外泌体，药物精准传递的“物流系统“
作者｜摩西、审校编辑｜暖手同学
ID:cll-kingdomt细胞王国出品
║间充质干细胞源性外泌体：间充质干细胞通过旁分泌机制分泌的30-nm的微囊泡，能够借助所携带的蛋白质，microRNAs等生物活性物质拥有介导间充质干细胞的治疗效力，在多种疾病的治疗中发挥作用。║
在细胞通讯过程中，细胞分泌的大小在30～nm之间的外泌体具有负载“货物”并将其传递给靶细胞的能力。外泌体是细胞通讯重要的调节者，当疾病发生时，外泌体的组成会发生变化，在诊断和治疗方面均具有重要作用。外泌体作为药物的天然内源性载体具有独特优势，如其免疫原性低，在血液中的稳定性高，向细胞运输药物的效率高，和更强的增强渗透滞留效应(EFR)。目前，外泌体已经成功运载基因类药物、抗癌药物和抗炎症药物等其他类型药物。作为基因类药物载体，外泌体有助于同时提高转染效率和降低副作用。作为抗癌类和抗炎症类药物载体，外泌体可较好地保护药物免遭人体清除。
书接上回，在《连载｜间充质干细胞外泌体-如何辨别与获取》中，小编对外泌体的来源以及提纯方法进行了综述，在本文小编按照外泌体负载“货物”的种类综述外泌体作为药物载体的最新进展，并简要讨论构建外泌体药物运输系统所需考虑的外泌体的载药种类、载药方式以及载药系统的使用方式等关键因素，对外泌体药物运输系统的影响，最后展望外泌体药物运输系统临床应用所面临的挑战和可能的解决途径。
￤外泌体可作为药物投递载体
传统药物往往存在水溶性差、易被人体快速清除、生物相容性差、体内分布不理想和向细胞渗透能力低等缺陷，这些问题在一定程度上限制了它们的临床应用［11，12］。药物投递系统就是要解决上述一个或多个问题以达到增加药物的安全性和效果的目的。外泌体作为药物载体进行药物运输有独特的优势，主要体现在：
（１）当使用自源外泌体时，外泌体引起的有害免疫反应极低；
（２）外泌体在人血液中的稳定性好；
（３）向细胞转运“货物”的效率高；
（４）外泌体运载药物时具有一定的靶向性；
（５）外泌体直径在30～ｎｍ之间，因此可以很好地利用增强渗透滞留（EPR）效应［1，11，13～15］，有选择性地渗入到肿瘤或者炎症组织部位。
如下图所示，正常组织附近的血管，内皮细胞排列相对紧密，因而外泌体几乎不会通过血管渗透出去；而肿瘤组织附近的血管，内皮细胞间隙大，外泌体可通过细胞间间隙透出血管，并滞留于肿瘤组织处，从而实现对肿瘤的被动靶向作用。
泌体利用EPR效应对肿瘤的被动靶向
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参考自：[14]
01外泌体作为药物载体的要素
外泌体作为药物载体的要素见下表。迄今为止，人们设计的作为药物载体的外泌体所载的“货物”主要包括基因类（miRNA、siRNA、mRNA等）［17，18］、抗癌症药物类（紫杉醇，阿霉素等）［19，20］以及抗炎症药物类、能增强免疫的抗原和蛋白质［10，21，22］等其他类型药物。外泌体的表面存在区别于普通合成脂质体的复杂而特殊的蛋白及磷脂双分子层结构（下图），该结构不仅有利于外泌体对所负载的药物的有效保护，更可使其避免被网状内皮系统捕获，获得更长的体内循环时间，实现被动靶向效应；更重要的是使外泌体易于与受体细胞融合，从而将药物释放到受体细胞内。外泌体的这种天然结构特点决定了细胞对其所负载药物的接收明显强于其他载体。
外泌体的结构
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参考自：[2，3]
目前，将“货物”载入外泌体中主要有以下几种方法：
（１）对母代细胞进行化学转染或“货物”与母代细胞共混，使母代细胞分泌出的外泌体载有“货物”［18，23］。化学转染母代细胞的方法通常是利用商业化的转染剂对母代细胞进行转染，使基因在母代细胞内表达，从而使其分泌的外泌体也含有该基因。这种方法由于缺乏安全而有效的基因运载体，存在转染效率低和基因表达效果差的缺陷［2］。而“货物”与母代细胞共混的方法则要求药物对母代细胞的*性不能过大［19］，导致其普适性不高。
（２）直接化学转染外泌体或药物与外泌体共混培养［10，24，25］。直接化学转染外泌体可用于负载投递基因类药物，但该法不能将外泌体和转染剂很好分离，以至于在应用外泌体时，无法说明是外泌体还是转染剂在发挥作用，并且这种方法也不能保证基因类药物全部进入外泌体内而不是黏附在外泌体表面［24，25］。
（３）电穿孔［16］。该方法的原理是对外泌体施加一个外部电场，外部电场的能量超过外泌体磷脂双分子层所能承受的能量，从而击穿磷脂双分子层，产生一个瞬间的、可修复的小孔，将各种小分子在电场力作用下导入外泌体中［2，26］实现药物的负载。电穿孔法的参数容易控制，同时也可以避免转染外泌体法的问题，因而在临床应用上具有广阔的应用前景。
02外泌体负载基因类药物
基因治疗是一种通过修复有缺陷的基因从而治疗疾病的方法［31］，有希望治愈一些难以医治的疾病，比如癌症、艾滋病、心血管疾病、囊胞性纤维症、X连锁重症联合免疫缺陷等［32～43］。基因治疗的关键是将基因运送到目标细胞的细胞内，并使其长期表达。但基因在体内易降解，因而需要一个有效的基因运输载体来完成这个目标。
外泌体药物运载系统的组成部分
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目前，在基因治疗中用于承载基因的载体主要是病*类载体和非病*类载体［24，25，32，44］。病*载体的转染效率高并可以使转入的基因长效表达，但病*载体的使用往往存在着危险性大、容易引起免疫反应和靶向性差的问题［24］。非病*载体虽然相对安全，但其转染效率低［32，45］，这些问题在一定程度上限制了基因治疗的临床应用。因此，迫切需要一种新型的，既能满足副作用小、安全高的要求又具有高效转染能力的载体。
外泌体由于在细胞通讯的过程中可以携带基因［1，4，11］，引起了基因治疗研究者的广泛
