中国粉体网 近年来，随着合成化学技术的发展，用于药物递送的治疗性纳米颗粒呈现蓬勃发展的趋势，基于脂质体、聚合物和纳米颗粒等新兴给药系统已被用于改善药物的溶解性、化学和生物功能的稳定性和效能。但目前这些纳米载体仍存在一些问题，如：针对病变组织，细胞靶向能力有所欠缺;纳米载体及其降解产物存在细胞毒性;容易被单核吞噬系统的快速清除等。目前仅有少量被批准用于临床。
为解决常规递送系统的局限性，越来越多的研究聚焦于开发内源性细胞或亚细胞结构等更有效和安全的载体上。与合成载体相反，来源于内源性的药物递送的载体具有良好的生物相容性，能更有效的针对病变组织/细胞，因此有希望克服人工合成载体带来的一系列问题，特别是细胞来源的外泌体越来越受到人们的关注。从多方面综合来看，外泌体在大小和功能上与合成的纳米颗粒类似，但作为天然内源性转运载体，具有毒性低、无免疫原性、渗透性好等优势，故可能成为更有应用前景的药物递送载体。
一、外泌体
外泌体(exosomes)是细胞在正常或病理状态都能分泌的一类直径为30~100nm的细胞外囊泡(EVs)，最初曾被认为是细胞产生的垃圾。随着研究的深入，逐渐发现外泌体在细胞间通信中扮演着十分重要的角色。目前对于外泌体的研究涉及包括肿瘤的发生发展、侵袭转移机制、肿瘤诊断标志物以及药物传递系统等诸多方面。
外泌体构成
二、外泌体的组成及提取
外泌体膜内包被各种生物活性分子，是细胞间信号交流的重要介质，更是自身负载大分子物质并参与全身运输的天然载体。外泌体内，含有DNA、miRNAs、mRNA、长链非编码RNA(LncRNA)、酶、蛋白质和细胞代谢物等。除此之外，外泌体膜表面还镶嵌大量蛋白分子。
为了分析其内部组成，目前已经开发出5大类外泌体提取方法：①基于超速离心的分离方法；②基于外泌体大小的滤过方法；③基于免疫亲和性的分离方法；④基于外泌体沉降试剂盒的提取方法；⑤基于微流体技术的分离方法。不同的提取方法各有利弊，而方法的选用则取决于外泌体在具体实验中的应用目的。
三、外泌体的功能
外泌体的主要功能是进行细胞间信息交流，一般是通过传递膜表面或腔内的生物分子来进行细胞间信号传递，从而调节细胞的正常生理功能。考虑到它在细胞通信中的作用，外泌体满足理想的药物递送系统要求。
它功能包括
(1)、跨生物膜：外泌体是由细胞膜内吞形成的内体，内体限制膜发生多处凹陷，向内出芽形成微囊泡，从而形成具有动态亚细胞结构的多囊泡体，由于与细胞膜有着相似的结构,实现了外泌体的跨细胞膜作用。
(2)、外泌体传递信息的方式：①通过表面结合配体直接刺激靶细胞;②活化受体向受体细胞转移;③通过传递功能蛋白、脂质和RNA对受体细胞进行表观遗传重编程。
(3)、克服外周单核吞噬系统清除。
另外，不同的外泌体在调控肿瘤细胞增殖的作用中功效不同：一方面，来自于成熟树突细胞(DCs)外泌体的脂肪酸二十二碳六烯酸和溶磷脂酰胆碱能增强DCs的抗原提呈能力，从而抑制肿瘤细胞增殖;另一方面，肿瘤细胞产生的外泌体传递致瘤miRNAs显著促进肿瘤细胞增殖，同时此类外泌体中携带的高含量的前列腺素和转化生长因子-β (TGF-B)能促进肿瘤细胞免疫逃逸。
Crewe 等最近报道了内皮细胞能够将细胞外生物分子包裹进EVs，进而EVs能携带生物分子传递到脂肪组织中。此类纳米级药物传递系统的膜表面蛋白直接与受体细胞接触，因此在体内靶向识别目标组织和促进药物递送方面具有重要作用。
有研究表明，当以非肿瘤细胞来源的外泌体作为载体输送抗癌药物时，抗癌药产生的相应副作用比无载体抗癌药的副作用更小，且药物利用率较高。不同来源的外泌体具有不同的生理作用,作为药物传递载体的外泌体应是正常细胞产生的具有特定性质的囊泡。
四、外泌体作为药物传递系统的优势
1、生物兼容性
外泌体作为药物载体与现有的人工制造脂质体相比的优势在于其良好的生物兼容性。目前，脂质体是siRNA和其他RNA的主要递送装置。脂质体能在人体内引起毒性免疫应答，对肝脏等器官造成蓄积毒性，不能达到良好的预期效果。外泌体具有更好的生物兼容性，能克服脂质体所引起的免疫原性和体内蓄积毒性的缺点。
2、生物稳定性
外泌体作为药物载体的优势之一，是具有生物稳定性。抗原提呈细胞来源的外泌体能表达膜结合补体调控因子CD55和CD59，用以增强体内循环的稳定性。研究显示，外泌体即使暴露在炎性环境下仍然具有较长的体内循环时间。外泌体膜表面表达的CD47分子能保护外泌体远离单核巨噬细胞系统，从而避免被清除，因此也增加了外泌体在体内的循环时间。
大量的研究证明，纳米颗粒因其尺寸较小(≤100nm)，能通过增强渗透和保留效应(EPR)达到对肿瘤组织的靶向聚集。外泌体的尺寸在30~100nm之间，对肿瘤组织的靶向作用同样遵循EPR效应。此外，聚乙二醇修饰的外泌体的体内循环时间能达到60min以上。聚乙二醇修饰的外泌体通过延长体内清除时间显著提高外泌体在体内的生物稳定性，使外泌体作为药物载体的研究更具有前景。
3、靶向性
某些细胞来源的外泌体具有内在靶向功能。例如，中枢神经细胞来源的外泌体能通过血脑屏障，靶向特定的神经元；缺氧肿瘤细胞来源的外泌体倾向于向缺氧肿瘤组织内募集。生物分布的研究结果也表明，外泌体在肿瘤组织中的聚集取决于母细胞种类。因此研究对特定组织或细胞具有靶向作用的外泌体时，需考虑其来源细胞对靶向效率的影响。
五、外泌体在疾病治疗中的应用
1、外泌体在神经系统疾病中的应用
(1)、多种中枢神经系统疾病，如帕金森病、阿尔茨海默症和亨廷顿氏病等，都是由遗传异常引起。因而，对于此类疾病的治疗也应当从基因层面着手。Alvarez-Erviti 等构建了编码Lamp2b的质粒并将其转染到DC中，发现获得的外泌体通过膜上的Lamp2b与神经元特异性狂犬病病毒糖蛋白(RVG)肽强烈融合，该靶向外泌体可以在小鼠模型中有效地将siRNA递送到大脑。
(2)、从神经母细胞瘤分离的外泌体可以结合脑中淀粉样蛋白β的聚集体，实现对阿尔茨海默症的有效治疗。Yang 等以斑马鱼为研究对象，开发了一种原发性脑癌模型，采用脑内皮细胞分泌的外泌体递送DOX，结果显示外泌体递送的DOX显著抑制了斑马鱼脑肿瘤模型中血管内皮生长因子(VEGF)的RNA，即通过脑内皮外泌体递送的DOX对该斑马鱼脑癌模型具有显著的治疗效果。
2、外泌体在肿瘤治疗中的应用
(1)、在肿瘤治疗中，外泌体表现出巨大的应用潜力。Ohno 等报道了在小鼠异种移植模型中，GE11靶向外泌体递送let-7amiRNA至表达生长因子(EGFR)的乳腺癌细胞，GE11靶向外泌体比对照组更多地积聚在肿瘤组织。
(2)、Katakowski等利用miR-146b质粒转染MSC，得到载有miR-146b的外泌体，将其注射至小鼠体内的多形性成角质细胞瘤(GBM)处，发现利用外泌体运输miRNA的治疗方法可抑制肿瘤细胞生长。
(3)、此外，将高剂量PTX与MSC混合培养，使PTX载入MSC来源的外泌体，可有效抑制胰腺癌细胞增殖。与脂质体相比，载有PTX的巨噬细胞衍生的外泌体显著增加3LL-M227小鼠Lewis肺癌细胞系中PTX的细胞摄取。
六、存在问题的总结与展望
虽然外泌体作为药物载体具有生物兼容性、稳定性和内在靶向性等潜在优势，但是外泌体在药物递送中的应用研究才刚刚起步，尚有一些问题需要解决。
外泌体药物递送系统不能提供一个普适的递药策略，研究者必须根据所传递治疗物质的类型、目标组织的特点等进行针对性的策略调整。尽管有临床前实验数据表明，使用外泌体作为药物载体能达到靶向治疗的目的，但要真正为临床所用，对外泌体的体内运输机制及其生产质量控制标准的研究十分重要。
参考来源：
孟婉蓉，等：外泌体作为药物传递系统的前景及挑战，电子科技大学
张盈盈，等：外泌体作为药物递送载体的研究进展，中国医学科学院
吴忧，等：新的药物传递系统∶外泌体作为药物载体递送，南昌大学
(中国粉体网编辑整理/昧光)
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