發(fā)布時(shí)間：2023-02-20 瀏覽量：0
外泌體是細(xì)胞分泌的大小約為30-400nm的納米物質(zhì)，是細(xì)胞外囊泡的一類，結(jié)構(gòu)類似于細(xì)胞，磷脂雙分子層表面具有多種特異性膜蛋白，內(nèi)部搭載著多種蛋白質(zhì)、RNA、DNA等重要生物信號(hào)物質(zhì)，廣泛分布于血液、尿液、腦脊液、唾液、乳汁、膽汁等各種體液中。
2013年，諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)?lì)C給在細(xì)胞間囊泡運(yùn)輸調(diào)控機(jī)制領(lǐng)域作出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家，將外泌體研究的熱度推向高潮。外泌體技術(shù)分別在疾病診斷檢測(cè)、治療、藥物遞送等方面展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力，成為近年來(lái)新興的熱門研究賽道。
圖1 作出突出貢獻(xiàn)的科學(xué)家
其中，外泌體作為載體綜合細(xì)胞藥物遞送和納米技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
圖表2 外泌體載體優(yōu)勢(shì)
01
細(xì)胞外囊泡分類
正常生理狀態(tài)或受到外界刺激下，所有細(xì)胞都可以分泌一類具有膜結(jié)構(gòu)的囊泡，統(tǒng)稱為細(xì)胞外囊泡。
目前主要被分為3大類：外泌體、微囊泡和凋亡小體，臨床研究中主要關(guān)注的是外泌體。根據(jù)大小、合成方式、生物學(xué)性質(zhì)，細(xì)胞外囊泡分為多種不同亞型，不同細(xì)胞來(lái)源的細(xì)胞外囊泡也會(huì)在功能上相差甚遠(yuǎn)。
與其它幾類細(xì)胞外囊泡相比，外泌體的結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，可以包裹的內(nèi)容物也更加豐富，使外泌體成為優(yōu)異的藥物遞送載體，且豐富的內(nèi)含物使之具有診斷潛力。
圖表3 細(xì)胞外囊泡分類
關(guān)鍵成分：外泌體的組成包括位于外泌體內(nèi)部或表面的脂類、核酸和各種蛋白質(zhì)（具體信息見(jiàn)下表）。外泌體的蛋白質(zhì)含量可分為特定型和非特定型，特定型蛋白在外泌體用于藥物載體中發(fā)揮重要的支架蛋白作用，是藥物遞送系統(tǒng)中的關(guān)鍵成分。
圖表4 外泌體組成成分
外泌體內(nèi)含物處于動(dòng)態(tài)變化中，內(nèi)容物的募集是一個(gè)有特定分子機(jī)制的主動(dòng)過(guò)程。不同細(xì)胞來(lái)源的外泌體，數(shù)量和內(nèi)含物種類具有很大差異性，決定每種外泌體功能不一樣。
圖表5 不同細(xì)胞來(lái)源外泌體功能對(duì)比
外泌體所攜帶的物質(zhì)與其來(lái)源的細(xì)胞有關(guān)，正是外泌體的這種異質(zhì)性為疾病的診斷與監(jiān)測(cè)提供可能。
02
外泌體發(fā)生及介導(dǎo)的細(xì)胞間通訊
2.1
外泌體的發(fā)生
外泌體起源于內(nèi)吞途徑,經(jīng)典的外泌體形成起始于細(xì)胞質(zhì)膜內(nèi)陷形成的分泌內(nèi)體。外泌體形成過(guò)程中，細(xì)胞溶質(zhì)蛋白、核酸和脂質(zhì)等被選擇性地包裹在外泌體中，外泌體能夠從親本細(xì)胞中繼承許多特定的生物分子，這是其異質(zhì)性的原因之一。外泌體可以介導(dǎo)機(jī)體免疫應(yīng)答、抗原提呈、細(xì)胞遷移、細(xì)胞分化、腫瘤侵襲等方面，外泌體的功能取決于細(xì)胞的類型。
圖表6 外泌體的生物來(lái)源過(guò)程和結(jié)構(gòu)
2.2
外泌體介導(dǎo)的細(xì)胞間通訊
外泌體的主要作用是信息傳遞。外泌體發(fā)揮功能作用一般是通過(guò)其表面分子與其它細(xì)胞受體靶向結(jié)合實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)受體-配體作用、內(nèi)吞或內(nèi)化以及與靶細(xì)胞的膜融合將miRNA等成分傳遞至受體細(xì)胞胞漿內(nèi)，再與受體細(xì)胞的活性成分相互作用，從而引起相應(yīng)的功能改變。
外泌體的特異性及靶細(xì)胞攝取外泌體的不同方式使其在細(xì)胞間通訊中的功能復(fù)雜化，目前尚不清楚不同的方式是否會(huì)造成外泌體的定位、降解或功能的差異。外泌體合成與分泌、攝取等機(jī)制需進(jìn)一步系統(tǒng)深入的研究，為其臨床應(yīng)用提供指導(dǎo)基礎(chǔ)。
圖表7 外泌體介導(dǎo)細(xì)胞間通訊的三種方式
03
外泌體研究進(jìn)展
目前學(xué)術(shù)界、工業(yè)界對(duì)于外泌體的研究研發(fā)方向主要聚焦在疾病早期診斷的標(biāo)志物、疾病治療藥物、外泌體的抑制以及藥物遞送載體四大方面。目前研究較多的主要集中在來(lái)源于多能干細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的外泌體上。
3.1
外泌體在間充質(zhì)干細(xì)胞領(lǐng)域研究進(jìn)展
通過(guò)主題詞、共被引聚類分析結(jié)果顯示腎臟疾病、再生修復(fù)、心臟疾病、骨科疾病、炎癥為間充質(zhì)干細(xì)胞外泌體研究熱點(diǎn)領(lǐng)域。
圖表8 MSCs外泌體相關(guān)研究和領(lǐng)域關(guān)鍵詞共現(xiàn)聚類圖
干細(xì)胞或祖細(xì)胞的積極作用被證明是通過(guò)旁分泌因子，特別是由存活細(xì)胞分泌的EVs介導(dǎo)的。有研究已經(jīng)證明在MI、肢體缺血和慢性皮膚損傷的情況下，干細(xì)胞或祖細(xì)胞以及分化的體細(xì)胞分泌的EVs的再生特性。
圖表9 MSCs-Exo 主要研究進(jìn)展
心血管疾病是導(dǎo)致人類死亡的主要原因之一，而間充質(zhì)干細(xì)胞釋放的外泌體（MSCs旁分泌的集合體，EVs）作用于心臟和血管，可以發(fā)揮抗凋亡、抗炎和抗纖維化、抑制氧化應(yīng)激、增強(qiáng)血管生成等作用，是MSCs移植治療關(guān)鍵的作用機(jī)制。外泌體在癌癥、心血管疾病、結(jié)核病和中樞神經(jīng)系統(tǒng)等疾病的診斷、治療均已顯示出良好的效果。
3.2
外泌體在腫瘤領(lǐng)域中研究進(jìn)展
腫瘤細(xì)胞來(lái)源外泌體在腫瘤發(fā)生的分子機(jī)制、診斷和治療中發(fā)揮重要的作用，在肺癌、乳腺癌、肝癌等，均已證明能促進(jìn)癌細(xì)胞的遷移及侵襲，增加腫瘤轉(zhuǎn)移的風(fēng)險(xiǎn)。外泌體在癌癥中具有廣泛的功能。
圖表10 外泌體在癌癥中的研究進(jìn)展
外泌體對(duì)腫瘤微環(huán)境、上皮細(xì)胞-間充質(zhì)轉(zhuǎn)化和化療藥物的耐藥性均有調(diào)節(jié)作用，進(jìn)而促進(jìn)腫瘤的發(fā)生、侵襲、進(jìn)展。
圖表11 腫瘤來(lái)源的外泌體在腫瘤進(jìn)展
和病理過(guò)程中的潛在作用
目前，外泌體在癌癥中主要用于腫瘤疫苗和藥物載體。外泌體生物相容性好，有更低的免疫原性；幾乎無(wú)毒性；納米尺寸和柔韌性使它們能夠跨越主要的生物屏障，例如血腦屏障、胎盤屏障等，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜系統(tǒng)部位的遞藥，是安全而穩(wěn)定的內(nèi)源性納米載體。
臨床上用于體內(nèi)遞送的mRNA載體主要是脂質(zhì)納米顆粒（LNP），但由于其封裝過(guò)程耗時(shí)、復(fù)雜，不適合個(gè)性化腫瘤疫苗的定制生產(chǎn)。因此，迫切需要一種能夠快速展示mRNA抗原并具有先天免疫刺激功能的新型納米載體，以進(jìn)一步開(kāi)發(fā)基于mRNA的個(gè)性化腫瘤疫苗。國(guó)家納米科學(xué)中心聶廣軍團(tuán)隊(duì)使用細(xì)菌來(lái)源的外泌體（OMVs）作為mRNA遞送平臺(tái)，并通過(guò)基因工程對(duì)其進(jìn)行表面修飾（OMV-LL），試驗(yàn)結(jié)果表明OMV-LL-mRNA不但能夠顯著抑制腫瘤進(jìn)展，而且可以誘導(dǎo)長(zhǎng)期免疫記憶。這種外泌體載體不同于LNP，可用于個(gè)性化mRNA腫瘤疫苗開(kāi)發(fā)，有望在mRNA疫苗中得到廣泛應(yīng)用。
核酸藥物和疫苗新的遞送技術(shù)?直也是各?藥企關(guān)注的?向，在許多載體技術(shù)中，外泌體被認(rèn)為具有潛?解決RNA藥物在體內(nèi)遞送的瓶頸，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，期待后期更多?核酸藥物研發(fā)上市的最新進(jìn)展。
圖表12 外泌體遞送疫苗的優(yōu)勢(shì)
04
小結(jié)
隨著技術(shù)的進(jìn)步，外泌體已經(jīng)越來(lái)越被人們熟知，其應(yīng)用也愈加廣泛。外泌體是具有納米尺寸的細(xì)胞囊泡，具有高生物活性，能參與細(xì)胞之間的交流，調(diào)控炎癥水平、促進(jìn)組織再生。
如今，眾多企業(yè)正在開(kāi)發(fā)外泌體治療或診斷方法，針對(duì)純天然和工程化的外泌體產(chǎn)品進(jìn)行臨床試驗(yàn)，迄今為止，全球目前共有近50家開(kāi)展外泌體相關(guān)研究的企業(yè)。其中，近1/3專注于外泌體診斷相關(guān)業(yè)務(wù)，超過(guò)2/3主要開(kāi)展外泌體藥物相關(guān)的研究。而在藥物研究中，企業(yè)主要集中布局在腫瘤（30%）、腦部疾病（16%）、肺部疾病（7%）、皮膚病（5%）、疫苗開(kāi)發(fā)（13%）、醫(yī)美修護(hù)（8%）、肝臟疾病（5%）、腎部疾病（3%）以及基因治療/罕見(jiàn)病（13%）等9類適應(yīng)證及應(yīng)用場(chǎng)景。
目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)的研究正如火如荼地進(jìn)行中。外泌體藥物生產(chǎn)工業(yè)化（規(guī)模、純度、成本、一致性和標(biāo)準(zhǔn)化）是目前面臨的重大挑戰(zhàn)。相信未來(lái)幾年，從事外泌體產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的項(xiàng)目或企業(yè)將不斷增加，最終外泌體產(chǎn)品將走向商業(yè)化，造福患者。
