近幾年外泌體研發(fā)持續(xù)升溫，全球科研大咖紛紛扎堆此領(lǐng)域，有關(guān)外泌體載藥、診斷、免疫療法等方向的文章陸續(xù)發(fā)表在Science、Nature等各大頂級(jí)期刊上，外泌體已成為生命科學(xué)/基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的一大熱點(diǎn)。  
外泌體是由哺乳動(dòng)物細(xì)胞主動(dòng)向胞外和體液中釋放的納米級(jí)雙層囊泡小體，攜帶多種遺傳物質(zhì)，可通過(guò)自分泌或旁分泌途徑被細(xì)胞吸收，也可經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)被遠(yuǎn)距離靶組織或器官所吸收，能參與機(jī)體多種生理和病理過(guò)程。
前面我們介紹了外泌體的結(jié)構(gòu)、生理功能以及提取鑒定方法，這次小編就帶大家探索一下外泌體目前最火熱的研發(fā)方向�！驹斍檎�(qǐng)關(guān)注公眾號(hào)：威斯騰生物（western-168）】
 
外泌體于1983年首次在體外培養(yǎng)的綿羊紅細(xì)胞上清液中發(fā)現(xiàn)且能被多種細(xì)胞分泌。最初外泌體被認(rèn)為是細(xì)胞成熟過(guò)程中調(diào)節(jié)膜功能而釋放的多余膜蛋白，是清除細(xì)胞碎片和淘汰細(xì)胞表面分子的細(xì)胞器。后來(lái)越來(lái)越多的研究發(fā)現(xiàn)，外泌體在介導(dǎo)炎癥反應(yīng)、細(xì)胞增殖、調(diào)節(jié)細(xì)胞外微環(huán)境和誘導(dǎo)機(jī)體免疫反應(yīng)等方面都發(fā)揮著重要作用。如今，外泌體被認(rèn)為是疾病的生物標(biāo)志物和預(yù)后因子，另外還有潛力作為基因和藥物遞送的載體，具有重要的臨床意義。
 
01外泌體作為癌癥的診斷和預(yù)后標(biāo)志物
 
由于外泌體可以在體液（例如血液、尿液、唾液和腦脊髓液）中檢測(cè)到，因此它們被認(rèn)為是疾病診斷的無(wú)創(chuàng)或微創(chuàng)生物標(biāo)志物，具有檢測(cè)包括癌癥在內(nèi)的許多病理狀況的潛力。
當(dāng)前基因組醫(yī)學(xué)的重點(diǎn)是發(fā)展基于個(gè)性化和精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)的檢測(cè)，所以使用體液（主要是血液和尿液）代替通過(guò)手術(shù)獲得的組織樣本進(jìn)行診斷的液體活檢正迅速受到關(guān)注，此方法方便且對(duì)患者傷害甚微。在液體活檢中主要分析循環(huán)腫瘤細(xì)胞（CTC）、游離DNA（cfDNA）和外泌體。外泌體因穩(wěn)定性高并易于從尿液或血液中收集，是開(kāi)展液體活檢的最佳候選者。
miRNA因在機(jī)體內(nèi)起著調(diào)節(jié)作用被認(rèn)為有診斷的生物標(biāo)志物的潛力，外泌體miRNA富集的變化可反映生理病理的改變。 腫瘤特異性循環(huán)外泌體miRNA已被開(kāi)發(fā)為肺癌的早期診斷生物標(biāo)記。據(jù)報(bào)道，miR-23b-3p，miR-10b-5p和miR-21-5p是非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）患者有希望的預(yù)后生物標(biāo)志物。
像miRNA一樣，外泌體也包含來(lái)自宿主細(xì)胞的蛋白質(zhì)，因此具有潛在的生物標(biāo)志物來(lái)源。通過(guò)質(zhì)譜分析外泌體的整個(gè)蛋白質(zhì)組已經(jīng)揭示了前列腺癌和膀胱癌中的各種生物標(biāo)志物。一項(xiàng)涉及276名NSCLC患者的研究確定了外泌體中NY-ESO-1、EGFR、PLAP、EpCAM和Alix是整體生存的蛋白質(zhì)生物標(biāo)記物。使用細(xì)胞外囊泡陣列（EV Array）系統(tǒng)，由血漿衍生的外泌體已成功用于評(píng)估多標(biāo)記模型，該系統(tǒng)由針對(duì)肺癌相關(guān)蛋白的37種抗體組成。該方法僅使用10μL血漿樣品即可進(jìn)行分析。除了miRNA、蛋白質(zhì)外，來(lái)自癌癥患者的外泌體lncRNA還被定義為新型腫瘤生物標(biāo)記物。

基于外泌體的診斷[1] 02外泌體作為藥物輸送系統(tǒng)
 
外泌體由于其表面具有多種粘附蛋白已經(jīng)成為基因治療的潛在載體，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。
與脂質(zhì)體制劑相反，外泌體是天然存在的分泌性膜囊泡，毒性較低，從它們?cè)隗w內(nèi)普遍存在可以推斷出其在體內(nèi)的耐受性很好。另外，外泌體固有的歸巢能力暗示了它們?cè)谒幬镞f送中的潛在效用。例如，源自黑色素瘤的外泌體優(yōu)先進(jìn)入前哨淋巴結(jié)，這種歸巢能力可以用作藥物的靶向遞送。
Alvarez-Erviti等人研究發(fā)現(xiàn)DC衍生的外泌體可將siRNA傳遞給小鼠的大腦，繼而推斷出外泌體加載的藥物或siRNA可以通過(guò)BBB。他們首先轉(zhuǎn)導(dǎo)DC以表達(dá)外泌體膜蛋白LAMP2B，該蛋白能與神經(jīng)元特異性RVG肽融合。純化的DC外泌體中裝有靶向BACE1（阿爾茨海默病的發(fā)病機(jī)理中的重要調(diào)控基因）的外源siRNA，然后將這些iExosome靜脈注射到小鼠體內(nèi)。這些外泌體特異性進(jìn)入大腦中的神經(jīng)元、小膠質(zhì)細(xì)胞和少突膠質(zhì)細(xì)胞，導(dǎo)致小鼠模型中BACE1基因敲低。這項(xiàng)研究證明了外泌體特異性全身遞送的可行性，更重要的是，該研究表明外泌體可以通過(guò)生物屏障，表明了基于RNAi的新型腦腫瘤、腦轉(zhuǎn)移瘤治療的可能性。
外泌體天然適于運(yùn)輸?shù)鞍踪|(zhì)、mRNA、miRNA、各種非編碼RNA、線(xiàn)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(zhì)（如親脂性小分子），已有研究將抗炎劑姜黃素、抗癌劑阿霉素和紫杉醇等裝載到外泌體囊泡中用于相應(yīng)疾病的治療�；�于外泌體的藥物遞送系統(tǒng)由于其內(nèi)源性在癌癥的治療中具有極大優(yōu)勢(shì)，能使得免疫原性和毒性最小化。例如，一些研究表明，與其他遞送系統(tǒng)相比，加載到外泌體中的阿霉素的治療功效大大增強(qiáng)，并且對(duì)主要器官系統(tǒng)（尤其是心臟）的不良影響明顯減少。
 
03外泌體作為癌癥免疫療法
 
最近，免疫檢查點(diǎn)療法在幾種癌癥類(lèi)型中的成功提高了人們對(duì)進(jìn)一步探索腫瘤中免疫失調(diào)的興趣，其中包括外泌體腫瘤免疫療法，有望誕生抗癌疫苗。
腫瘤來(lái)源的外泌體攜帶抗原，并已被用作針對(duì)腫瘤的免疫反應(yīng)的特異性刺激來(lái)源。Thery和他的同事在20年前的研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)愛(ài)潑斯坦-巴爾病毒轉(zhuǎn)化的B細(xì)胞釋放了包含主要組織相容性復(fù)合物（MHC）-II的外泌體，從而激活了CD4 + T細(xì)胞，而樹(shù)突狀細(xì)胞分泌的外泌體表達(dá)了MHC-I，從而激活了CD8+ T。隨后的研究發(fā)現(xiàn)，這些外泌體可以在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型以及人體臨床試驗(yàn)中誘導(dǎo)抗腫瘤免疫力，包括結(jié)腸直腸癌、轉(zhuǎn)移性皮膚癌和非小細(xì)胞肺癌等。在小鼠中，腫瘤來(lái)源的外泌體可以作為抗原遞送系統(tǒng)，并可以以CD4 +和CD8 + T細(xì)胞依賴(lài)性方式阻止自體腫瘤的發(fā)展。在I期臨床試驗(yàn)中，晚期非小細(xì)胞肺癌或轉(zhuǎn)移性黑色素瘤患者用樹(shù)突細(xì)胞衍生的外來(lái)體接種顯示出抗腫瘤免疫應(yīng)答和腫瘤消退。最近的證據(jù)表明，在惡性神經(jīng)膠質(zhì)瘤患者中，負(fù)載有腫瘤外泌體的樹(shù)突狀細(xì)胞有效地產(chǎn)生了針對(duì)自體腫瘤細(xì)胞的抗腫瘤反應(yīng)。
研究者認(rèn)為，腹水來(lái)源的外泌體與樹(shù)突細(xì)胞或腫瘤衍生的外泌體一樣有效，可敏化樹(shù)突細(xì)胞和主要的細(xì)胞毒性T淋巴細(xì)胞，從而在體外殺死自體腫瘤細(xì)胞。此外，從卵巢癌患者的惡性積液衍生的外泌體已經(jīng)制備并將進(jìn)行臨床試驗(yàn)。Dai及其同事發(fā)現(xiàn)，結(jié)直腸癌患者的腹水來(lái)源外泌體與粒細(xì)胞巨噬細(xì)胞集落刺激因子聯(lián)合可以有效地誘導(dǎo)晚期結(jié)直腸癌患者有效的CEA特異性抗腫瘤免疫力。
但是，腫瘤外泌體也表現(xiàn)出強(qiáng)烈的促腫瘤免疫反應(yīng)。腫瘤細(xì)胞衍生的外泌體可以抑制T細(xì)胞和NK細(xì)胞活化且促進(jìn)調(diào)節(jié)性T細(xì)胞功能，如攜帶PD-L1的癌細(xì)胞衍生的外泌體能抑制T細(xì)胞功能從而促進(jìn)腫瘤生長(zhǎng)。除了調(diào)節(jié)T細(xì)胞外，癌癥來(lái)源的外泌體還能抑制DC的活性并促進(jìn)骨髓來(lái)源的抑制細(xì)胞（MDSC）的擴(kuò)增。研究發(fā)現(xiàn)胰腺癌衍生的外泌體通過(guò)miR-203下調(diào)TLR4表達(dá)來(lái)抑制DC細(xì)胞因子。腫瘤細(xì)胞來(lái)源的外泌體也刺激巨噬細(xì)胞向促進(jìn)癌癥的M2期極化。例如，乳腺癌衍生的外泌體通過(guò)糖蛋白130 / STAT3信號(hào)傳導(dǎo)將巨噬細(xì)胞極化改變?yōu)镸2期。
因此，外泌體在癌癥中同時(shí)發(fā)揮免疫激活和免疫抑制功能。激活免疫的作用主要取決于外泌體的抗原呈遞，而外泌體的免疫抑制作用主要取決于其攜帶的配體，如蛋白質(zhì)和miRNA等，它們抑制細(xì)胞毒性T細(xì)胞的活性或促進(jìn)免疫抑制細(xì)胞增值。了解這兩種功能的潛在機(jī)制有益于靶向研究或利用外泌體治療癌癥。 04外泌體的抑制
 
外泌體水平升高通常與不同類(lèi)型的癌癥惡化相關(guān)，一些研究人員希望能通過(guò)降低腫瘤外泌體到正常水平來(lái)防止不良預(yù)后。
從這個(gè)角度出發(fā)，許多正在進(jìn)行的研究旨在通過(guò)調(diào)節(jié)外泌體生成分泌的過(guò)程或通過(guò)特異性靶向其成分抑制其與靶細(xì)胞的相互作用來(lái)調(diào)節(jié)外泌體的產(chǎn)生。
 
如今我們對(duì)外泌體機(jī)制和不同生理和病理?xiàng)l件下的功能的理解呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，雖然目前其生物學(xué)功能還未完全解析清楚，但研究者們?cè)谠S多領(lǐng)域均已對(duì)其進(jìn)行了深入探索。外泌體不是廢物顆粒，而是細(xì)胞間通訊的關(guān)鍵介質(zhì)，作為宿主細(xì)胞的衛(wèi)星，外泌體包含大量的生物信息，其功能超出了最初的預(yù)期，宿主細(xì)胞控制著外泌體的內(nèi)容物，從而改變了自己或其他細(xì)胞的命運(yùn)。其次，外泌體對(duì)腫瘤的進(jìn)展和轉(zhuǎn)移有著強(qiáng)烈的影響，可以通過(guò)外泌體預(yù)測(cè)轉(zhuǎn)移的部位并建立轉(zhuǎn)移前的生態(tài)位。
 
另外，腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體既可以通過(guò)促進(jìn)抗腫瘤免疫反應(yīng)來(lái)阻斷腫瘤的生長(zhǎng)，又可以通過(guò)減弱抗腫瘤免疫或促進(jìn)血管生成來(lái)誘導(dǎo)腫瘤的生長(zhǎng)。但在晚期，癌細(xì)胞衍生的外泌體顯示出比免疫激活強(qiáng)得多的免疫抑制作用，基于攜帶抗原的外泌體疫苗也正在臨床試驗(yàn)中。雖然將外泌體用于診斷以及治療的研究仍處于起步階段，但隨著對(duì)外泌體更深入的了解和系統(tǒng)評(píng)價(jià)，外泌體作為載體結(jié)合基因治療有著極大的臨床應(yīng)用潛力。
 
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