干细胞外泌体这项新兴技术，正在经历从实验室走向临床的关键阶段。它不再只是科研论文里的概念，而逐渐成为多种疾病治疗的现实探索。过去几年中，全球已有超过 200 项相关临床试验启动，10 余个项目获批进入临床应用，这些数据让外泌体疗法从“潜力”变得更接近“证据”。

本文将从神经、代谢、骨科等重点疾病领域出发，结合近年的研究成果与实际案例，一起看看干细胞外泌体的真实治疗效果如何，以及它未来可能带来的医学新方向。

干细胞外泌体治疗效果揭秘：2025最新临床应用与研究进展

一、干细胞外泌体为何能“治病”？核心机制简述

干细胞外泌体的作用不是靠替代细胞去“长出新组织”，而是通过传递信号分子来改变受体细胞的行为，主要机制包括：

• 携带调控分子：蛋白质、mRNA、miRNA 等可调节细胞增殖、分化、凋亡和炎症反应。

• 免疫调节：能够抑制过度炎症、促进免疫耐受，适用于炎症性或免疫介导的损伤。

• 促进血管生成与基质重塑：有利于组织再生与上皮化过程。

通俗说：外泌体像“微型快递包裹”，把调节修复的指令送到受损组织，而不是直接变成新细胞。

二、干细胞外泌体治疗效果：8大主要疾病领域的临床应用进展

2025年8月6日，我国多家三甲医院在国际期刊《DovepressTaylor & Francis Group》上发表了一篇名为《干细胞来源的外泌体：生物医学应用、挑战和未来方向的综合回顾》的综述成果。^[1]

综述全面介绍了干细胞外泌体（SC-Exos）在各个治疗领域的生物医学工程的临床应用，涵盖组织工程、先进的药物输送系统、心血管、神经系统、肿瘤、免疫、炎症、生殖、肌肉骨骼和皮肤病的治疗以及其他新兴应用。

干细胞来源的外泌体：生物医学应用、挑战和未来方向的综合回顾

1.心血管疾病中的应用

SC-Exos在心血管疾病中具有显著治疗潜力，适用于心肌梗死、缺血再灌注损伤、心脏重塑、纤维化及术后康复。其主要作用机制包括抗凋亡、抗炎、抗纤维化、促进血管生成，以及调节心肌细胞信号和代谢状态。（图1）

• iPSC衍生内皮/心肌细胞外泌体：通过miR-100-5p或调控自噬信号（抑制mTOR、促进自噬通量）维持钙稳态，改善能量代谢，减少心肌细胞凋亡和纤维化，提高心肌存活率及左心室功能，动物实验显示显著缩小梗死面积并改善心室重塑。

• BMSC-Exos：携带miR-143-3p抑制过度自噬和凋亡；靶向递送系统（CMP修饰的miR302-Exos）可促进心肌增殖、抑制炎症并激活Hippo/YAP信号，有效改善I/R损伤。

• hUMSC-Exos工程化改造：IFN-γ激活或基因修饰可通过miRNA调控促进血管生成、抗凋亡和抗炎，显著改善心肌纤维化和心功能。

• 先进材料整合：可注射光固化水凝胶结合iPSC外泌体可提高稳定性、延长作用时间，并减少术后心包粘连风险。

总体来看，这些研究展示了SC-Exos在心血管治疗中的方法学多样性，包括miRNA货物装载、肽介导靶向递送及与生物材料整合的精准工程化策略，为心血管疾病提供安全、高效且可临床转化的无细胞治疗平台。

图1：干细胞外泌体在心血管疾病中的治疗应用

2.在神经系统疾病中的应用

SC-Exos在神经系统疾病中展现出多重治疗潜力，包括减少炎症、促进神经再生、改善线粒体功能及保护血脑屏障。其应用涵盖中风、脑外伤（TBI）、脊髓损伤（SCI）、阿尔茨海默病（AD）及药物成瘾等。（图2）

• 中风与脑缺血：MSC-Exos可通过miRNA调控改善神经功能。例如，Spion修饰的hUMSC-Exos增强血脑屏障穿透，将miR-1228-5p递送至TRAF6，改善线粒体功能、氧化应激和认知缺陷；ADSC-Exos抑制小胶质细胞铁死亡，改善炎症微环境；BMSC-Exos高表达miR-132-3p，可保护内皮细胞、减少氧化应激和凋亡，维持血管完整性。

• 脑外伤（TBI）：SC-Exos与透明质酸胶原水凝胶结合可提供持续神经微环境，促进神经干细胞分化、血管化和脑结构重塑；hUMSC-Exos激活线粒体自噬，减少凋亡、焦亡和铁死亡，改善神经功能并减轻脑水肿。

• 脊髓损伤（SCI）：基因改造的hUMSC-Exos通过miR-501-5p/肌球蛋白轻链激酶轴靶向新生血管内皮细胞，稳定血脊髓屏障、促进血管生成和轴突再生；与纤维蛋白胶结合可优化损伤微环境，促进神经修复、功能恢复及泌尿保护。

• 神经退行性疾病与药物成瘾：hUMSC-Exos通过miR-223调控PTEN-PI3K/AKT信号抑制AD细胞凋亡；BMSC-Exos可增强神经发生、抑制炎症，改善甲基苯丙胺成瘾小鼠的认知和空间记忆。

总的来说，SC-Exos通过多种分子机制为神经系统疾病提供安全、高效的神经保护和修复策略，展示了广阔的临床应用前景。

图2：干细胞外泌体在神经系统疾病中的治疗应用

3.癌症治疗中的应用

SC-Exos在癌症治疗中展现出巨大潜力，具有低免疫原性、高靶向性和良好的生物屏障穿透能力，可用于药物递送、基因调控和肿瘤微环境调节。（图3）

• 基因调控：BMSC-Exos通过递送特定miRNA抑制肿瘤信号通路，例如miR-30b-5p抑制PI3K/AKT，阻止非小细胞肺癌增殖和侵袭；miR-29b抑制胃癌腹膜转移。

• 药物递送：外泌体可负载化疗药物（如阿霉素、紫杉醇），结合靶向修饰（如粘蛋白1适体、SDF1-CXCR4轴、环肽cRGDyK）实现高效靶向递送，提高抗肿瘤活性并降低全身毒性，例如结直肠癌、骨肉瘤及胶质母细胞瘤。

• 肿瘤微环境调控：BMSC-Exos可影响乳腺癌化疗耐药机制，如miR-21-5p增强耐药性，而抑制该miRNA可逆转耐药；装载miR-3182的hUMSC-Exos可抑制三阴性乳腺癌增殖、迁移和侵袭，并诱导凋亡。

总的来看，SC-Exos在癌症治疗中兼具基因调控、药物递送和微环境调节功能，为精准外泌体疗法提供理论基础。但仍需优化外泌体的装载效率、靶向性及临床安全性，以推动临床转化。

图3：干细胞外泌体在癌症治疗中的应用

4.在免疫调节和炎症相关疾病中的应用

SC-Exos在炎症性肠病（IBD）、全身炎症、自身免疫性疾病和急性移植物抗宿主病（aGVHD）等免疫相关疾病中展现出显著疗效。（图4）

• IBD：富含miR-129-5p的hUMSC-Exos可靶向铁死亡通路，减少脂质过氧化和炎症，促进肠道屏障修复与上皮再生；通过miR-146a/SUMO1轴调控可延缓结肠炎相关癌症进展。

• 全身炎症与脓毒症：IL-1β预处理的BMSC-Exos激活Sirt1/ERK通路，增强内质网应激调节，减轻肺损伤和全身炎症；miR-27b可抑制NF-κB信号，降低促炎因子并改善多器官功能障碍。

• 自身免疫性疾病：BMSC-Exos通过miR-16/miR-21调控巨噬细胞极化，减轻SLE炎症和肾损伤；丝蛋白水凝胶包裹的嗅粘膜MSC-Exos可抑制T滤泡辅助细胞极化，促进Treg生成，改善类风湿性关节炎炎症与关节损伤。

• aGVHD：BMSC-Exos调节树突状细胞和T细胞亚群，降低促炎因子并增加Treg比例，缓解症状并提高存活率；牙龈MSC-Exos可抑制M1巨噬细胞炎症反应，提升IL-10水平，改善高脂环境下的炎症状态。

总体而言，SC-Exos通过多种miRNA和信号通路调控免疫反应，显示出广泛的抗炎和免疫调节潜力，为免疫相关疾病的精准治疗提供了有力策略。

图4：干细胞外泌体在免疫调节和炎症相关疾病中的治疗应用

5.生殖系统和生育保护中的应用

SC-Exos在男性和女性生殖系统疾病及生育力保存方面展现出广泛潜力。与传统激素替代疗法或侵入性操作相比，SC-Exos可非侵入性给药、副作用低，并具靶向治疗效果，无全细胞移植相关风险。（图5）

• 女性生殖系统：SC-Exos通过调节炎症、氧化应激、细胞凋亡和纤维化，促进卵巢功能恢复和子宫内膜再生。BMSC-Exos可通过miR-144-5p/PTEN下调抑制颗粒细胞凋亡，改善化疗导致的卵巢衰竭；hUMSC-Exos递送miR-145-5p抑制XBP1，减轻氧化损伤；负载miR-21-5p的BMSC-Exos可调控Notch信号改善卵巢结构和激素合成；在子宫内膜修复中，hUMSC-Exos通过miR-140-3p/FOXP1/Smad及Hippo通路减轻纤维化，改善生殖能力。

• 男性生殖系统：SC-Exos在睾丸衰老、化疗损伤和精子发生恢复中表现出疗效。hUMSC-Exos通过调节巨噬细胞极化、减少氧化应激，促进睾丸细胞增殖、精原干细胞微环境恢复和睾酮合成，改善精子生成；在勃起功能障碍中，多次注射BMSC-Exos可增强海绵体压力、增加平滑肌含量、激活NO/cGMP信号并促进血管生成与细胞增殖，从而改善功能。

总体而言，SC-Exos通过多种分子机制为生殖系统疾病提供安全、有效且精准的治疗和生育力保护策略。

图5：干细胞外泌体在生殖系统和生育保护中的应用

6.在骨和软骨组织修复中的应用

SC-Exos因其出色的生物学特性，在骨和软骨组织修复中展现出显著潜力。它们通过递送特定核酸、蛋白质和脂质，调节细胞行为、促进组织再生并优化免疫微环境，为传统治疗局限性提供新解决方案。（图6）

• 骨组织修复：SC-Exos可增强成骨能力。例如，将成骨诱导的BMSC-Exos与GelMA水凝胶结合，可持续释放外泌体，促进BMSC成骨分化和血管生成；hUMSC-Exos/Gel/nHP复合支架通过miR-21调控VEGF-A和HIF-1α、抑制NOTCH1/DLL4通路，加速颅骨缺损修复；BMSC-Exos通过miRNA调控BMP2和ACVR2B，激活Smad1/5/9信号，进一步增强骨再生能力。

• 软骨修复：hUMSC CD56+外泌体结合脱细胞基质水凝胶可缓释作用，促进半月板愈合，保护关节软骨并抑制退变；锂掺杂生物玻璃陶瓷通过提升BMSC-Exos中miR-455-3p水平，增强软骨细胞增殖、迁移和基质合成，有效促进软骨再生。

• 骨-软骨界面修复：MMP1敏感自组装肽水凝胶（KGE）可时空控制释放BMSC-Exos，募集CD90+干细胞，促进骨血管形成及骨修复，同时增强干细胞迁移和极化能力，为复杂骨-软骨损伤提供创新治疗方案。

总体而言，SC-Exos在骨、软骨及骨-软骨界面修复中具有多维调控能力，展示了广阔的临床应用前景。

图6：干细胞外泌体在骨和软骨组织修复中的治疗应用

7.在皮肤伤口愈合和组织修复中的应用

SC-Exos因其出色的生物学特性，在皮肤伤口愈合和组织再生中展现出巨大潜力。它们通过促进细胞迁移和增殖、调节炎症、加速血管生成及增强细胞外基质重塑，有效加快伤口愈合。（图7）

• 糖尿病慢性伤口：3D培养的ADSC-Exos结合多功能水凝胶可持续释放外泌体，增强血管生成、胶原沉积和巨噬细胞极化，显著促进愈合。温敏性PF-127水凝胶和明胶银纳米粒子微针载体进一步延长外泌体滞留时间，提高抗菌和再生效果。

• 烧伤治疗：iPSC衍生角质形成细胞外泌体通过miR-762促进角质形成细胞和内皮细胞迁移，加速血管生成和上皮再生；磁性Fe3O4标记的hUMSC-Exos在外部磁场引导下增强靶向迁移，加快伤口愈合并减少疤痕形成。

• 瘢痕与纤维化控制：MSC-Exos可通过抑制TNF超家族/NF-κB通路，调节成纤维细胞增殖和迁移，减少纤维化和增生性瘢痕。

• 抗氧化与皮肤保护：hUMSC-Exos通过调控Nrf2防御系统、减少ROS生成、改善线粒体功能和钙信号，修复氧化应激损伤，对紫外线及其他氧化应激相关皮肤损伤具有显著效果。

总体而言，SC-Exos通过多种机制显著改善皮肤伤口愈合、组织再生和抗氧化能力，展示了广阔的临床应用前景。

图7：干细胞外泌体在皮肤伤口愈合和组织修复中的治疗应用

8.在其他疾病治疗中的应用

除了心血管、神经退行性疾病和癌症，SC-Exos在视网膜疾病、肝纤维化、急性肾损伤（AKI）、口腔组织再生、脂肪移植存活、肺纤维化和角膜修复等多种疾病中也展现出显著潜力。它们通过递送特定miRNA或蛋白质，调节细胞凋亡、炎症和免疫微环境，促进组织修复和功能恢复。（图8）

• 视网膜疾病：hUMSC-Exos递送miR-22-3p抑制MAPK通路，保护视网膜神经节细胞，改善视网膜结构和功能。

• 肝纤维化：hUMSC-Exos携带miR-148a调控STAT3通路，促进巨噬细胞由M1向M2极化，减轻纤维化。

• 急性肾损伤（AKI）：BMSC-Exos修复近端小管上皮细胞极性、屏障完整性并促进细胞增殖，有效缓解缺氧损伤。

• 口腔组织再生：牙髓干细胞Exos通过抑制IL-6/JAK2/STAT3通路及M1→M2极化，促进牙槽骨和牙周组织修复。

• 脂肪移植：ADSC-Exos结合PF-127水凝胶激活HIF-1α/VEGF信号，提高移植脂肪存活率。

• 肺纤维化：BMSC-Exos富含miR-466f-3p，抑制c-MET/AKT/GSK3β通路，逆转肺泡上皮间质转化，减轻放射性肺损伤。

• 角膜修复：iMSC-Exos结合温敏性壳聚糖水凝胶递送miR-432-5p，减少胶原过度沉积，促进上皮与基质修复，降低瘢痕形成。

此外，外泌体标记和追踪技术（如NIR-II荧光Pdots-Glu）可实现体内长期追踪，精确监测和优化治疗效果，为临床转化提供支持。

图8：干细胞外泌体在其他疾病治疗中的治疗应用

三、干细胞外泌体的临床转化现状

干细胞外泌体（SC-Exos）在临床研究中显示出广泛的治疗潜力和良好安全性，涉及皮肤疾病、伤口愈合、IBD、脊髓损伤（SCI）、COVID-19肺炎等多个领域。早期I/II期临床试验表明，多来源的SC-Exos（如hUMSC-Exos、ADSC-Exos、AMSC-Exos等）可通过多种给药方式（注射、局部、雾化、微针等）实现组织修复、免疫调节和器官功能改善，且不良事件轻微、可逆。显著疗效包括瘘管闭合率提升、神经功能改善、皮肤质量提升、毛发密度增加以及干眼症状缓解。

然而，现有证据存在局限：样本量小（5–30人）、随访时间短（多为3–6个月）、外泌体来源、制备、给药方式和剂量差异大，导致研究异质性高。这凸显了建立标准化生产工艺、统一给药方案和更大规模验证性试验的迫切需求。

在监管方面，SC-Exos在不同国家面临不同分类和审批要求。例如，美国FDA将其归类为生物药品，需遵循cGMP标准并提交全面的临床前和临床数据。其异质性和作用机制复杂，增加了质量控制和批次一致性管理难度。当前FDA批准产品有限，市场上仍存在大量监管不合规现象（约68%企业未明确监管状态），显示出对清晰监管指导的迫切需求。

总的来看，SC-Exos在临床应用中安全性良好、疗效潜力大，但临床转化仍受限于标准化生产、监管复杂性和验证性试验不足，需要系统化规范和国际协调以加速其临床落地。

干细胞外泌体全球临床试验汇总

四、临床应用面临的挑战

尽管SC-Exos在多种疾病中显示出广泛的治疗潜力，但其临床转化仍存在不少问题。

制备与质量控制：目前缺乏统一标准，不同实验室采用的分离方法（如超速离心、SEC）差异大，导致产物纯度和疗效不稳定。常用标志物（CD63、CD81）无法全面反映功能，分析技术（电子显微镜、纳米颗粒追踪、流式细胞术）存在污染、重复性差和效率低的问题。缺乏对功能分子和生物活性的统一评价标准，也让研究结果难以直接比较。

治疗异质性：SC-Exos组成受干细胞类型、供体差异和培养条件影响大。不同来源或处理方式的外泌体对同一疾病的疗效可能差异显著。体外扩增、长期培养或多次传代会影响外泌体特性，而系统研究对此仍有限。

规模化生产：大规模制备需要严格无菌条件和稳定活性，尽管有基因工程、3D培养等技术提高产量，但可能改变外泌体功能，实际效果难以预测。

给药途径与剂量：不同给药方式（静脉、局部、鼻腔）和剂量会显著影响体内分布和疗效。例如，鼻腔给药在某些神经疾病中比静脉注射更靶向、更非侵入性，但缺乏系统比较研究。剂量差异也让疗效比较困难。

生物安全性：虽然SC-Exos总体安全性高，但在癌症治疗中可能有双重作用，既可能抑制，也可能促进肿瘤生长。长期重复给药的安全性和免疫原性数据仍有限，尤其是生殖系统应用，需要特别关注脱靶效应和生育影响。

总结：SC-Exos潜力巨大，但临床转化仍需解决标准化制备、异质性控制、规模化生产、给药优化和安全性评估等问题。未来需要多中心、大规模、长期随访的标准化临床研究，确保其在临床中安全有效应用。

总结与展望

干细胞外泌体（SC-Exos）正从实验室研究走向临床实践，正在成为多种疾病治疗的真实探索工具。它通过递送蛋白质、miRNA等分子信号调控受损组织的行为，而不是直接替代细胞，展现出免疫调节、抗炎、促进再生和血管生成等多重作用。近年来，无论在心血管、神经系统、癌症、免疫疾病，还是在生殖、骨软骨和皮肤修复等领域，SC-Exos都显示了令人期待的治疗效果，并在临床试验中初步证明了安全性和可行性。

然而，临床应用仍面临一些挑战：制备和质量控制缺乏统一标准，外泌体来源和培养条件差异大导致疗效不稳定；大规模生产和功能保持存在技术难题；不同给药途径、剂量和长期安全性仍需系统研究；在癌症及生殖系统应用中尤其需要关注潜在风险。

总体来看，SC-Exos拥有广阔的临床前景和创新潜力，但要真正走向广泛应用，还需要标准化生产、功能评价体系、给药优化及长期随访的多中心临床研究。随着技术不断突破和研究深入，干细胞外泌体有望成为无细胞治疗领域的核心工具，为复杂疾病提供全。

参考资料：

[1]Zhang J, Tian X, Li Y, Fang C, Yang F, Dong L, Shen Y, Pu S, Li J, Chang D, Lei L, Yu X. Stem Cell-Derived Exosomes: A Comprehensive Review of Biomedical Applications, Challenges, and Future Directions. Int J Nanomedicine. 2025;20:10857-10905
https://doi.org/10.2147/IJN.S527137

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