行業報告 | 外泌體研發與產業化進入高速發展期

2013年諾貝爾生理學或醫學獎頒給了“發現細胞內的主要運輸系統——囊泡運輸的調節機制”的美國、德國3位科學家James E.Rothman,Randy W.Schekman和Thomas C.Südhof,為該研究方向的深入發展奠定了基礎。

本文節選自：《中國組織工程研究》《外泌體研究態勢和前瞻的計量與可視化分析》

外泌體是一類大小40-100nm具有脂質雙分子層膜結構的細胞外囊泡，內含蛋白質、脂質、mRNA、miRNA、DNA等生物分子。

在不同的病理生理條件下，不同類型的細胞會產生不同類型的外泌體，主要參與細胞通訊、免疫應答、RNA和蛋白質轉運、抗原呈遞等生物過程，發揮不同的生理作用。

外泌體可以運輸和運送大量的蛋白質、脂質和核酸，改變細胞和器官的功能。除發揮細胞間通訊作用外，外泌體更多地被視作疾病的生物標志物和預后因子。此外，還有被用作臨床應用基因和藥物遞送載體特別是干細胞治療載體的潛力。

干細胞治療是再生醫學發展的重點方向，通過干細胞的移植、分化與組織再生促進機體創傷修復和治療疾病。因此，隨著再生醫學技術及其臨床轉化的快速發展，外泌體研究也成為再生醫學研究的前沿熱點之一。

美國2015年啟動的“精準醫療計劃”中因外泌體在腫瘤疾病等領域具備巨大潛力將其納入到重點研發方向之一。2016年，美國總統奧巴馬在白宮簽署了《21世紀治愈法案》，批準在未來10年投資63億美元鼓勵醫學研究與創新，其中48億美元用于支持NIH的醫學研究，外泌體研究也是資助熱點之一。歐盟委員會在“地平線2020”計劃中“解決健康、人口變化和福利主題”設立了包括診斷學與再生醫學等多個與外泌體研究相關的主題。

自2015年以來，中國國務院、科技部、國家藥品監督管理局（NMPA)等部門密集出臺有關體外診斷與精準醫療的相關政策，由于外泌體檢測可以實時動態監測患者疾病狀態，已成為繼循環腫瘤細胞檢測（CTC）、循環腫瘤DNA檢測（ctDNA）之后液體活檢領域體外診斷的最新分支。同時，中國也加強了對再生醫學研究的政策支持。

干細胞與再生醫學已成為2021年兩會熱點議題，同年科技部發布的“十四五”首批啟動國家研發計劃包含“干細胞研究與器官修復”等6個重點方向的國家重點研發計劃，以促進包括外泌體在內的干細胞與再生醫學技術的研發。

外泌體研發進入高速發展期

外泌體基礎研究自2014年以來已進入高速發展期。預測至2025年，外泌體領域的累積發文量將達到49204篇。在技術研發方面，全球外泌體專利呈現先緩慢增長、后爆發式增長的趨勢。

表：中國外泌體領域論文主題詞突現時序表

主要專利權人以美國為主，還包括韓國、日本與中國，其中外泌體領頭企業CodiakBioSciences與ExoCoBio等美國公司在外泌體領域中具有絕對的技術優勢。主要技術涉及抗腫瘤藥、骨髓與脾臟、核酸、蛋白、癌癥、干細胞、基因治療等，其中外泌體在傳遞抗腫瘤藥方面的技術是該領域內的核心技術。

中國正在逐步趕上全球領先水平

從主題詞聚類分析可以看出研究熱點為外泌體作為疾病診斷和預后的生物標志物、間充質干細胞與巨噬細胞來源的外泌體、外泌體的細胞通訊與腫瘤治療等方向；與之相對應的是專利集中于外泌體的提取、分離、檢測與有效保存技術，關注外泌體的組成成分、來源細胞等方向。

近年來，中國在該領域的研究水平有顯著提升。論文研究大致包括外泌體的代謝功能、腫瘤診斷與預后監測、外泌體制備與分離、外泌體作為藥物載體等主題。專利技術集中于疾病診斷、藥物載體、外泌體來源與制備等領域，免疫功能方面的技術較少。

腫瘤治療、免疫療法和再生醫學將成為重點發展方向

從時序分析可以看出主題詞的發展變化規律，從而推測該技術領域的發展趨勢。其中，論文的高突現主題詞由“非編碼RNA”“微觀粒子”等轉向“診斷”“肝細胞癌”等，顯示出該領域的發展趨勢由外泌體成分與來源分析等微觀研究轉向提取技術、腫瘤診斷與治療等方面，基礎研究向外泌體應用于廣泛而具體的腫瘤治療方向發展；專利起源于分離技術，經歷了細胞通訊、藥物載體、腫瘤診斷等技術熱點演化。

隨著研究的深入，研究者對分離培養外泌體、有效保存外泌體的需求日益增加，不斷提高分離與純化精度和效率可能依然是未來外泌體領域的技術研發熱點。此外，該領域的技術研發集中于疾病診斷階段，隨著精準醫學與探測技術的發展，外泌體技術在腫瘤治療領域的應用將受到更加廣泛的關注，液體活檢、免疫療法也將是未來中國外泌體發展的重要探索方向。

總之，從論文和專利的計量分析結果可以看出，外泌體的研究與技術應用已經受到全球科學家的廣泛關注，其在再生醫學領域展示出了不可估量的臨床應用價值，有望成為細胞治療時代的下一個風口。論文方面將補充對外泌體來源細胞的研究，外泌體用于疾病診斷與預后的生物標志物可能變得更加普遍，對于外泌體作用的內在機制和功能的研究可能更加全面。最重要的是，將外泌體作為各種具體腫瘤類型的治療工具的研究可能會更加深入。專利方面可能不斷優化外泌體的分離與檢測技術，緊跟基礎研究的發展態勢，大力研發外泌體用于腫瘤治療的技術。

未來展望，隨著人類癌癥發病率的上升，學術界與產業界對外泌體技術的重視程度與日俱增。Research And Markets預計全球外泌體市場在2020-2025年期間的復合年增長率將接近27.89%，到2025年，全球外泌體市場將達到2500億美元。