初识外泌体

来源：作者：人气：-发表时间：2024-03-05 09:41:00【大中小】

一、什么是外泌体？

外泌体（Exosome）是细胞分泌的一种细胞外囊泡，直径约为30-150 纳米（nm）^[1]。人体中几乎所有类型的细胞均能产生外泌体，外泌体遍布我们全身，存在于血液、尿液、脑脊液、唾液、乳汁、精液、腹腔积液、关节滑液等生物体液中。外泌体携带有多种蛋白质、脂类、DNA和RNA等重要信息，因此通过外泌体的转移能够实现细胞间的物质运输和信息传递。

二、为什么它们受到关注，它们有什么作用？

外泌体因其在细胞生物学中的作用，以及其潜在的治疗和诊断应用而受到普遍关注。人们最初认为，外泌体只是细胞的废物，然而现在人们知道它们的功能已经超出了清除废物的范围。外泌体代表了一种新的细胞交流模式，对健康和疾病的一系列生物过程做出了贡献^[2],

了解外泌体与疾病的发生发展关系，深入探索与之相关的分子机制，将有助于疾病的诊断和治疗，可为临床治疗疾病提供新靶点，设计药物提供新思路。

三、外泌体主要研究成果时间进程^[3]

四、如何获得外泌体？

在外泌体研究中，外泌体的提取起到关键作用，外泌体提取的好坏直接影响后续实验。

外泌体的获取方法:超速离心、密度梯度离心、超滤、免疫磁珠抗体捕获、PS亲和磁珠法，多聚物沉淀法、微流控芯片法以及商用试剂盒等。

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五、外泌体有哪些应用？

5.1诊断和预后的分子标志物

外泌体存在于所有生物液体中，并由所有细胞分泌，因此外泌体可以作为疾病诊断的无创或微创生物标志物，检测包括肿瘤在内的许多病理状况^[4]。

一些研究表明，在外泌体中可以发现少量的DNA、RNA等在以在肿瘤检测中提供诊断或预后潜力。大量研究发现，肿瘤细胞来源的外泌体中含有大量特异性miRNA，且生化性能稳定易于保存，可以作为胰腺癌、结直肠癌等肿瘤早期诊断的标志物。肿瘤特异性循环外泌体miRNA已被开发为肺癌的早期诊断生物标记。外泌体也包含来自宿主细胞的蛋白质，因此也具有潜在的生物标志物来源。除了miRNA、蛋白质外，来自癌症患者的外泌体lncRNA还被定义为新型肿瘤生物标记物。外泌体能够捕获复杂的细胞外和细胞内分子，用于全面的诊断检测，外泌体上的表面蛋白也有助于它们的捕获和富集^[5]。

5.2 用于治疗

外泌体在治疗领域中也具有重大的意义，科学家们已经发现外泌体对肿瘤生长的影响可体现在其抗肿瘤免疫、免疫功能抑制和肿瘤免疫逃逸方面，它们可通过促进肿瘤细胞发展、侵袭和转移，促进肿瘤的血管新生以及肿瘤免疫调节来影响肿瘤的发展，甚至可以增强肿瘤耐药。所以，我们可以针对其特定功能开发相应的疗法。例如，肿瘤细胞来源的外泌体通常包含一些肿瘤抗原，可以使抗原递呈细胞激活，故而外泌体可用于肿瘤疫苗的开发，且一些研究发现此类肿瘤疫苗具有很好的可行性和安全性。

据不完全统计，通过梳理全球近50家外泌体企业的相关业务，外泌体相关企业主要集中布局在肿瘤（30%）、脑部疾病（16%）、肺部疾病（7%）、肾部疾病（3%）、肝脏疾病（5%）、皮肤病（5%）、以及基因治疗/罕见病（13%）、疫苗开发（13%）、医美修护（8%）等九个领域^[6]。

5.3 药物载体

外泌体作为药物运输的载体具有独特的优势。其纳米级尺寸、稳定性、生物相容性、通透性、低毒性和低免疫原性等优点，成为研究人员开发药物运输载体的理想对象之一。外泌体的尺寸分布能够增强渗透滞留效应，从而有选择性地深入肿瘤组织；其外层磷脂双分子层可以保护内容物不受各种生物酶的影响，维持各种生物分子的活性；外泌体普遍存在于各种体液和组织中，体积小，结构、组成与细胞膜类似，有较好的生物相容性，可以避开免疫系统深入组织内部；当采用内源外泌体时，能明显降低其他药物载体可能引起的有害免疫反应；除此之外，某些细胞来源或经特殊修饰过的外泌体具有良好的特异性，可以与特定的器官或组织结合。因此，载药成为外泌体研究的一个重要分支，具有良好的应用前景^[4]。

5.4 组织修复再生和医学修复

外泌体可作用于伤口皮肤，有效促进成纤维细胞的增殖和迁移，促进胶原再生，进而促进皮肤伤口愈合，还可以激活内皮细胞中多种信号通路，诱导血管新生。

MSC（Mesenchymal Stem Cells，间充质干细胞）来源的外泌体可以激活损伤部位的细胞修复、募集内源性干细胞产生保护或再生机制，改善局部缺氧微环境，还可以通过增加胶原沉积、促进血管生成、减少纤维化和抑制炎症反应等，对组织进行修复。值得一提的是，外泌体还开始逐渐应用于毛发管理领域，帮助改善脱发问题^[7]。

5.5外泌体在医美中的应用

外泌体在功能性护肤和抗衰、再生修复等轻医美项目中较为火热，比如在减小肌龄、改善肤质和改变肤色三大方面均有亮眼表现，应用项目颇为广泛。与玻尿酸相比，外泌体在抗衰领域对细胞刺激和再生的效果更好，且对皮肤的损伤程度小、过程中的疼痛程度更低。相比少女针、童颜针等，外泌体似乎更亲和、更安全^[7]。

5.6 外泌体牵手类器官开拓新的治疗思路

应用案例一^[4] 文献Cerebral-Organoid-Derived Exosomes Alleviate Oxidative Stress and Promote LMX1A-Dependent Dopaminergic Differentiation：研究比较了脑类器官外泌体（OExo）与间充质干细胞外泌体（CExo），发现OExo与CExo具有相似的神经保护作用。研究表明OExo在治疗帕金森病等神经退行性疾病具有潜力。

应用案例二^[4] 文献：Inflammatory Response and Exosome Biogenesis of Choroid Plexus Organoids Derived from Human Pluripotent Stem Cells 本研究利用hiPSC在体外构建ChP类器官，并评估其炎症反应时外泌体的生成。研究发现当wnt通络的激活时可上调炎症反应。这为治疗阿尔茨海默病和缺血性中风等神经系统疾病提供新的思路。

应用案例三^[4] 文献：Intravitreal Administration of Retinal Organoids-Derived Exosomes Alleviates Photoreceptor Degeneration in Royal College of Surgeons Rats by Targeting the Mitogen-Activated Protein Kinase Pathway

研究人员从人hiPSC生成视网膜类器官（ROs），ROs在条件培养基中分化60天之后提取外泌体（Exo-ROs）。随后将Exo-RO溶液玻璃体内注射到大鼠的眼睛中。玻璃体内Exo-RO给药减少了RCS大鼠的光感受器凋亡，防止了外核层变薄，并保持了视觉功能。推测Exo-ROs可能是一种通过靶向MAPK信号通路延缓视网膜变性的潜在新策略。

类似的案例还有很多，这里就不一一列举。

六、目前外泌体应用有哪些局限性？

l 外泌体的提取方法金标准仍然是差速离心法，但这种方法费时费力且提取效率较低，难以进行临床推广和应用；而商业化的试剂盒质量参差不齐，往往导致提取物杂质过多，且其售价较高

l 外泌体的定量是采用颗粒浓度定量，蛋白浓度定量，亦或是核酸浓度定量，目前仍存有争议

l 由于传统的内参并不适用于外泌体，在实时荧光定量PCR检测靶分子含量时内参的选择尚没有统一的标准

l 外泌体分子标志物的研究还处于初级阶段

l 目前外泌体研究的整个流程中成本都很高^[3]

七未来展望

外泌体富含蛋白质、核酸等生物活性物质，在细胞间交流中发挥着重要的作用，在肿瘤诊断、治疗中具有重要的意义，是目前研究的热点。

但目前对外泌体的鉴定无统一的标准，仍需要探索外泌体鉴定的“金标准”。如何标准化分离、纯化和定量外泌体，仍然需要进行更多的研究与实践。

总之，外泌体是目前生物医学领域研究的重点热点，相信随着外泌体工程和生产工艺的进步，外泌体治疗的临床应用将成为可能，外泌体有望成为人类对抗疾病的新手段。

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