外泌体(细胞外囊泡)
外泌体是大小在30-150纳米之间的膜包被细胞外囊泡(EVs),由大多数真核细胞的内体区室产生[1]。在多细胞生物中,外泌体和其他细胞外囊泡存在于唾液、血液、尿液和脑脊液等生物液体中[5]。这些囊泡在生理过程中具有特殊功能,从凝血、废物管理到细胞间通讯等均有参与[6]。
生物发生机制
外泌体通过晚期内体(即多囊泡体/MVB)向内出芽形成[7]。当多囊泡体与细胞膜融合时,这些腔内囊泡被释放为外泌体[8]。研究发现外泌体不仅存在于体液中,还在组织基质中被发现并命名为基质结合纳米囊泡(MBV)[9]。培养细胞在体外也会将外泌体释放到培养基中6[11]。外泌体富含来源细胞的各种生物成分,包括蛋白质(如粘附分子、细胞骨架蛋白、细胞因子)、脂质(胆固醇、脂筏、神经酰胺)和核酸(DNA、mRNA、miRNA)[12]。
功能特征
循环系统中的细胞外囊泡携带遗传物质和蛋白质,这些生物标志物可作为疾病检测的"指纹"76。癌症细胞来源的外泌体在大小、形态和标志物等方面可能与母细胞存在差异,其携带的信息可用于疾病检测[5]。国际细胞外囊泡学会(ISEV)和《细胞外囊泡杂志》的成立,标志着该领域的快速发展[15]。
临床应用
标志物开发
尿液外泌体已被证实可用于泌尿系统癌症和盐皮质激素高血压的病理检测49。神经退行性疾病研究显示外泌体参与α-突触核蛋白的传播,正在成为疾病监测和干细胞治疗递送的新工具[50]。
治疗载体
树突状细胞来源的外泌体疫苗正在开展临床试验,用于结直肠癌等疾病的个性化免疫治疗[92]。工程化外泌体可将多柔比星等化疗药物靶向递送至肿瘤,突破血脑屏障特性使其在胶质母细胞瘤和阿尔茨海默症治疗中展现潜力[93]。间充质干细胞外泌体在心肌修复和自身免疫性疾病治疗中也表现出显著疗效[94]。
研究进展
2019年发现低氧环境下的肿瘤细胞会分泌增强血管生成和转移潜力的外泌体[32]。2021年研究表明neratinib可下调乳腺癌细胞外泌体HER2的释放量,为肿瘤治疗提供新思路[48]。
市场监管
美国食品药品监督管理局(FDA)已就未经批准的外泌体产品发出警告。2019年FDA通报内布拉斯加州因外泌体注射导致的医疗事故,并明确将外泌体归类为需审批的药物产品。2020年疫情期间,多家机构因宣称外泌体具有新冠预防功效收到警告函9597。当前存在将外泌体用于化妆品开发等监管灰色地带,FDA强调任何用途均需经过安全性评估[101]。
技术挑战
外泌体分离面临体液成分复杂性带来的技术难题6。传统超速离心法易导致蛋白质污染,结合超滤/梯度离心可提高纯度68。尺寸排阻色谱法在保持囊泡完整性方面优于离心法[70],但需结合生化参数进行综合分析67。新型微流控设备结合纳米结构,显著提升了分离效率[77]。
检测技术
传统流式细胞术受限于灵敏度,新兴技术包括微核磁共振装置[79]、纳米等离子芯片[80]和集成式磁电化学传感器[81]等。原子力显微镜[84]、纳米粒子追踪分析[85]和拉曼光谱技术[86]等也为单外泌体分析提供了新工具。
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