外泌体是脂质双分子层膜包裹的纳米级胞外囊泡，由大多数真核细胞分泌，其独特的特性──固有稳定性、低免疫原性、生物相容性和良好的生物膜穿透能力──使它们能够作为高效的天然纳米载体发挥作用。此外，外泌体是临床诊断中至关重要的生物标志物来源。来自的研究人员通过汇总美国化学文摘社（CAS）的研究数据，对外泌体这种天然的“脂质体”在药物递送和疾病诊断中的价值进行了综述，为了解外泌体临床应用领域现状提供了有用的资源。相关研究以“Exosomes─Nature's Lipid Nanoparticles, a Rising Star in Drug Delivery and Diagnostics”题发表于11月10日的ACS Nano杂志上。
有效的药物靶向递送是目前药物在疾病治疗中的瓶颈问题。为了提高药物治疗效果，人们开发合成了许多药物纳米载体，完善了药代动力学和药效学，同时降低毒性和副作用。许多智能人工给药系统，如各种功能化的、刺激响应的、靶向脂质或聚合物纳米载体已经被开发，以改善给药系统的关键特征，如血流循环时间、生物分布、细胞相互作用和药物加载和释放。然而，合成给药系统仍然遇到许多挫折，如载体的非特异性药物靶向性和毒性、免疫原性和疗效不理想等。脂质纳米颗粒（LNPs）已被认为是保护、运输和运送各种药物和疫苗到细胞的良好载体。脂质体是一种早期的脂质纳米颗粒，是一种灵活、资源丰富的纳米药物递送系统，可以显著提高药物的药代动力学。通过将药物包裹在脂质体中，脂质体可以防止药物稀释和降解或在血液中失活。脂质纳米颗粒技术与其他纳米技术平台一起用于给药，提高了传统药物载体系统的效率、选择性、停留时间和生物分布，同时减少了它们的缺点。然而，脂质纳米载体的临床应用经历了许多困难，如生物利用度低、毒性、血液中易被去除或刺激先天免疫反应。在脂质体被发现近20年后，科学家发现类似的脂质囊泡在生物体中也能自然形成，即细胞外囊泡（EV），它们从细胞中分泌并作为正常生理或某些病理过程的一部分。基于EV的起源和大小，以及目前对其生物成因的理解，可以被分为外泌体（直径约30-150 nm）、微泡 （100 nm-1 μm）及凋亡小体（50 nm-5μm）。外泌体在大多数真核细胞的核内体中产生，随后通过与细胞生物膜的融合在细胞外空间释放。外泌体已被证明提供了细胞间有效通信和信号传递的手段，包括蛋白质、脂类和核酸等生物活性分子在细胞间和跨越生物屏障的运输。外泌体的这些理化性质是它们用作药物输送和诊断领域的原因。然而关于外泌体生理学的研究目前还不够深入。在外泌体被发现后，人们意识到外泌体与脂质体非常相似，实际上是脂质体更复杂的版本，但源于生物系统。尽管有明显的相似之处，外泌体表现出一定的优势，这使它们成为较好的药物传递载体。外泌体的脂质组成中富含非片层形成的脂质，这可能使它们的脂质双分子层产生有利的曲率，这已被证明有利于药物输送。此外，外泌体脂质双分子层是高度不对称的，这可能特别有利于它们与质膜，特别是与靶细胞质膜的相互作用。脂质体通常不含蛋白质，但在外泌体中发现了大量的整体和外周膜蛋白，这是它们在药物输送中应用的另一个有利特征。因此，外泌体比脂质纳米颗粒更适合作为潜在的药物载体。根据美国化学文摘社CAS Content Collection的一项搜索（下图），与外泌体应用于药物传递的相关文献（包括专利和期刊文章）的数量显著超过了脂质纳米颗粒。
为了提高外泌体的传递效率，科学家从脂质体的开发中吸取了宝贵的经验教训。在脂质体/脂质纳米颗粒的生产和药物装载中发现的各种有用和显著改进的技术，如超声、挤压、冻融循环、微流体和其他，已经成功地应用于外泌体。功能修饰显著提高了脂质体的效率，也被发现在外泌体中可用。其中最值得注意的包括通过表面附着的配体靶向细胞上的特定受体，并覆盖生物兼容的惰性聚合物，如聚乙二醇，使载体对吞噬细胞隐形（聚乙二醇化），大大延长其循环半衰期。外泌体作为一种天然载体平台，还有一些其他优势。例如，外泌体起源于生物系统，其成分在输送过程结束时很容易被代谢和排出体外；外泌体产生的免疫反应很小；外泌体克服了传统胶体传递系统的障碍，特别是血脑屏障(BBB)，以及对蛋白质和RNA等难以传递的分子的有效性。外泌体的另一个特别有前景的临床应用是在诊断方面。研究表明，外泌体含有与癌症和许多其他疾病有关的蛋白质和核酸，如神经退行性、代谢性、感染性、炎症性和其他疾病，可以从容易获得的体液中获得，如血液和尿液，因此是诊断应用的合适靶点。在这项综述里，研究人员总结了外泌体在给药和诊断方面的研究进展。研究人员汇集了CAS文献数据集的内容，对最近关于外泌体在治疗和诊断学应用的研究进行全景概述，以提供对该领域研究进展的洞察。综述讨论了外泌体的组成和途径，从它们的生物生成和从宿主细胞的分泌到受体细胞的摄取，评估了外泌体分离和纯化的方法，它们在治疗和诊断中的临床应用，它们的开发管线、公司的探索目标、旨在治疗的疾病的分类、研究发展阶段和出版趋势。研究人员希望这篇综述将有助于了解目前外泌体在医学应用领域的知识，并努力进一步解决剩余的挑战。参考文献： Exosomes─Nature's Lipid Nanoparticles, a Rising Star in Drug Delivery and Diagnostics. ACS Nano. 2022;10.1021/acsnano.2c08774.
