中國粉體網(wǎng) 近年來，隨著合成化學(xué)技術(shù)的發(fā)展，用于藥物遞送的治療性納米顆粒呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的趨勢，基于脂質(zhì)體、聚合物和納米顆粒等新興給藥系統(tǒng)已被用于改善藥物的溶解性、化學(xué)和生物功能的穩(wěn)定性和效能。但目前這些納米載體仍存在一些問題，如：針對(duì)病變組織，細(xì)胞靶向能力有所欠缺;納米載體及其降解產(chǎn)物存在細(xì)胞毒性;容易被單核吞噬系統(tǒng)的快速清除等。目前僅有少量被批準(zhǔn)用于臨床。
為解決常規(guī)遞送系統(tǒng)的局限性，越來越多的研究聚焦于開發(fā)內(nèi)源性細(xì)胞或亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)等更有效和安全的載體上。與合成載體相反，來源于內(nèi)源性的藥物遞送的載體具有良好的生物相容性，能更有效的針對(duì)病變組織/細(xì)胞，因此有希望克服人工合成載體帶來的一系列問題，特別是細(xì)胞來源的外泌體越來越受到人們的關(guān)注。從多方面綜合來看，外泌體在大小和功能上與合成的納米顆粒類似，但作為天然內(nèi)源性轉(zhuǎn)運(yùn)載體，具有毒性低、無免疫原性、滲透性好等優(yōu)勢，故可能成為更有應(yīng)用前景的藥物遞送載體。
一、外泌體
外泌體(exosomes)是細(xì)胞在正常或病理狀態(tài)都能分泌的一類直徑為30~100nm的細(xì)胞外囊泡(EVs)，最初曾被認(rèn)為是細(xì)胞產(chǎn)生的垃圾。隨著研究的深入，逐漸發(fā)現(xiàn)外泌體在細(xì)胞間通信中扮演著十分重要的角色。目前對(duì)于外泌體的研究涉及包括腫瘤的發(fā)生發(fā)展、侵襲轉(zhuǎn)移機(jī)制、腫瘤診斷標(biāo)志物以及藥物傳遞系統(tǒng)等諸多方面。
外泌體構(gòu)成
二、外泌體的組成及提取
外泌體膜內(nèi)包被各種生物活性分子，是細(xì)胞間信號(hào)交流的重要介質(zhì)，更是自身負(fù)載大分子物質(zhì)并參與全身運(yùn)輸?shù)奶烊惠d體。外泌體內(nèi)，含有DNA、miRNAs、mRNA、長鏈非編碼RNA(LncRNA)、酶、蛋白質(zhì)和細(xì)胞代謝物等。除此之外，外泌體膜表面還鑲嵌大量蛋白分子。
為了分析其內(nèi)部組成，目前已經(jīng)開發(fā)出5大類外泌體提取方法：①基于超速離心的分離方法；②基于外泌體大小的濾過方法；③基于免疫親和性的分離方法；④基于外泌體沉降試劑盒的提取方法；⑤基于微流體技術(shù)的分離方法。不同的提取方法各有利弊，而方法的選用則取決于外泌體在具體實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用目的。
三、外泌體的功能
外泌體的主要功能是進(jìn)行細(xì)胞間信息交流，一般是通過傳遞膜表面或腔內(nèi)的生物分子來進(jìn)行細(xì)胞間信號(hào)傳遞，從而調(diào)節(jié)細(xì)胞的正常生理功能�？紤]到它在細(xì)胞通信中的作用，外泌體滿足理想的藥物遞送系統(tǒng)要求。
它功能包括
(1)、跨生物膜：外泌體是由細(xì)胞膜內(nèi)吞形成的內(nèi)體，內(nèi)體限制膜發(fā)生多處凹陷，向內(nèi)出芽形成微囊泡，從而形成具有動(dòng)態(tài)亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的多囊泡體，由于與細(xì)胞膜有著相似的結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)了外泌體的跨細(xì)胞膜作用。
(2)、外泌體傳遞信息的方式：①通過表面結(jié)合配體直接刺激靶細(xì)胞;②活化受體向受體細(xì)胞轉(zhuǎn)移;③通過傳遞功能蛋白、脂質(zhì)和RNA對(duì)受體細(xì)胞進(jìn)行表觀遺傳重編程。
(3)、克服外周單核吞噬系統(tǒng)清除。
另外，不同的外泌體在調(diào)控腫瘤細(xì)胞增殖的作用中功效不同：一方面，來自于成熟樹突細(xì)胞(DCs)外泌體的脂肪酸二十二碳六烯酸和溶磷脂酰膽堿能增強(qiáng)DCs的抗原提呈能力，從而抑制腫瘤細(xì)胞增殖;另一方面，腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體傳遞致瘤miRNAs顯著促進(jìn)腫瘤細(xì)胞增殖，同時(shí)此類外泌體中攜帶的高含量的前列腺素和轉(zhuǎn)化生長因子-β (TGF-B)能促進(jìn)腫瘤細(xì)胞免疫逃逸。
Crewe 等最近報(bào)道了內(nèi)皮細(xì)胞能夠?qū)⒓?xì)胞外生物分子包裹進(jìn)EVs，進(jìn)而EVs能攜帶生物分子傳遞到脂肪組織中。此類納米級(jí)藥物傳遞系統(tǒng)的膜表面蛋白直接與受體細(xì)胞接觸，因此在體內(nèi)靶向識(shí)別目標(biāo)組織和促進(jìn)藥物遞送方面具有重要作用。
有研究表明，當(dāng)以非腫瘤細(xì)胞來源的外泌體作為載體輸送抗癌藥物時(shí)，抗癌藥產(chǎn)生的相應(yīng)副作用比無載體抗癌藥的副作用更小，且藥物利用率較高。不同來源的外泌體具有不同的生理作用,作為藥物傳遞載體的外泌體應(yīng)是正常細(xì)胞產(chǎn)生的具有特定性質(zhì)的囊泡。
四、外泌體作為藥物傳遞系統(tǒng)的優(yōu)勢
1、生物兼容性
外泌體作為藥物載體與現(xiàn)有的人工制造脂質(zhì)體相比的優(yōu)勢在于其良好的生物兼容性。目前，脂質(zhì)體是siRNA和其他RNA的主要遞送裝置。脂質(zhì)體能在人體內(nèi)引起毒性免疫應(yīng)答，對(duì)肝臟等器官造成蓄積毒性，不能達(dá)到良好的預(yù)期效果。外泌體具有更好的生物兼容性，能克服脂質(zhì)體所引起的免疫原性和體內(nèi)蓄積毒性的缺點(diǎn)。
2、生物穩(wěn)定性
外泌體作為藥物載體的優(yōu)勢之一，是具有生物穩(wěn)定性�？乖岢始�(xì)胞來源的外泌體能表達(dá)膜結(jié)合補(bǔ)體調(diào)控因子CD55和CD59，用以增強(qiáng)體內(nèi)循環(huán)的穩(wěn)定性。研究顯示，外泌體即使暴露在炎性環(huán)境下仍然具有較長的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間。外泌體膜表面表達(dá)的CD47分子能保護(hù)外泌體遠(yuǎn)離單核巨噬細(xì)胞系統(tǒng)，從而避免被清除，因此也增加了外泌體在體內(nèi)的循環(huán)時(shí)間。
大量的研究證明，納米顆粒因其尺寸較小(≤100nm)，能通過增強(qiáng)滲透和保留效應(yīng)(EPR)達(dá)到對(duì)腫瘤組織的靶向聚集。外泌體的尺寸在30~100nm之間，對(duì)腫瘤組織的靶向作用同樣遵循EPR效應(yīng)。此外，聚乙二醇修飾的外泌體的體內(nèi)循環(huán)時(shí)間能達(dá)到60min以上。聚乙二醇修飾的外泌體通過延長體內(nèi)清除時(shí)間顯著提高外泌體在體內(nèi)的生物穩(wěn)定性，使外泌體作為藥物載體的研究更具有前景。
3、靶向性
某些細(xì)胞來源的外泌體具有內(nèi)在靶向功能。例如，中樞神經(jīng)細(xì)胞來源的外泌體能通過血腦屏障，靶向特定的神經(jīng)元；缺氧腫瘤細(xì)胞來源的外泌體傾向于向缺氧腫瘤組織內(nèi)募集。生物分布的研究結(jié)果也表明，外泌體在腫瘤組織中的聚集取決于母細(xì)胞種類。因此研究對(duì)特定組織或細(xì)胞具有靶向作用的外泌體時(shí)，需考慮其來源細(xì)胞對(duì)靶向效率的影響。
五、外泌體在疾病治療中的應(yīng)用
1、外泌體在神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用
(1)、多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病，如帕金森病、阿爾茨海默癥和亨廷頓氏病等，都是由遺傳異常引起。因而，對(duì)于此類疾病的治療也應(yīng)當(dāng)從基因?qū)用嬷�。Alvarez-Erviti 等構(gòu)建了編碼Lamp2b的質(zhì)粒并將其轉(zhuǎn)染到DC中，發(fā)現(xiàn)獲得的外泌體通過膜上的Lamp2b與神經(jīng)元特異性狂犬病病毒糖蛋白(RVG)肽強(qiáng)烈融合，該靶向外泌體可以在小鼠模型中有效地將siRNA遞送到大腦。
(2)、從神經(jīng)母細(xì)胞瘤分離的外泌體可以結(jié)合腦中淀粉樣蛋白β的聚集體，實(shí)現(xiàn)對(duì)阿爾茨海默癥的有效治療。Yang 等以斑馬魚為研究對(duì)象，開發(fā)了一種原發(fā)性腦癌模型，采用腦內(nèi)皮細(xì)胞分泌的外泌體遞送DOX，結(jié)果顯示外泌體遞送的DOX顯著抑制了斑馬魚腦腫瘤模型中血管內(nèi)皮生長因子(VEGF)的RNA，即通過腦內(nèi)皮外泌體遞送的DOX對(duì)該斑馬魚腦癌模型具有顯著的治療效果。
2、外泌體在腫瘤治療中的應(yīng)用
(1)、在腫瘤治療中，外泌體表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。Ohno 等報(bào)道了在小鼠異種移植模型中，GE11靶向外泌體遞送let-7amiRNA至表達(dá)生長因子(EGFR)的乳腺癌細(xì)胞，GE11靶向外泌體比對(duì)照組更多地積聚在腫瘤組織。
(2)、Katakowski等利用miR-146b質(zhì)粒轉(zhuǎn)染MSC，得到載有miR-146b的外泌體，將其注射至小鼠體內(nèi)的多形性成角質(zhì)細(xì)胞瘤(GBM)處，發(fā)現(xiàn)利用外泌體運(yùn)輸miRNA的治療方法可抑制腫瘤細(xì)胞生長。
(3)、此外，將高劑量PTX與MSC混合培養(yǎng)，使PTX載入MSC來源的外泌體，可有效抑制胰腺癌細(xì)胞增殖。與脂質(zhì)體相比，載有PTX的巨噬細(xì)胞衍生的外泌體顯著增加3LL-M227小鼠Lewis肺癌細(xì)胞系中PTX的細(xì)胞攝取。
六、存在問題的總結(jié)與展望
雖然外泌體作為藥物載體具有生物兼容性、穩(wěn)定性和內(nèi)在靶向性等潛在優(yōu)勢，但是外泌體在藥物遞送中的應(yīng)用研究才剛剛起步，尚有一些問題需要解決。
外泌體藥物遞送系統(tǒng)不能提供一個(gè)普適的遞藥策略，研究者必須根據(jù)所傳遞治療物質(zhì)的類型、目標(biāo)組織的特點(diǎn)等進(jìn)行針對(duì)性的策略調(diào)整。盡管有臨床前實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，使用外泌體作為藥物載體能達(dá)到靶向治療的目的，但要真正為臨床所用，對(duì)外泌體的體內(nèi)運(yùn)輸機(jī)制及其生產(chǎn)質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)的研究十分重要。
參考來源：
孟婉蓉，等：外泌體作為藥物傳遞系統(tǒng)的前景及挑戰(zhàn)，電子科技大學(xué)
張盈盈，等：外泌體作為藥物遞送載體的研究進(jìn)展，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院
吳憂，等：新的藥物傳遞系統(tǒng)∶外泌體作為藥物載體遞送，南昌大學(xué)
(中國粉體網(wǎng)編輯整理/昧光)
注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權(quán)告知?jiǎng)h除！
