin)屬(shu)離(li)子(zi)的(de)螯合常(chang)數分(fen)別(bie)達到10⁵·⁸和(he)10⁵·²。團(tuan)隊通(tong)過優化超(chao)速(su)離心-密(mi)度梯度離心聯用(yong)的(de)提取純(chun)化工(gong)藝，並采(cai)用(yong)冷凍幹燥(zao)技術(shu)制(zhi)備(bei)出外(wai)泌(mi)體微球(qiu)吸附劑，在模擬(ni)含(han)鉛(qian)廢(fei)水(shui)（濃(nong)度50mg/L）處理(li)實驗(yan)中，該(gai)吸附劑對鉛(qian)離(li)子(zi)的(de)吸附容(rong)量(liang)達到128.7mg/g，吸附速(su)率較傳統(tong)活性(xing)炭提升3倍，且在0.1mol/L鹽酸條(tiao)件下(xia)可(ke)實現(xian)吸附劑的(de)再生(sheng)與重(zhong)金屬(shu)的(de)回收(shou)，再生(sheng)率達82%。相(xiang)關(guan)成果(guo)已(yi)發表於《Environmental Science & Technology，為重金(jin)屬(shu)汙(wu)染(ran)水體的(de)低成本(ben)、高(gao)效(xiao)率治(zhi)理(li)提供了新(xin)途徑。
農業(ye)科技(ji)領域(yu)：作物抗(kang)逆(ni)性(xing)調(tiao)控(kong)新(xin)策略
在農(nong)業可(ke)持(chi)續(xu)發(fa)展研究(jiu)中，MSC外(wai)泌(mi)體被(bei)證實可(ke)作為作物抗(kang)逆(ni)調(tiao)控(kong)的(de)新型生(sheng)物(wu)刺(ci)激素(su)。南京(jing)農業(ye)大學(xue)作物遺(yi)傳(chuan)與種質(zhi)創新國(guo)家(jia)重(zhong)點(dian)實驗(yan)室團(tuan)隊通(tong)過葉面(mian)噴施(shi)MSC外(wai)泌(mi)體（濃(nong)度100μg/mL）的(de)方(fang)式(shi)，探究(jiu)其對小麥幹旱脅(xie)迫的(de)緩解(jie)作用(yong)。
研究(jiu)發現(xian)，外(wai)泌(mi)體中的(de)miR-166a成分(fen)可(ke)被(bei)小麥葉(ye)片細(xi)胞通(tong)過內吞作用(yong)吸收，通(tong)過靶(ba)向調控(kong)TaHD-ZIP4基(ji)因的(de)表達，促進(jin)小麥根(gen)系生長(chang)（根長(chang)增加27%）和脯(pu)氨酸(suan)積累(lei)（含量(liang)提升41%）。2024年小麥生(sheng)長(chang)季的(de)田間(jian)實驗(yan)結果(guo)顯示(shi)，噴施(shi)外(wai)泌(mi)體的(de)小麥在(zai)幹旱條(tiao)件下(xia)的(de)產(chan)量(liang)較對照組提高(gao)18.3%，葉(ye)綠素(su)SPAD值和(he)光(guang)合速(su)率分(fen)別(bie)提升15.6%和12.3%。此(ci)外(wai)，該團隊還發現MSC外(wai)泌(mi)體對番(fan)茄(qie)青(qing)枯(ku)病的(de)防控(kong)效果(guo)達53%，其機制(zhi)與誘(you)導植(zhi)株(zhu)產(chan)生(sheng)系統(tong)獲得(de)抗(kang)性相(xiang)關(guan)，為(wei)綠(lv)色農業生(sheng)產(chan)中(zhong)減(jian)少(shao)化學(xue)農藥(yao)使(shi)用(yong)提供了新(xin)思路(lu)。
當前(qian)，MSC外(wai)泌(mi)體在非(fei)醫(yi)療(liao)領域(yu)的(de)研究(jiu)雖處於(yu)起(qi)步階(jie)段，但(dan)已(yi)展現(xian)出(chu)巨(ju)大的(de)應用(yong)潛力(li)。從技術層面(mian)看(kan)，未來需(xu)突(tu)破(po)規模化制(zhi)備(bei)的(de)核(he)心瓶頸(jing)——現(xian)有(you)超(chao)速(su)離心法(fa)產(chan)量(liang)低(di)、成本(ben)高(gao)，而(er)微流控芯(xin)片(pian)、無(wu)血清培養體系等(deng)新(xin)技(ji)術(shu)雖已(yi)取得實驗(yan)室進(jin)展，仍(reng)需(xu)解決(jue)工藝放(fang)大過程(cheng)中(zhong)的(de)穩定(ding)性與(yu)均(jun)壹(yi)性(xing)問題。在(zai)功能優(you)化上，外(wai)泌(mi)體的(de)表面(mian)修飾(shi)技(ji)術(shu)可(ke)進壹(yi)步(bu)向“精準靶(ba)向"升級(ji)，例(li)如通(tong)過CRISPR-Cas9介導的(de)膜蛋(dan)白(bai)編輯，實現(xian)對特(te)定底(di)物或細(xi)胞的(de)超高(gao)選(xuan)擇性識(shi)別。
應用(yong)場景(jing)方(fang)面(mian)，除(chu)現有(you)領域(yu)外(wai)，MSC外(wai)泌(mi)體在食(shi)品保鮮(xian)與(yu)生物(wu)傳感領域(yu)的(de)潛力(li)值得關註(zhu)。已(yi)有(you)初(chu)步(bu)研究(jiu)表明，其攜帶(dai)的(de)抗菌肽可(ke)延長(chang)果(guo)蔬(shu)保鮮(xian)期，而(er)基(ji)於(yu)外(wai)泌(mi)體的(de)生物(wu)傳感(gan)器(qi)在(zai)微量(liang)汙(wu)染(ran)物檢(jian)測中靈(ling)敏(min)度較傳統(tong)方(fang)法提升壹(yi)個(ge)數量(liang)級(ji)。跨(kua)學(xue)科合作將成為(wei)關(guan)鍵驅(qu)動力(li)，例(li)如材(cai)料科學(xue)與生(sheng)物工(gong)程(cheng)團(tuan)隊聯合開發的(de)“外(wai)泌(mi)體-納米(mi)復合材(cai)料"，可(ke)顯著(zhu)增強(qiang)其在復(fu)雜環境中(zhong)的(de)抗幹擾能力(li)；人工智(zhi)能技(ji)術(shu)則(ze)可(ke)用(yong)於預(yu)測外(wai)泌(mi)體的(de)修飾(shi)效(xiao)果(guo)與作用(yong)靶(ba)點(dian)，加速(su)研發進(jin)程(cheng)。總體而(er)言(yan)，隨(sui)著(zhe)基(ji)礎研究(jiu)與工(gong)程(cheng)技(ji)術(shu)的(de)深(shen)度融合，MSC外(wai)泌(mi)體有(you)望(wang)成為(wei)連(lian)接生(sheng)命科學(xue)與工(gong)業應用(yong)的(de)重要(yao)橋(qiao)梁(liang)，推(tui)動(dong)多個領域(yu)向綠色、高(gao)效(xiao)、智(zhi)能化方(fang)向發展。
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