引? 言
2013年10月7日,諾貝爾生理學或醫學獎花落詹姆斯·E·羅斯曼、蘭迪·W·謝克曼、托馬斯·C·蘇德霍夫三位科學家。獲獎理由為:發現了細胞囊泡運輸系統的運行與調節機制。
一石激起千層浪,從前被認為是細胞代謝“垃圾”的外泌體搖身一變成為各大藥企追逐的寵兒。近期有關外泌體霧化修復“小陽人”肺部損傷的研究頻出也讓外泌體市場熱度不斷升溫。 產業欣欣向榮的同時也有不少“偽外泌體”的虛假宣傳參雜其中。本篇文章將為大家全面梳理外泌體的相關知識,希望你通過本次閱讀在未來遇到“外泌體”時能擦亮雙眼。
什么是細胞外囊泡
細胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EV),是由細胞釋放的各種具有膜結構的囊泡結構統稱,這些囊泡的直徑可以從30、40nm到8、9um。根據細胞外囊泡的生物合成或釋放途徑分為: ·?外泌體(exosomes)直徑為30-150nm,起源于內吞途徑,其密度約為1.11-1.19g mL-1; ·?微粒/微囊泡(microparticles/microvesicles)直接從質膜釋放,直徑約100-1000nm; ·?凋亡小體(apoptoticbody/bleb)直徑約為50nm-2μm,由細胞凋亡產生; ·?腫瘤小泡(large oncosomes)直徑約1-10μm,由腫瘤細胞釋放產生;以及其他各種EV亞群。
什么是外泌體
外泌體(Exosomes,EXOs)是細胞分泌的一種微小囊泡,直徑在30-150nm左右,內含細胞特異的蛋白質、脂質和小分子核酸,如miRNA、mRNA、IncRNA等。這些物質能作為細胞的營養和生物活性信號傳導給其它細胞,從而指導細胞的生命活動,執行吸收、修復、生長等細胞行為。 清華大學藥學院教授、副院長尹航曾在直播中這樣形容:外泌體好像細胞間的“閃送”,其廣泛存在于我們的體液中用來傳遞細胞間信息,也極有潛力進行藥物調控。
外泌體的來源
幾乎所有細胞都可以分泌外泌體,其主要來源于細胞內溶酶體微粒內陷形成的多囊泡體,經多囊泡體外膜與細胞膜融合后釋放到胞外基質中。大量存在于血液、唾液、腦脊液、母乳等體液中。
外泌體的應用優勢
1、外泌體是天然馴化的生物大分子載體,在體液中廣泛存在,免疫源性低,安全性高; 2、外泌體能夠循環至人體所有腔室,跨越血腦屏障; 3、外泌體具有一定的組織選擇性,有望實現非肝靶向,更精準遞送至“目標地”; 4、外泌體同時具備內源和外源改造的潛力,可以實現更豐富的功能。
外泌體的應用方向
用于組織修復再生
干細胞研究的蓬勃發展加速了外泌體的研究,間充質干細胞 (MSCs) 通過旁分泌效應,將攜帶細胞因子和核酸等信號的外泌體傳遞至鄰近的目標細胞,促進損傷部位修復。研究證實間充質干細胞外泌體 (MSC-exo) 具有免疫調節、抗炎和抗纖維化、抑制氧化應激、增強血管生成等作用。
圖源:中華燒傷與創面修復雜志
用于癌癥診斷及預后標志物
外泌體miRNA富集的變化可反映生理病理的改變,針對外泌體內容物的檢測比傳統的腫瘤標志物更具有特異性。因其穩定性高并易于從尿液或血液中收集,是開展液體活檢的最佳候選者。
圖源:中華檢驗醫學雜志
用于藥物遞送系統
外泌體天然適用于運輸蛋白質、mRNA、miRNA、各種非編碼RNA、線粒體DNA以及基因組DNA,這使得它們可用于遞送干擾RNA以及其他治療性物質。納米尺寸和柔韌性使它們能夠跨越主要的生物屏障,如血腦屏障?(BBB)等。另外,外泌體的歸巢能力暗示了它們在藥物遞送中的潛在效用。
用于腫瘤免疫療法
腫瘤來源的外泌體可攜帶抗原,并已被用作針對腫瘤的免疫反應的特異性刺激來源。利用外泌體可以將膜蛋白或其內容物轉移至受體細胞和/或可以直接與受體細胞膜融合的特點,對腫瘤細胞進行修飾,改變腫瘤細胞表型,提高腫瘤免疫原性。
外泌體全球競爭格局
近幾年,基礎科研領域有關外泌體的載藥、診斷、預后監測、免疫療法等方向的論文發表數量呈近爆炸式增長,平均每年外泌體相關論文都在3000篇以上,2020年度國家自然科學基金申請項目的評審結果中,外泌體相關課題中標達到兩千余項。
圖:1970-2021外泌體領域研究論文數量情況
據探針資本統計,全球目前共有近50家開展外泌體相關研究的企業。 其中,近1/3專注于外泌體診斷相關業務,超過2/3主要開展外泌體藥物相關的研究。而在藥物研究中,企業主要集中布局在腫瘤(30%)、腦部疾?。?6%)、肺部疾?。?%)、皮膚?。?%)、疫苗開發(13%)、醫美修護(8%)、肝臟疾?。?%)、腎部疾?。?%)以及基因治療/罕見病(13%)等9類適應癥及應用場景。
據Grand View Research預測,全球外泌體整體市場規模在2030年將達22.8億美元。
外泌體在中國
為深化生物經濟創新合作,“十四五”設立《生物經濟創新能力提升工程》專欄,其中在“關鍵共性生物技術創新平臺建設”中指出:緊扣支撐服務國家重大戰略任務和重點工程,圍繞加快創新藥上市審批、強化上市后監管,建設藥品監管科學研究基地,建設抗體藥物、融合蛋白藥物、生物仿制藥、干細胞和細胞免疫治療產品、基因治療產品、外泌體治療產品、中藥等質量及安全性評價技術平臺。
雖然外泌體領域國內外企業都還處于早期發展階段,其純化、鑒定、標準化生產、藥物的裝載和釋放等方面還存在諸多挑戰,但醫學界和產業界均對外泌體寄予了厚望。 外泌體將帶來全新的解決方案,發揮其本身具有的天然優勢,為罕見病的治療帶來更大的福音,創造更大的產業效益和社會效益。
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