再生医学新宠,抗衰+治病两手抓!凭什么是外泌体?
随着再生医学的飞速发展,外泌体作为细胞间通信的关键媒介,正成为生物医学领域的新宠。从抗衰老到疾病治疗,外泌体的潜力被不断挖掘,吸引了无数科研机构和企业的目光。今天,我们就来深入探讨外泌体的神奇世界,看看它如何成为再生医学中的“明星分子”。
外泌体(Exosomes)是一种直径约30-150纳米的细胞外囊泡,由细胞内核内体膜向内出芽形成多囊泡体后,与细胞膜融合释放到细胞外。它们携带蛋白质、脂质、核酸(如mRNA、miRNA)等重要生物分子,在细胞间传递信息,调控多种生理和病理过程。外泌体不仅存在于血液、尿液等体液中,还广泛参与免疫应答、组织修复等生命活动。
根据来源和功能,外泌体可分为以下几类:
根据细胞来源:外泌体主要可分为天然外泌体、工程化改造外泌体和人工合成外泌体。
根据功能: 外泌体可分为治疗性外泌体和诊断型外泌体,前者用于疾病治疗或再生医学;后者主要作为生物标志物用于疾病检测。根据疾病的治疗作用方式,外泌体既可以自身作为药物用于疾病的治疗,也可作为递送工具,将药物送至患处,起到治疗疾病的效果。
外泌体在多个领域展现出巨大潜力,主要聚焦于再生医学,疾病治疗以及药物递送三个领域。
再生医学:
外泌体能够通过传递蛋白质、mRNA和miRNA等生物活性分子,有效促进皮肤、骨骼、软骨及神经等组织的修复与再生。它们通过改善细胞微环境、增强抗氧化能力并促进胶原蛋白生成,在延缓皮肤老化方面表现出显著潜力。
目前,外泌体技术在皮肤修复、抗衰老及骨关节修复等领域已实现广泛应用,尤其在医美护肤方向成为市场新热点,目前韩国ExoCoBio(ASCE+™、EXOMAGE™、CELLTWEET™)、三禾医疗(奥永丽)、远想生物(凝光E.R.T)、捍马医疗(奥本源)、天津外泌体科技(牛奶外泌体原料+Y3)、佰傲医学(芙媄逸、绽媄娅、秘零)等多家企业的产品都陆续商业化,充分展现出外泌体在皮肤再生和抗衰老领域的广阔前景。
疾病治疗:
外泌体在癌症免疫治疗、神经退行性疾病和自身免疫性疾病等领域展现出突破性进展,其作为天然载体能够高效递送肿瘤抗原、免疫调节分子或siRNA,有效激活抗肿瘤免疫反应并精准调控肿瘤微环境。
目前多项外泌体疗法已进入临床阶段,例如Aegle Therapeutics的首个FDA批准干细胞外泌体疗法已进展至II期临床,用于糖尿病足溃疡治疗;
Evox Therapeutics的ExoFlo于2023年上市,用于急性呼吸窘迫综合征;Capricor Therapeutics的StealthX™外泌体疫苗作为全球首款进入人体试验的外泌体疫苗,已启动I期临床,靶向SARS-CoV-2病毒蛋白;
此外,天津外泌体科技开发的口服新冠mRNA疫苗、安龄生物及Innovex Therapeutics等企业的研发项目也进一步拓展了外泌体在传染病疫苗领域的应用前景。
药物递送系统:
工程化外泌体是通过基因或化学方法改造的天然载体,可高效递送小分子、核酸、蛋白等多种活性物质,具有靶向性强、载药效率高和体内循环稳定等特点。目前该领域尚无产品正式获批,多处于临床II期研究阶段。
代表性进展包括:韩国Codiak BioSciences公司推出的ExoCap,以外泌体包裹抗癌小分子药物,实现肿瘤靶向治疗;艾码生物将编码特定HTT siRNA的质粒注射到体内,以肝脏为反应器合成HTT siRNA和自组装成分泌性外泌体,从而降低亨廷顿病致病蛋白的表达,实现对亨廷顿病患者的治疗;
思珀生物的首发管线COLA1-EV,通过工程化外泌体递送胶原蛋白mRNA至皮肤细胞,促进胶原再生,目前已获得国内首个人体临床试验伦理批件,为皮肤抗衰提供创新生物疗法。
外泌体的生产工艺流程主要包括上游制备、下游纯化与质控三大环节。
上游过程始于细胞培养,通常选用间充质干细胞或工程化细胞系(如HEK293)进行大规模扩增,并在特定条件下诱导外泌体的分泌。细胞经预处理后提高外泌体中目标基因或治疗性分子的负载量。随后通过离心、过滤等方法收获培养上清液。
下游阶段则包括纯化、制剂、灌装及储存运输:常用超速离心、尺寸排阻色谱、聚合物沉淀等技术分离外泌体,再经超滤、亲和层析等方法进一步去除杂质蛋白和非目标囊泡,最终将其制剂为符合临床要求的产品,并在严格控制条件下进行冷冻储存和冷链运输。
为提高外泌体的治疗适用性,常通过工程化策略增强其靶向性和药物递送效率。
工程化改造可分为“前载”(在生产细胞系阶段通过基因工程手段修饰供体细胞,使分泌的外泌体天然携带目标蛋白或核酸)和“后装载”(在提取后通过电穿孔、共孵育、超声等方法将治疗性分子如小分子药物、siRNA、mRNA 封装至外泌体内)两类方式。
这些策略不仅可改善外泌体对特定组织或细胞的靶向能力,还能有效保护荷载药物免于降解,增强药效并降低系统性毒性。整个生产流程需严格进行质量控管,通常借助电镜观察形态、NTA(纳米颗粒跟踪分析)检测粒径分布、Western Blot 标志物检测(如CD9、CD63、CD81)等功能表征,确保外泌体产品的一致性、纯度及安全性。
在外泌体生产过程中,有效去除宿主细胞来源的DNA、RNA等杂质是保障产品安全性和有效性的关键环节。全能核酸酶作为一种高效降解所有形式DNA和RNA的酶制剂,被广泛应用于外泌体纯化工艺中,其主要作用包括:
降低样品粘度:
通过高效降解核酸,显著降低样品粘度,有利于后续纯化操作的进行;
提高产物纯度:
彻底去除核酸类杂质,减少由外源核酸引起的免疫原性风险;
增强产品稳定性:
核酸的去除有助于提升外泌体制剂的稳定性,使其更适于长期储存与实际应用。
引入全能核酸酶处理可显著提高外泌体的最终产量与纯度,为其临床应用提供坚实保障。
在相关酶制剂产品中,翌圣生物推出的GMP级别全 能核酸酶及耐高盐全能核酸酶具有以下特点:采用E.coli表达体系纯化生产,无动物源成分,无抗生素残留;严格控制宿主蛋白、核酸残留、内毒素及潜在病原体,产品质量符合药用要求;全生产过程严格遵循GMP质量管理规范,确保原辅料与工艺可充分追溯;相关产品已完成美国FDA DMF II类备案,为生物制药企业提供合规可靠的原料酶选择。
参考文献:
[1]doi: 10.1161/CIRCRESAHA.123.323054. Epub 2024 Jun 20. PMID: 38900854


