外泌体：基因和药物递送的新载体

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From：Exosomes as novel bio-carriersfor gene and drug delivery

外泌体是磷脂双层囊泡，可以由大多数的细胞（包括B细胞、T细胞、DC细胞、巨噬细胞、神经元、胶质细胞、大多数肿瘤细胞和干细胞等）产生。外泌体的粒径在40~120nm之间。作为胞外小泡的一种，当多泡体与质膜融合时，外泌体被分泌到细胞外（图2）。最近，越来越多的证据表明，在生物体内遗传物质转移的自然途径中，外泌体可以在细胞之间传递丰富的物质。外泌体输送到受体细胞是介导细胞行为变化的关键步骤。此外，它们在细胞间通讯中也发挥着重要作用。由于这些特性，外泌体有望被用作药物和基因递送的载体。

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实现药物或基因的传递，重要的是载体类型。外泌体载体综合了细胞药物递送和纳米技术的优势。与细胞疗法相比，外泌体更容易储存，并且可以降低安全风险。可以从患者体液或细胞培养物中分离出外泌体，经修饰后转移回患者体内。

世界第一个外泌体 I 期临床试验表明了，大规模外泌体生产的可行性和外泌体给药的安全性。此外，运输功能性siRNA和miRNA以及蛋白质的外泌体还可能对许多疾病具有治疗前景。

外泌体的药物递送的几个优点：

• 外泌体在血液中表现出更高的稳定性，能够在生理和病理条件下在体内进行长距离传递。

• 外泌体具有亲水性核心，适合容纳可溶性药物。

• 外泌体是纳米级的，并携带细胞表面分子，具有克服各种生物屏障的能力，并且具有天然的靶向能力。

• 外泌体的免疫原性非常低。

▉  孵化

将药物与外泌体结合的最简单方法可能是共孵育。将紫杉醇（PTX）与间充质干细胞一起孵育产生了负载PTX的外泌体，这些外泌体表现出显着的抗肿瘤作用。

▉  电穿孔

在1000kV 电压下，电穿孔药物和外泌体的混合物5毫秒，成功地将药物装载到外泌体中。然而，这会加剧外泌体聚集的可能性。所以有必要确保外泌体均匀分散，以保证其在体内的功能，并增强其在储存期间的稳定性。

▉  超声

处理药物-外泌体混合物。通过超声处理可以有效地将药物装载到外泌体中。考虑到大小、Zeta电位和载药量，超声处理后外泌体膜的结构和含量没有显著变化。此外，外泌体药物制剂在各种条件下保持了一个多月的稳定性。与其他纳米颗粒相比，载药的外泌体被大量吸收。它们还可以克服P-糖蛋白（P-gp）介导的药物外流，从而提高耐药肿瘤的治疗效果。

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外泌体起源于晚期内吞室，可扩散到细胞间液中。外泌体可以通过快速融合或内吞作用运送物质。当外泌体到达特定受体细胞后，外泌体表面分子与膜受体结合（包括细胞间粘附分子，淋巴细胞功能相关抗原1和TIM1）。最后，外泌体内容物被释放到靶细胞中。外泌体可能通过三种潜在机制被靶细胞吸收：

• 通过细胞膜的简单融合、
• 内吞作用
• 通过特定表面配体激活靶细胞。外泌体中的一些蛋白质成分可能有助于形成保护性外壳以及稳定的囊泡结构，并可能携带靶向信息。

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外泌体的一个关键问题是，如何获得高产量纯外泌体的。这主要是由于哺乳动物细胞释放的外泌体数量相对较低。此外，外泌体的纯化很麻烦。有几种方法可以从细胞培养上清液或生物液体（如牛奶、尿液、血浆、羊水、唾液和脑脊液）中分离外泌体（见表1）。这些方法各有优缺点。

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为了获得高产量的纯外泌体，第一，应该是拓展外泌体来源。第二，努力将细胞和纳米载体的特性结合起来。第三，能够增强装载各种货物的能力和靶向能力。因此，许多研究人员致力于开发合适的方法来修饰外泌体以装载药物或基因。

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外泌体作为一个新的研究热点，由于体内分布的广泛性和获取的便捷性，已成为疾病诊断治疗的潜在有效方式，有着光明的前景。尽管，利用外泌体作为药物或基因递送载体仍处于起步阶段。我们相信，随着外泌体研究工作的深入，外泌体治疗可能最终药物或基因传递领域有重大突破。