外泌体是一种微小的囊泡状颗粒，直径约为40至160纳米，由你的细胞释放，用于与其他细胞进行通讯。作为参照，普通外泌体直径约100纳米，大约相当于人类头发丝宽度的千分之一。你体内的每个细胞都会产生外泌体，并将蛋白质、遗传物质、脂肪和其他分子封装其中，这些分子可以影响身体其他部位细胞的行为。
外泌体属于一个更大的家族——细胞外囊泡。过去十年间，它们成为生物学中研究最热门的课题之一，因为它们在从免疫反应到癌症扩散等多个方面都发挥着作用，并且具有作为诊断工具和药物递送载体的潜力。
外泌体如何在细胞内形成
外泌体并非简单地从细胞表面脱落。它们通过一个更复杂的内部过程形成。首先，细胞的外膜向内折叠，形成一个小的内部隔室。这个隔室会成熟为一个称为多泡体的结构，本质上是一个更大的泡，内部充满许多更小的泡。细胞在形成这些内部小泡时，会将特定的货物（蛋白质、遗传信息片段、脂肪）分选进去。
一旦多泡体满载，细胞有两种选择：将其与回收系统（溶酶体）融合而销毁，或者将内容物释放出去。当多泡体与细胞外膜融合时，它就会将那些内部小泡释放到细胞外的空间。这些释放出来的小泡就是外泌体。整个过程受到严格调控，细胞控制着哪些货物被包装以及何时发送。
外泌体携带什么
外泌体的内容物反映了制造它的细胞。通常，外泌体携带三类主要分子货物：
- 蛋白质：包括表面标志物（最常用于识别外泌体的是CD9、CD63和CD81）、结构蛋白、酶和免疫信号分子。
- 遗传物质：信使RNA、微小RNA、长链非编码RNA，甚至DNA片段。这些可以改变接收细胞中的基因活性。
- 脂质：胆固醇、神经酰胺和各种磷脂，构成外泌体的外壳，并在信号传导中发挥作用。
这些货物并非随机。细胞会主动选择装入外泌体的物质，这意味着内容物会根据细胞类型、当前状态以及是否健康或患病而变化。例如，肿瘤细胞包装到外泌体中的分子与健康细胞不同。
外泌体如何在细胞间通信
外泌体就像分子邮件。一旦释放，它们通过体液（血液、唾液、尿液、脑脊液）移动，并将内容物传递给附近或远处组织中的受体细胞。受体细胞可以通过多种方式摄取外泌体：外泌体可以结合到细胞表面并从外部触发信号，直接与细胞膜融合并将内容物倾倒进去，或者通过类似免疫细胞吞噬细菌的过程被整个吞入。
这种系统使细胞无需直接接触就能相互影响。免疫细胞利用外泌体协调对感染的反应。干细胞释放外泌体促进组织修复。癌细胞利用该系统为远处组织的转移做准备，实际上发送了预先信号，使新位置更有利于肿瘤生长。
外泌体与其他囊泡的区别
细胞会释放多种类型的细胞外囊泡，外泌体是最小的。微囊泡更大，通常为150至1000纳米，且形成方式不同。它们不经过内部多泡体途径，而是直接从细胞外膜上出芽脱落。凋亡小体更大，范围在1000至5000纳米，在细胞程序性死亡时由凋亡细胞破碎形成。
在实践中，实验室样本中区分这些囊泡类型很困难，因为它们的尺寸重叠且共享一些分子标志物。研究人员通常将小于200纳米的细胞外囊泡归类为小囊泡，大于200纳米的为大囊泡。外泌体部分通过其尺寸、部分通过其内体起源，以及部分通过特定表面标志物（如CD63、CD9和CD81）的存在来识别。
外泌体在癌症诊断中的应用
外泌体最有前景的应用之一是液体活检——通过简单的血液或尿液样本检测癌症，而无需切除组织。由于肿瘤细胞会向体液中释放外泌体，而这些外泌体携带肿瘤特异性蛋白质和基因片段，分析它们可以揭示肿瘤内部的情况，而无需进行侵入性操作。
最先进的例子是一种名为ExoDx前列腺癌智能评分（ExoDx Prostate IntelliScore）的尿液测试，该测试于2019年获得FDA突破性设备认定。它通过测量尿液外泌体中三个基因的RNA水平，来评估高级别前列腺癌的可能性。研究人员还在开发基于外泌体的肺癌、胰腺癌、胃癌、膀胱癌和肝癌检测方法。在早期乳腺癌中，检测外泌体中的特定微小RNA可以以85%的准确率识别雌激素受体阳性肿瘤。对于膀胱癌，一组从尿液外泌体中发现的三种RNA分子，其诊断准确率（0.813）优于传统尿液细胞学检查（0.619）。
外泌体诊断的吸引力在于其可及性。外泌体在血液和尿液中含量丰富，足够稳定以承受收集和运输，并且携带反映其组织来源的分子特征。
治疗和药物递送潜力
由于外泌体能够自然地将分子货物递送到特定细胞，研究人员正在研究是否可以将它们装载药物并用作递送载体。其理念是利用人体自身的通信系统，将药物精确送到需要的地方，从而可能减少与传统药物递送相关的副作用。
基于外泌体的递送正在被探索用于化疗、基因治疗和其他靶向治疗。它们的小尺寸允许它们穿过阻止较大颗粒的生物屏障，包括可能穿越血脑屏障。此外，与合成纳米颗粒相比，它们触发免疫排斥的可能性更小，因为它们由与人体自身细胞相同的生物材料构成。这些方法目前尚未获得监管批准，但该领域十分活跃。
外泌体在护肤中的应用
外泌体已成为美容医学中的热门词汇。通常来源于干细胞的外泌体局部产品被宣传用于皮肤再生。一项系统性回顾人类研究发现，在2至12周的随访期内，基于外泌体的治疗与皮肤水合作用、弹性、皱纹深度、毛孔大小、色素沉着和整体质地的短期改善相关。当与微针或射频等能量设备联合局部使用时，这些治疗显示出良好的耐受性，仅报告有轻微、暂时的局部反应。
需要注意的是，研究规模较小，随访期较短，且产品缺乏标准化。半脸对比研究表明，局部外泌体治疗在微针后的效果与富血小板血浆相似，但正式的统计分析有限。证据令人鼓舞，但尚处于早期阶段。
监管状态与安全担忧
目前没有外泌体产品获得FDA批准。FDA将用于治疗疾病的外泌体归类为药物和生物制品，这意味着它们必须经过标准的上市前审查和批准程序。2019年，在内布拉斯加州的患者因注射未经批准的外泌体产品而出现严重不良事件后，FDA发布了公共卫生安全通知。该机构特别警告，在FDA审查程序之外提供这些产品的诊所缺乏监管监督。
如果你在诊所或医疗水疗中心遇到外泌体治疗，这个区别很重要。在受控临床环境中，与标准美容程序一起使用的局部外泌体制剂通常显示出良好的安全性。另一方面，注射型外泌体产品则带有尚未通过临床试验完全评估的风险。科学理论与当前商业可得产品之间的差距很大，而监管框架仍在追赶中。
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