外泌体-肿瘤治疗的新型载体

外泌体的发现要追溯到1980年代，由Eberhard G. Trams 和 R.M. Johnstone发现和命名。之后10余年间，外泌体一直没有受到重视，直到1996年，G. Raposo发现类似于B淋巴细胞的免疫细胞也会分泌抗原呈递外泌体。1998年，L. Zitvogel等发现树突细胞也可以分泌外泌体，意识到其很有可能是细胞之间的交流工具。2007年，H. Valadi等发现，细胞之间可以通过外泌体中的RNA交换遗传物质。这一发现意味着细胞可以通过外泌体影响另外一个细胞。直到2013年的诺贝尔生理或医学奖颁给了美国科学家 James E. Rothman、Randy W. Schekman 和德国科学家 Thomas C. Südhof三位科学家，以表彰他们发现细胞内部囊泡（外泌体等）运输调控机制。

什么是外泌体？

细胞外囊泡大致可分为两类:胞外体(ectosomes)和外泌体(exosomes)。Ectosomes是通过质膜出芽释放的囊泡，包括微囊泡、微粒子和直径在50~1000nm范围内的大囊泡。Exosomes外泌体是由脂质双分子层包裹的微小囊泡，直径一般为 40-160nm 。外泌体的膜主要由脂质和蛋白质组成，其内容物中除蛋白质外还发现了多种核酸，包括DNA 、mRNA、microRNA 和 ncRNA 等。外泌体是一个高度异质性的群体，具有独特的诱导复杂生物学反应的能力。所有培养的细胞类型均可分泌外泌体，天然存在于体液中，包括血液、唾液、尿液、脑脊液和乳汁中。

外泌体的形成和异质性

外泌体源自于细胞质膜的内吞作用。细胞质膜内陷形成早期内体，而早期内体质膜内陷出芽形成多泡体，多泡体外膜与细胞膜融合后，向细胞外释放出外泌体。在外泌体形成过程中，供体细胞的胞质内容物会被装载到外泌体中，一起被供体细胞通过胞吐作用分泌到细胞外，进而通过受体-配体相互作用的方式传递给受体细胞。外泌体的膜结构与来源细胞的细胞膜相似，这使得它们在体内具有良好的生物相容性和低免疫原性。

由于外泌体的独特形成方式，其尺寸、内容物、功能和来源均具有异质性。不同类型细胞分泌的外泌体组分有所不同，甚至相同类型细胞分泌的外泌体也可能存在差异。外泌体可含有膜蛋白、胞质和核蛋白、细胞外基质蛋白、代谢产物和核酸，即mRNA、非编码RNA种类和DNA；外泌体对受体细胞的影响可以不同，因为它们的细胞表面受体表达各不相同，这样的功能性有不同的表现，1. 诱导细胞存活，2. 诱导细胞凋亡，3. 诱导免疫调节等；异质性也可以基于外泌体的起源器官和组织，包括它们是否来自癌细胞，使它们具有独特的特性，如对某些器官的趋向性和特定细胞类型的摄取。

外泌体蛋白一般包括：整体外泌体膜蛋白 、内外周膜蛋白 、脂质锚定外膜蛋白 、 脂质锚定内膜蛋白、外围表面蛋白和外泌体酶。其中一些广泛分布和细胞特异性的蛋白会被定位到外泌体中，包括细胞骨架蛋白、代谢酶、信号转导分子、热激蛋白（HSP70和 HSP90 、四次跨膜蛋白（CD9、CD63 、CD81 和 CD82）。

外泌体与肿瘤

不同的细胞来源的外泌体，包括免疫细胞(B细胞和树突状细胞)、癌细胞、上皮细胞和间充质细胞，释放出带有载体的外泌体，可影响先天免疫系统和适应性免疫系统中受体细胞的增殖和各自的活性。CD4+和CD8+T细胞可直接或间接地受到外泌体的影响，刺激或抑制其增殖和功能。

在肿瘤的微环境中，肿瘤细胞来源的外泌体可以介导正常细胞癌变的媒介，它不仅参与调控肿瘤细胞的生长与增殖，而且可以影响正常细胞的恶性转化。研究表明乳腺癌患者血清提取的外泌体连同正常的内皮细胞注射到小鼠体内，使其长出肿瘤，而正常对照来源的外泌体则没有这种致癌作用。前列腺癌细胞分泌的外泌体能够凭借其包含的蛋白、mRNA和微小RNA使得正常的脂肪干细胞转化为肿瘤细胞，这些外泌体还能促进附近的肿瘤细胞增殖，抑制细胞的衰老过程。多发性骨髓瘤患者骨髓来源的间充质干细胞所分泌的外泌体富含多种可促癌发生的细胞因子和黏附分子。

外泌体是由肿瘤细胞脱落的小囊泡结构，并提供各种自分泌和旁分泌信号线索，最终导致继发部位形成转移。最新研究证实，晚期黑色素瘤病人外泌体中的MET蛋白（促进肿瘤细胞增殖、运动和迁移的致癌性受体酪氨酸激酶）增加，并证明黑色素瘤来源的外泌体通过形成转移前微环境及血管生成的增加促进骨髓来源细胞发生转移。此外，外泌体可以通过血液循环进行全身性传播，并且可以对转运的RNA起保护作用，使其能够作用到远端靶细胞。高度转移的癌细胞能够通过分泌外泌体使受体细胞形成转移前微环境，进而增加肿瘤的转移能力。在癌症研究中发现，随着肿瘤向更具有侵袭性的表型转化，外泌体的分泌常常增加。

外泌体能够通过多种方式协助肿瘤细胞完成免疫逃逸。在卵巢癌患者腹水中的外泌体含有高水平的FasL，后者不仅可以通过抑制CD3和JAK3诱导T细胞凋亡，而且可以激活凋亡通路，介导免疫逃逸。乳腺癌细胞来源的外泌体包含有微小RNA-146a、微小RNA-29a和微小RNA-21，能够抑制淋巴细胞的发育和激活。TW03鼻咽癌细胞来源的外泌体能够抑制Th1和Th17细胞的增殖和分化，抑制免疫反应。此外，TS/A肿瘤细胞来源的外泌体可以下调NKG2D的表达，使穿孔蛋白的分泌增加，抑制自然杀伤细胞的功能。

细胞摄取治疗性外泌体

从树突状细胞、成纤维细胞和间充质细胞中分离出的治疗性外泌体可对靶细胞产生特定的作用，包括新抗原呈递、免疫调节和药物有效载荷传递。治疗性外泌体对靶细胞的影响可能是通过不同的进入或相互作用机制来控制的。完整的外泌体的进入可能包括受体介导的内吞作用、网格蛋白包被小凹、脂筏、吞噬作用、小凹和大胞饮作用。外泌体内容物的进入或外泌体信号的诱导可能涉及配体受体诱导的细胞内信号或融合，从而将外泌体内容物沉积到细胞质中。

外泌体独特的功能是其能够携带外源性的RNA（如干扰RNA、微小RNA)，通过细胞膜融合将其内含物传送入目标细胞的内部，在转录水平及转录后水平调控肿瘤细胞的生物学行为，这使得外泌体有望在未来成为重要的载体实现精确的基因治疗。同样重要的是，外泌体不易被免疫系统识别，这种特性有助于其躲避机体的排异反应。

当下外泌体在肿瘤治疗领域展现出的潜力主要包括三个大的方向。首先是外泌体在肿瘤诊断预防方面的潜力，可从肿瘤微环境中提取的外泌体可作为生物标志物用于对疾病和损伤的诊断。其次是外泌体的治疗潜力，外泌体由多种细胞产生，通过多种方式与目标细胞作用，产生癌症治疗效果。最后是外泌体的药物递送潜力，外泌体可用于递送RNA 、蛋白质、小分子等多种药物。

尽管外泌体作为抗癌治疗的新型药物载体展现出巨大的潜力，但在临床应用中仍面临诸多挑战。首先，外泌体的大规模制备和纯化技术有待进一步优化，以满足临床治疗所需的数量和质量要求。目前，外泌体的分离方法主要包括超速离心、密度梯度离心、免疫亲和捕获等，这些方法普遍存在操作繁琐、耗时较长、产量低以及纯度不高等问题。其次，外泌体在体内的作用机制尚未完全明确，例如外泌体与靶细胞的相互作用方式、药物释放机制等，深入了解这些机制对于优化外泌体药物载体系统至关重要。此外，外泌体作为药物载体的安全性评估也需要更加全面和深入的研究，包括长期毒性、潜在的免疫反应以及对正常生理功能的影响等。