Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2026. Том 71. № 3
DOI:10.33266/1024-6177-2026-71-3-42-52
Е.В. Плотников1, 2, 3, В.И. Чернов2, 5, Р.В. Зельчан5, М.С. Ларькина1, 2, М.В. Белоусов1, 2, Н.А. Константинова4, А.А. Артамонов4
ПОТЕНЦИАЛ ПРИМЕНЕНИЯ ЭКЗОСОМ В ТЕРАПИИ И ПРОФИЛАКТИКЕ РАДИАЦИОННОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ ТКАНЕЙ
1 Сибирский государственный медицинский университет, Томск
2 Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск
3 НИИ психического здоровья Томского национального исследовательского медицинского центра РАН, Томск
4 Институт медико-биологических проблем РАН, Москва
5 НИИ онкологии Томского национального исследовательского медицинского центра РАН, Томск
Контактное лицо: Е.В. Плотников, e-mail: Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.
РЕФЕРАТ
Цель: Обобщение современных тенденций экзосомальной терапии радиационных повреждений, включая биологические механизмы, клиническое применение, потенциальные преимущества и технологические достижения для решения проблем, связанных с уменьшением нежелательного биологического повреждения, вызванного радиацией.
Материал и методы: Обзор выполнен в рамках рекомендаций PRISMA 2020. Для поиска публикаций использовалась поисковая система Google Scholar. Поисковый запрос включал фразу treatment radiation «therapeutic exosomes» – review и формулировался с целью выбора материалов заявленной тематики и обзорных статей. Глубина поиска составляла 5 лет с 2021 по 2025 гг. включительно.
Результаты: Проведен анализ и обобщение современных исследований биологических механизмов, лежащих в основе восстановления после облучения с применением экзосом, сравнительный анализ клинического применения экзосом, полученных из мезенхимальных стволовых клеток, определение терапевтических преимуществ, сравнение технологических инноваций и анализ проблем, связанных с интеграцией в клиническую практику. Полученные данные показывают, что экзосомы способствуют восстановлению радиационных повреждений в основном путем переноса микроРНК, белков и липидов, регулирующих иммуномодуляцию, ангиогенез и репарацию ДНК, хотя некоторые экзосомные профили могут усугубить травму. Клинические данные (ранних исследований) указывают на безопасность и эффективность, а также преимущества по сравнению с клеточной терапией, однако стандартизация и долгосрочные данные по-прежнему ограничены. Терапевтические преимущества включают противовоспалительное, антифибротическое и регенеративное действие на многие ткани, чему способствуют достижения в области инженерии экзосом, позволяющие повысить эффективность, целевое воздействие и функциональную нагрузку на экзосомы. Однако масштабируемость, неоднородность и нормативные барьеры препятствуют внедрению в клиническую практику.
Заключение: Показан потенциал экзосом в качестве бесклеточного терапевтического средства для лечения лучевых повреждений, при этом выявлена необходимость стандартизированных протоколов и строгой клинической валидации для реализации терапевтического потенциала экзосом.
Ключевые слова: радиационное повреждение, экзосомы, мезенхимальные стволовые клетки, регенеративная медицина, иммуномодуляция, бесклеточная терапия
Для цитирования: Плотников Е.В., Чернов В.И., Зельчан Р.В., Ларькина М.С., Белоусов М.В., Константинова Н.А., Артамонов А.А. Потенциал применения экзосом в терапии и профилактике радиационного повреждения тканей // Медицинская радиология и радиационная безопасность. 2026. Т. 71. № 3. С. 42–52. DOI:10.33266/1024-6177-2026-71-3-42-52
Список литературы
1.Pu X., Ma S., Gao Y., Xu T., Chang P., Dong L. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes: Biological Function and Their Therapeutic Potential in Radiation Damage. Cells. 2020;10:42. Doi: 10.3390/cells10010042.
2.Chen S., Sun F., Qian H., Xu W., Jiang J. Preconditioning and Engineering Strategies for Improving the Efficacy of Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes in Cell-Free Therapy. Stem Cells Int. 2022;2022:1–18. Doi: 10.1155/2022/1779346.
3.Lotfy A., AboQuella N.M., Wang H. Mesenchymal Stromal/Stem Cell (MSC)-Derived Exosomes in Clinical Trials. Stem Cell Res Ther. 2023;14:66. Doi: 10.1186/s13287-023-03287-7.
4.Nikfarjam S., Rezaie J., Zolbanin N.M., Jafari R. Mesenchymal Stem Cell Derived-Exosomes: a Modern Approach in Translational Medicine. J Transl Med. 2020;18:449. Doi: 10.1186/s12967-020-02622-3.
5.Luo L., Yan C., Fuchi N., Kodama Y., Zhang X., Shinji G., Kiyonori M., Sasaki H., Li T-S. Mesenchymal Stem Cells-Derived Exosomes as Probable Triggers of Radiation-induced Heart Disease. 2021 Jul 22;12:422. Doi: 10.21203/rs.3.rs-263552/v1.
6.Saha B., Pallatt S., Banerjee A., Banerjee A.G., Pathak R., Pathak S. Current Insights into Molecular Mechanisms and Potential Biomarkers for Treating Radiation-Induced Liver Damage. Cells. 2024;13:1560. Doi: 10.3390/cells13181560.
7.Pu X., Ma S., Gao Y., Xu T., Chang P., Dong L. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes: Biological Function and Their Therapeutic Potential in Radiation Damage. Cells. 2020;10:42. Doi: 10.3390/cells10010042.
8.Hu X., He C., Zhang L., Zhang Y., Chen L., Sun C., Wei J., Yang L., Tan X., Yang J., Zhang Y. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes Attenuate DNA Damage Response Induced by Cisplatin and Bleomycin. Mutation Research/Genetic Toxicology and Environmental Mutagenesis. 2023;889:503651. Doi: 10.1016/j.mrgentox.2023.503651.
9.Chu C., Gao Y., Lan X., Lin J., Thomas A.M., Li S. Stem-Cell Therapy as a Potential Strategy for Radiation-Induced Brain Injury. Stem Cell Rev Rep. 2020;16:639–49. Doi: 10.1007/s12015-020-09984-7.
10.Wu D., Zhao X., Xie J., Yuan R., Li Y., Yang Q., Cheng X., Wu C., Wu J., Zhu N. Physical Modulation of Mesenchymal Stem Cell Exosomes: A new Perspective for Regenerative Medicine. Cell Prolif. 2024;57;8:e13630. Doi: 10.1111/cpr.13630.
11.Rezabakhsh A., Sokullu E., Rahbarghazi R. Applications, Challenges and Prospects of Mesenchymal Stem Cell Exosomes in Regenerative Medicine. Stem Cell Res Ther. 2021;12:521. Doi: 10.1186/s13287-021-02596-z.
12.Lin Z., Wu Y., Xu Y., Li G., Li Z., Liu T. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes in Cancer Therapy Resistance: Recent Advances and Therapeutic Potential. Mol Cancer. 2022;21:179. Doi: 10.1186/s12943-022-01650-5.
13.Hassanzadeh A., Rahman H.S., Markov A., Endjun J.J., Zekiy A.O., Chartrand M.S., Beheshtkhoo N., Kouhbanani M.A.J., Marofi F., Nikoo M., Jarahian M. Mesenchymal Stem/Stromal Cell-Derived Exosomes in Regenerative Medicine and Cancer; Overview of Development, Challenges, and Opportunities. Stem Cell Res Ther. 2021;12:297. Doi: 10.1186/s13287-021-02378-7.
14.Yuan Y-G., Wang J-L., Zhang Y-X., Li L., Reza A.M.M.T., Gurunathan S. Biogenesis, Composition and Potential Therapeutic Applications of Mesenchymal Stem Cells Derived Exosomes in Various Diseases. Int J Nanomedicine 2023; 18:3177–210. Doi: 10.2147/IJN.S407029.
15.Xunian Z., Kalluri R. Biology and Therapeutic Potential of Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes. Cancer Sci. 2020;111:3100–10. Doi: 10.1111/cas.14563.
16.Wang J., Zhang M., Wang H. Emerging Landscape of Mesenchymal Stem Cell Senescence Mechanisms and Implications on Therapeutic Strategies. ACS Pharmacol Transl Sci. 2024;7:2306–25. Doi: 10.1021/acsptsci.4c00284.
17.Ma Z-J., Yang J-J., Lu Y-B., Liu Z-Y., Wang X-X. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes: Toward Cell-Free Therapeutic Strategies in Regenerative Medicine. World J Stem Cells. 2020;12:814–40. Doi: 10.4252/wjsc.v12.i8.814.
18.Guy R., Offen D. Promising Opportunities for Treating Neurodegenerative Diseases with Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes. Biomolecules. 2020;10:1320. Doi: 10.3390/biom10091320.
19.Panda B., Sharma Y., Gupta S., Mohanty S. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes as an Emerging Paradigm for Regenerative Therapy and Nano-Medicine: a Comprehensive Review. Life. 2021;11:784. Doi: 10.3390/life11080784.
20.Pant T., Juric M., Bosnjak Z.J., Dhanasekaran A. Recent Insight on the Non-coding RNAs in Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes: Regulatory and Therapeutic Role in Regenerative Medicine and Tissue Engineering. Front Cardiovasc Med. 2021 Oct 1;8:737512. Doi: 10.3389/fcvm.2021.737512.
21.Lee B-C., Kang I., Yu K-R. Therapeutic Features and Updated Clinical Trials of Mesenchymal Stem Cell (MSC)-Derived Exosomes. J Clin Med. 2021;10:711. Doi: 10.3390/jcm10040711.
22.Abomaray F. Therapeutic Potential of Mesenchymal Stem/Stromal Cell–Derived Exosomes. Role of Exosomes in Biological Communication Systems. Singapore, Springer Singapore, 2021. P. 165–81. Doi: 10.1007/978-981-15-6599-1_7.
23.Wei W., Ao Q., Wang X., Cao Y., Liu Y., Zheng S.G., Tian X. Mesenchymal Stem Cell–Derived Exosomes: a Promising Biological Tool in Nanomedicine. Front Pharmacol. 2021;11:590470. Doi: 10.3389/fphar.2020.590470.
24.Hade M.D., Suire C.N., Suo Z. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes: Applications in Regenerative Medicine. Cells. 2021;10:1959. Doi: 10.3390/cells10081959.
25.Shen M., Chen T. [Retracted] Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes and Their Potential Agents in Hematological Diseases. Oxid Med Cell Longev. 2021 Sep 28;2021:4539453. Doi: 10.1155/2021/4539453.
26.Elkhenany H., Gupta S. Mesenchymal Stem Cell–Derived Exosomes and Regenerative Medicine. Role of Exosomes in Biological Communication Systems. Singapore, Springer Singapore, 2021. P. 141–64. Doi: 10.1007/978-981-15-6599-1_6.
27.Kim G.B., Shon O-J., Seo M-S., Choi Y., Park W.T., Lee G.W. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes and their Therapeutic Potential for Osteoarthritis. Biology (Basel). 2021;10:285. Doi: 10.3390/biology10040285.
28.Shaghaghi Z., Alvandi M., Nosrati S., Hadei S.K. Potential Utility of Peptides Against Damage Induced by Ionizing Radiation. Future Oncology. 2021;17:1219–35. Doi: 10.2217/fon-2020-0577.
29.Matsuzaka Y., Yashiro R. Therapeutic Strategy of Mesenchymal-Stem-Cell-Derived Extracellular Vesicles as Regenerative Medicine. Int J Mol Sci. 2022;23:6480. Doi: 10.3390/ijms23126480.
30.Kim H., Kim D., Kim W., Lee S., Gwon Y., Park S., Kim J. Therapeutic Strategies and Enhanced Production of Stem Cell-Derived Exosomes for Tissue Regeneration. Tissue Eng Part B Rev. 2023;29:151–66. Doi: 10.1089/ten.teb.2022.0118.
31.Gordiienko I., Shamshur M., Novikova S., Zlatskiy I., Zlatska A. Regenerative Potential and Clinical Application of Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes (Review). Cell and Organ Transplantology. 2023;11;2:66-80. Doi: 10.22494/cot.v11i2.152.
32.Zhai Z., Cui T., Chen J., Mao X., Zhang T. Advancements in Engineered Mesenchymal Stem Cell Exosomes for Chronic Lung Disease Treatment. J Transl Med. 2023;21:895. Doi: 10.1186/s12967-023-04729-9.
33.Adelipour M., Lubman D.M., Kim J. Potential Applications of Mesenchymal Stem Cells and their Derived Exosomes in Regenerative Medicine. Expert Opin Biol Ther. 2023;23:491–507. Doi: 10.1080/14712598.2023.2211203.
34.Zheng H., Hong Y., Hu B., Li X., Zhang Y. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes for Myocardial Infarction Treatment. 2023. Doi: 10.5772/intechopen.110736.
35.Zhong L., Wang J., Wang P., Liu X., Liu P., Cheng X., Cao L., Wu H., Chen J., Zhou L. Neural Stem Cell-Derived Exosomes and Regeneration: Cell-Free Therapeutic Strategies for Traumatic Brain Injury. Stem Cell Res Ther. 2023;14:198. Doi: 10.1186/s13287-023-03409-1.
36.Zou J., Yang W., Cui W., Li C., Ma C., Ji X., Hong J., Qu Z., Chen J., Liu A., Wu H. Therapeutic Potential and Mechanisms of Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes as Bioactive Materials in Tendon–Bone Healing. J Nanobiotechnology. 2023;21:14. Doi: 10.1186/s12951-023-01778-6.
37.Mani S., Gurusamy N., Ulaganathan T., Paluck A.J., Ramalingam S., Rajasingh J. Therapeutic Potentials of Stem Cell–Derived Exosomes in Cardiovascular Diseases. Exp Biol Med. 2023;248:434–44. Doi: 10.1177/15353702231151960.
38.Li Q., Zhang F., Fu X., Han N. Therapeutic Potential of Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes as Nanomedicine for Peripheral Nerve Injury. Int J Mol Sci. 2024;25:7882. Doi: 10.3390/ijms25147882.
39.Ali S.A., Singla D.K. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes Ameliorate Doxorubicin-Induced Cardiotoxicity. Pharmaceuticals. 2024;17:93. Doi: 10.3390/ph17010093.
40.Hormozi A., Hasanzadeh S., Ebrahimi F., Daei N., Hajimortezayi Z., Mehdizadeh A., Zamani M. Treatment with Exosomes Derived from Mesenchymal Stem Cells: a New Window of Healing Science in Regenerative Medicine. Curr Stem Cell Res Ther. 2024;19:879–93. Doi: 10.2174/1574888X18666230824165014.
41.Li J., Tang Y., Yin L., Lin X., Luo Z., Wang S., Yuan L., Liang P., Jiang B. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes in Myocardial Infarction: Therapeutic Potential and Application. J Gene Med. 2024 Jan;26;1:e3596. Doi: 10.1002/jgm.3596.
42.Harrell C.R., Djonov V., Volarevic A., Arsenijevic A., Volarevic V. Molecular Mechanisms Responsible for the Therapeutic Potential of Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes in the Treatment of Lung Fibrosis. Int J Mol Sci. 2024;25:4378. Doi: 10.3390/ijms25084378.
43.Abid A.I., Conzatti G., Toti F., Anton N., Vandamme T. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes as Cell Free Nanotherapeutics and Nanocarriers. Nanomedicine. 2024;61:102769. Doi: 10.1016/j.nano.2024.102769.
44.Yadav S., Maity P., Kapat K. The Opportunities and Challenges of Mesenchymal Stem Cells-Derived Exosomes in Theranostics and Regenerative Medicine. Cells. 2024;13:1956. Doi: 10.3390/cells13231956.
45.Lee S., Jung S.Y., Yoo D., Go D., Park J.Y., Lee J.M., Um W. Alternatives of Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes as Potential Therapeutic Platforms. Front Bioeng Biotechnol. 2024;12. Doi: 10.3389/fbioe.2024.1478517.
46.Padinharayil H., Varghese J., Wilson C., George A. Mesenchymal Stem Cell-Derived Exosomes: Characteristics and Applications in Disease Pathology and Management. Life Sci. 2024;342:122542. Doi: 10.1016/j.lfs.2024.122542.
47.Abdulmalek O.A.A.Y., Husain K.H., AlKhalifa H.K.A.A., Alturani M.M.A.B., Butler A.E., Moin A.S.M. Therapeutic Applications of Stem Cell-Derived Exosomes. Int J Mol Sci. 2024;25:3562. Doi: 10.3390/ijms25063562.
PDF (RUS) Полная версия статьи
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Участие авторов. Cтатья подготовлена с равным участием авторов.
Поступила: 20.02.2026. Принята к публикации: 25.03.2026.