外泌体前沿综述：形成机制、治疗靶向与创新应用

大小：直径约30~150 nm，比微泡小；

密度：密度约为1.13~1.19g/ml；

结构：双层膜囊泡状结构小体；

数量：人体由40万亿-60万亿个细胞组成，平均每个细胞产生1000~10000个；

细胞源：人体中几乎所有类型的活细胞均能产生外泌体；

异质性：同一种细胞分泌的外泌体，也会存在功能区别；

分布：外周血、尿液、唾液、乳汁、腹水、羊水等体液中；

产生：外泌体由细胞直接分泌。

外泌体microRNA（miRNA）是研究最广泛的小分子之一，因其稳定性高，可调节多个靶基因表达，且已证实可作为多种疾病的诊断标志物，参与细胞分化、增殖和凋亡的调控。

例如，外泌体miRNA是心脏结节病的标志物，全转录组测序可鉴定多发性硬化症相关分子标志物。

2016年研究通过基因测序及MTT试验，发现卵巢癌细胞及相关成纤维细胞（CAF）和脂肪细胞（CAA）外泌体中的差异miRNA，其中miR21通过靶向APAF1促进卵巢癌细胞耐药性，揭示了miRNA调控卵巢癌细胞基因表达的机制。

目前外泌体循环RNA（lncRNA）已经成为早期癌症检测的有效分子标志物，以及早期癌症治疗的有效治疗靶点。

2018年Molecular Cancer发表了一篇研究报道，作者通过分离早期胃癌患者和正常人的外泌体，首次通过lncRNA测序、外泌体lncRNA诊断能力分析等手段，筛选出外泌体lncRNA可以做为潜在的早期胃癌生物标志物。

除此之外，2019年EBioMedicine期刊上作者发表了一篇文章，是关于外泌体circPTGR1可以降低miR449a–MET相互作用，破坏肿瘤细胞稳定性，有望可以作为肝癌的早期检测的标志物和治疗靶点。

近日，在《Stem Cell Research & Therapy》中的一篇文章中，研究人员表示，外泌体是一种极具潜力的无细胞治疗工具。

文章中指出，间充质基质/干细胞（MSC）由于其强大的免疫调节和再生特性而广泛用于细胞治疗。它们的旁分泌活性是有助于其功效的最重要特征之一。

MSC-Exos正在成为一种有前途的无细胞治疗工具，越来越多的临床研究开始评估MSC-Exos在不同疾病中的治疗效果。

相比于传统的干细胞疗法，外泌体治疗可应用范围十分广泛，对心血管疾病、呼吸系统疾病、癌症、慢性肾病甚至炎症性肠病等，可作为一种未来新的治疗策略。外泌体仅有30-150纳米，在进入人体后可以有效地转移到特定组织，而不会在微血管中聚集，避免了因给药细胞引起栓塞的可能性。

随着研究深入，外泌体展现出与干细胞类似的心脏保护功能，包括促进血管生成、减少细胞凋亡及应激损伤。其稳定性佳，较少引发受体细胞突变和免疫排斥，成为心血管疾病治疗的潜在有效手段，相关机制研究正成为热点。

《BioMed Res》杂志的一项研究显示，间充质干细胞外泌体可抑制缺血性心脏病模型大鼠的心脏纤维化和炎症，显著改善心脏功能。伊斯法罕医科大学最新临床研究（NCT03384433）则聚焦于携带miR-124的间充质干细胞外泌体对缺血性心脏病的治疗效果。

2022年3月，《J Physiol》在线发表研究，揭示外泌体与心血管疾病（CVD）、癌症、肾脏疾病及炎症性疾病等多种疾病的病理生理学相关。

循环外泌体可作为病理过程的诊断和预后生物标志物，尤其含miRNA的外泌体，可用于心肌损伤、卒中和内皮功能障碍的诊断与预后。外泌体还具备治疗潜力，可作为载体靶向递送治疗性分子，如保护性miRNA。

目前，转染技术正开发用于加载外泌体所需成分，以实现宿主细胞或组织中的上调。这些进展有望助力早期检测、监测疾病进展及靶向药物递送，外泌体或将成为未来医疗改善疾病管理与治疗的关键工具。

COVID-19系由2019年发现的冠状病毒SARS-CoV-2引发的呼吸道疾病，其感染源于冠状病毒科β冠状病毒属的RNA遗传物质。除细胞因子风暴外，免疫系统的极端反应在SARS-CoV-2所致急性呼吸窘迫综合征（ARDS）中起关键作用。

外泌体因能调节抗炎细胞因子浓度并促进免疫细胞转化为再生分泌体，可协调炎症与再生过程，在抗击新冠肺炎中发挥关键作用。外泌体雾化吸入法通过鼻腔吸入，可修复肺部损伤并抑制免疫系统风暴，实现系统性治疗。

2021年8月，瑞金医院呼吸与危重症医学科瞿介明教授团队首次验证了经雾化吸入异体人源间充质基质细胞外囊泡的临床应用可行性及安全性，研究成果发表于国际顶级期刊《Journal of Extracellular Vesicles》（IF：25.841）。

2021年，发表在《Stem Cells and Development》上的一文指出，间充质干细胞来源外泌体治疗重症新冠肺炎患者成效显著，康复率高达71%。外泌体具有安全性、恢复氧合、下调细胞炎症因子和重建免疫系统功能等优点，是一种很有前途的新冠肺炎治疗候选药物。

2022年5月，有武汉、上海、北京三地学者共同发文，证实将干细胞外泌体以雾化形式吸入，能显著改善重症新冠肺炎患者的肺部损伤。国内外众多医学研究团队都对间充质干细胞及其外泌体治疗重症COVID-19引起的呼吸窘迫和肺病问题的有效性和安全性做了研究和探讨。

自身免疫性疾病中，免疫系统错误攻击健康体细胞；炎症性肠病则是免疫系统对肠道微生物环境变化等触发因素过度反应，致持续炎症与组织损伤。

近年研究表明，MSCs（间充质干细胞）的免疫抑制特性已在炎症与自身免疫疾病的临床前及临床试验中获证实，其免疫调节作用主要源于旁分泌途径，对先天与适应性免疫反应的不同效应细胞有显著抑制作用。

此外，包括多发性硬化症（MS）、系统性红斑狼疮（SLE）、Ⅰ型糖尿病（T1DM）、类风湿性关节炎（RA）等在内的自身免疫性疾病治疗也取得了实质性进展。MSC来源的外泌体能够复制MSC的功能，克服传统细胞治疗的局限性。

最新研究显示，外泌体可调节肿瘤微环境，影响肿瘤增殖与进展，已成为癌症疗法探索的新焦点。作为高效靶向癌细胞的治疗递送载体，外泌体可用于递送小分子、蛋白质和RNA。

此外，其独特优势还能助力更精准地解析癌症生物学机制，推动个性化治疗方案开发，提高治疗针对性并减少毒副作用，优化患者治疗体验。

不同来源的外泌体在癌症应用中表现出多种性能。外泌体作为肿瘤微环境（TME）中最具影响的成分之一，研究表明其可以通过免疫抑制主导树突状细胞的分化、成熟和功能的颠覆，进而阻碍抗肿瘤免疫反应的发生。

据认为，全世界有超过3.5亿人感染了乙型肝炎病毒（HBV）。外泌体在多种生理和病理过程中被认为是细胞间通讯的重要介质。

乙型肝炎是感染乙型肝炎病毒（HBV）引起的，其损害肝细胞，慢性HBV感染是肝硬化、肝衰竭和肝细胞癌（HCC）的关键诱导因素。

虽然已经开发出有效的预防性疫苗和口服抗病毒药物，但慢性HBV感染仍然是造成重大健康负担的潜在或促成原因。有研究表明，外泌体可通过抑制HBV复制和转录而在治疗HBV感染中具有潜在的应用。

外泌体展现出抗病毒活性。Kwon等人在《The Role of Exosomes in Viral Hepatitis and Its Associated Liver Diseases》中证实，外泌体通过内吞与胞饮作用，将IFN-α相关miRNA从巨噬细胞转移至HBV感染的肝细胞，有效抑制HBV复制与表达。

外泌体携带蛋白质、miRNA、lncRNA等分子，在病毒性肝炎及其相关肝病中扮演双重角色：既能包裹运输肝炎病毒，介导抗病毒反应，又可作为免疫治疗靶点。此外，外泌体还能逆转纤维化进程，成为纤维化形成的关键媒介，并通过细胞间通讯发挥免疫抑制作用，抑制肝细胞癌（HCC）的发生。

慢性肾脏病（CKD）为不可逆的进行性疾病，当肾功能降至特定水平时发生，其典型特征为进行性肾小管间质纤维化，常致终末期肾病（ESRD）。

外泌体临床应用稳定，同种异体给药后免疫排斥风险低，可作多种疾病替代疗法。基础研究显示，外泌体携带的miRNA和蛋白能减轻肾缺血再灌注损伤、减少细胞凋亡、促进细胞增殖，进而修复肾损伤、延缓肾脏病变进程。

江苏大学医学院江苏省检验医学重点实验室等团队在《Am J Transl Res.》发表研究，题为“HucMSC外泌体通过调控ATG16L传递14-3-3ζ增强自噬，预防顺铂诱导的急性肾损伤”。

在这项研究中，研究人员揭示了 hucMSC-ex 传递的 14-3-3ζ 与 ATG16L 相互作用以激活自噬。研究结果表明，14-3-3ζ 是 MSC 外泌体激活自噬的新机制，并为预防顺铂诱导的肾毒性提供了新策略。

炎症性肠病（IBD）是累及胃肠道的慢性炎症疾病，主要有溃疡性结肠炎与克罗恩病两种亚型。IBD以炎症间歇性复发与静止缓解交替为特点，会增加结直肠癌风险、提高发病率并降低生活质量。

溃疡性结肠炎局限于结肠，炎症从直肠连续延伸至盲肠，呈浅表粘膜炎症，可致溃疡、严重出血、中毒性巨结肠及暴发性结肠炎；而克罗恩病则以不连续方式影响胃肠道各段，炎症透壁，会导致纤维化狭窄、瘘管和脓肿。

目前，IBD（炎症性肠病）治疗主要依赖非靶向药物（如5-氨基水杨酸盐、糖皮质激素、免疫抑制剂）及靶向生物治疗。

然而，约30%的患者对初始治疗无响应，且50%的患者疗效随时间减弱，同时药物存在过敏反应及对健康器官的毒性等副作用。因此，开发疗效更佳、副作用更小的新药迫在眉睫。

近期研究发现，胃肠道、微生物群及可食用植物释放的细胞外囊泡（EV，含外泌体、外膜囊泡OMV及植物来源外泌体样纳米颗粒PDEN）在IBD发病与治疗中发挥重要作用。

EV不仅构建了细胞运输新模式，其内含的脂质、蛋白质和RNA在免疫调节中至关重要，更是IBD治疗的理想递送载体。

衰老会改变 HDF 的数量和增殖，减少胶原蛋白的合成和修复，加速 MMPs 对现有皮肤基质的降解。而外泌体可以通过介导细胞间通讯来调节 HDFs。

exos 通过降低衰老相关 β-半乳糖苷酶（SA-β-gal）， MMP1/3 的表达水平，恢复衰老 HDFs 中胶原蛋白Ⅰ型的表达来实现抗皮肤老化。

在体外和裸鼠光老化模型中，3D-HDF-exos 导致的真皮胶原沉积水平高于 BMSC 衍生的外泌体。

因而 3D-HDF-外泌体可能会调节真皮成纤维细胞，诱导胶原蛋白的有效生物合成并改善炎症，从而具有抗皮肤老化的特性。

各种细胞——尤其是干细胞和外泌体旁分泌物质的有益作用可维持皮肤的平衡和年轻化。

2023 年 4 月 20 日发表的“Therapeutic Values of Exosomes in Cosmetics, Skin Care, Tissue Regeneration, and Dermatological Diseases”一文中提到：外泌体有益于皮肤护理。

研究发现，外泌体含有蛋白质、脂质和其他分子，其中：

① 外泌体蛋白质和脂质可以帮助皮肤丰满和保湿，从而有助于改善肤质。

② 外泌体其他分子有助于促进胶原蛋白的生成、减轻炎症和保护皮肤免受环境压力。

③ 外泌体中的细胞因子、核酸、蛋白质和其他生物活性化合物等成分还有助于保护皮肤免受环境压力，减少黑斑和其他色斑的出现。

④ 外泌体还有助于提高透明质酸、肽和抗氧化剂等其他活性成分的功效。

外泌体能够帮助改善肤色、质地和外观，具有多种治疗和抗衰老功效。因而外泌体被用于外用药膏、精华和面膜中。

2023 年 1 月 27 日，realself ® news 上刊登了一篇由 Karyn Repinski 撰写的文章《9 位医生预测 2023 年最大的美容趋势》，其中芝加哥和纽约市的著名皮肤科医生 Jessie Cheung 博士预测："外泌体疗法将迎来爆炸式增长。"

外泌体miRNA在疾病诊断领域已崭露锋芒，成为关键工具，尤其在多种疾病的检测与管理中彰显出巨大潜力。作为诊断领域的“明星分子”，它们为探寻疾病生物标志物提供了全新视角。

此外，外泌体作为治疗慢性疾病的新途径，在提升患者治疗效果上潜力非凡，尤其在控制疾病恶化、缓解长期症状方面成效显著。

在美容与抗衰老领域，外泌体的应用正引领美容治疗新潮流，凭借其独特的细胞再生能力，助力皮肤重焕健康与活力。

随着生物技术不断进步、外泌体研究日益深入，这些微小的细胞分泌物有望在预防、诊断及治疗多种疾病中发挥更广泛的作用。我们期待这项技术能开辟全新治疗领域，为全球医疗保健实践带来颠覆性变革。