外泌體功能及在生物醫學方面的應用

液體活檢三大標志物之一的外泌體（exosomes），近幾年研究熱度持續攀升。有關外泌體載藥、診斷、免疫療法等方向的文章陸續發表在Science、Nature等各大頂級期刊上，外泌體已成為生命科學/基礎醫學研究的一大熱點。

外泌體( exosomes) 是一類由細胞分泌到胞外的囊泡，隨著研究的深入，人們發現包括血細胞、免疫細胞、癌細胞、干細胞等在內的幾乎所有細胞都可以產生外泌體，所產生的外泌體不僅存在于細胞培養液中，也存在于血液、尿液、母乳、唾液、胸腔積液等體液中。近年來，隨著人們對外泌體的深入了解，外泌體的多種生物功能先后被發現。如今外泌體作為一種細胞間交流、傳遞大量的生物功能分子的重要方式日益受到重視。

外泌體可能作為細胞之間物質和信號通訊的途徑，不同的細胞通過分泌攜帶不同組分的外泌體實現細胞間通訊，這些外泌體被受體細胞吸收，通過物質交換或釋放內含物實現物質和信號的交流。

外泌體與受體細胞的信息交流可能通過以下 4 種途徑實現:

1. 外泌體表面膜蛋白質被目的細胞表面的受體識別，從而激活靶細胞;

2. 外泌體在蛋白酶作用下產生的表面膜蛋白質碎片可作為目的細胞表面受體的配體;

3. 外泌體脂膜可以與目的細胞膜融合，將蛋白質和 RNA 等內容物釋放進去，此類膜融合可能改變靶細胞的一些膜特性，例如脂質和膜蛋白質的密度及種類;

4. 目的細胞通過胞吞的形式攝入外泌體

經由以上幾種途徑，外泌體將其攜帶的生物信息運輸到周邊靶細胞或經血液等體液運輸而被遠處 組織細胞攝取，進而影響目的細胞的基本功能和基因表達。幾乎所有的細胞都可以在自發或在一定刺激條件下產生外泌體，不同的細胞產生的外泌體具有不同的功能，這些外泌體參與了一系列生理和病理過程，如癌癥發生與發展、抗原呈遞、免疫調節、組織愈合等。

此外，外泌體與疾病的研究表明：

1. 外泌體可能在代謝性疾病的出現以及心血管健康中發揮作用。

2. 外泌體生物發生和神經元細胞中分泌小泡的調節之間的交集為外泌體和神經退行性疾病的發病機制之間假定的聯系提供了新的見解。

3. 與研究外泌體在其他疾病中的作用相比，外泌體在癌癥中的研究進展迅速，而且外泌體與癌癥的幾個主要特征有關。外泌體影響腫瘤、腫瘤生長和轉移、副腫瘤綜合征和治療耐藥性。外泌體在癌癥進展中的作用可能是動態的，并且與癌癥的類型、遺傳學和分期有關。

基于免疫細胞來源的外泌體能夠介導和調節機體對腫瘤的免疫反應，外泌體在腫瘤免疫治療方面的潛力受到廣泛關注。其中樹枝狀細胞產生的外泌體包含大量的 MHC-多肽復合物和免疫刺激相關的分子，能夠激活相關的 T 細胞，介導體內抗腫瘤應答，在多個臨床試驗中表現出良好的抗腫瘤療效。

有研究者考察了樹枝狀細胞外泌體對非小細胞肺癌患者的療效。結果表明，患者對樹枝狀細胞外泌體耐受性良好，1 /3 患者表現出了對樹枝狀細胞外泌體的 T 細胞響應，2 /4 患者自然殺傷細胞活性得以激活。

另有研究者公布了利用自體樹突狀細胞外泌體免疫治療轉移性黑色素瘤的臨床一期試驗結果，發現自體樹突狀細胞外泌體無明顯毒性，并且具有刺激自然殺傷細胞的能力。以上臨床試驗證明了外泌體免疫療法的安全性和可行性，為進一步臨床研究奠定了基礎。

由于特殊的結構和循環方式，外泌體作為藥物運輸的載體具有獨特的優勢。例如外泌體的尺寸分布能夠增強滲透滯留效應，從而有選擇性地深入腫瘤組織; 其外層磷脂雙分子層可以保護內容物不受各種生物酶的影響，維持各種生物分子的活性; 外泌體普遍存在于各種體液和組織中，其體積小，結構、組成與細胞膜類似，導致外泌體可以在避開免疫系統監督的同時深入組織內部，有較好的生物相容性;當采用內源外泌體時，能明顯降低其他藥物載體可能引起的有害免疫反應; 除此之外，某些細胞來源或經特殊修飾過的外泌體具有良好的特異性，可以與特定的器官或組織結合。因此，載藥成為外泌體研究的一個重要分支，具有良好的應用前景。

在外泌體中引入藥物的方式包括體內裝載和體外裝載兩種。體內藥物裝載可以通過傳統方法( 如病毒轉染、脂質體轉染或電穿孔等) 轉染來源細胞，編碼感興趣的 RNA 或蛋白質，也可以使藥物與來源細胞共混，使細胞分泌產生含有目標生物分子的外泌體。體外藥物裝載則首先需要得到純化的外泌體，然后將感興趣的藥物通過電穿孔或脂質體轉染等方法裝入純化的外泌體。外泌體內可裝載的藥物包括小分子化學藥物、蛋白質和多肽、核酸藥物、天然產物等。

外泌體水平升高通常與不同類型的癌癥惡化相關，一些研究人員希望能通過降低腫瘤外泌體到正常水平來防止不良預后。從這個角度出發，許多正在進行的研究旨在通過調節外泌體生成分泌的過程或通過特異性靶向其成分抑制其與靶細胞的相互作用來調節外泌體的產生。

如今我們對外泌體機制和不同生理和病理條件下的功能的理解呈指數級增長，雖然目前其生物學功能還未完全解析清楚，但研究者們在許多領域均已對其進行了深入探索。外泌體不是廢物顆粒，而是細胞間通訊的關鍵介質，作為宿主細胞的衛星，外泌體包含大量的生物信息，其功能超出了最初的預期，宿主細胞控制著外泌體的內容物，從而改變了自己或其他細胞的命運。其次，外泌體對腫瘤的進展和轉移有著強烈的影響，可以通過外泌體預測轉移的部位并建立轉移前的生態位。

參考文獻：

[1]高方園,焦豐龍,張養軍,秦偉捷,錢小紅.外泌體分離技術及其臨床應用研究進展[J].色譜,2019,37(10):1071-1083.