外泌體-藥物靶向治療利器

外泌體一藥物靶向治療利器1.外泌體簡介夕卜泌體（exosomes）是一種機(jī)體內(nèi)大多數(shù)細(xì)胞分泌的微小囊泡，直徑約為30~150nm,具脂質(zhì)雙層膜，其形成機(jī)制非常簡單，簡而言之： “內(nèi)吞-融合-外排”如圖所示，毫無違和感（圖1a）。從1980年首次發(fā)現(xiàn)外泌體至今，已有30多年的歷史，最初被認(rèn)為是細(xì)胞的“垃圾”，是細(xì)胞排泄廢物的一種方式； 2013年，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)細(xì)胞囊泡運(yùn)輸?shù)恼{(diào)節(jié)機(jī)制,獲得當(dāng)年諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng)，開啟了外泌體研究的新時(shí)代，此外， 外泌體和微囊泡（圖1b）、凋亡小體（圖1c）明顯不同，有鮮明的特點(diǎn)和潛在價(jià)值，時(shí)至今日，已逐步成為科研熱點(diǎn)（圖2）。retilculijriiLipi也mR?快rotein2）。retilculijriiLipi也mR?快rotein卉g-ilS* 1--―aExosomesExQSQmalpathwayCholeAtAolri'ChjbMiirovesidesCApopiosomes1001.000nmrou限（UTiG<tedApoptcsomes.

SO-1000nm2500~|quantity2000-1500-圖22.外泌體作為藥物載體的優(yōu)勢對于普通藥物而言，通常在進(jìn)入體內(nèi)后僅有極少一部分才能夠真正作用于病變部位。 這是制約藥物療效，并導(dǎo)致藥物毒副作用的根本原因。 獲取具有像導(dǎo)彈一樣精)隹靶向能力的藥物是人類的一個(gè)夢想，也是藥物開發(fā)的終極目標(biāo)。隨著藥物研發(fā)進(jìn)入靶向時(shí)代， 越來越多的靶向藥物成功上市，其中藥物載體的設(shè)計(jì)研發(fā)愈發(fā)重要。 外泌體，作為天然的胞間信息載體，以其相對較小的分子結(jié)構(gòu)，天然分子轉(zhuǎn)運(yùn)特性及良好的生物相容性， 在藥物載體領(lǐng)域存在巨大應(yīng)用潛力。較之現(xiàn)有的藥物載體(如人工制造的脂質(zhì)體)，外泌體有其顯著的優(yōu)越性：(1)不同來源外泌體表面分子不一，對受體細(xì)胞有選擇性，治療上更有利；(2)相對脂質(zhì)體對親水性物質(zhì)較低的包裝效率 ，外泌體顯著提高包裝效率；(3)特殊細(xì)胞［如未成熟的DC細(xì)胞或充間質(zhì)干細(xì)胞］中的外泌體，由于特殊的表面分子，可避免與抗體、凝血因子等產(chǎn)生作用 ，避免體內(nèi)產(chǎn)生免疫反應(yīng)。盡管近年來在siRNA胞內(nèi)遞送方面取得較大進(jìn)展，但針對特定組織或細(xì)胞類型靶向遞送，同時(shí)避免非特異性遞送，特別是對肝臟仍然具有挑戰(zhàn)性；其二， siRNA或遞送載體的免疫原性也是一個(gè)主要障礙。而天然存在的RNA載體，如外泌體，可能會提供一個(gè)尚未開發(fā)的有效傳遞策略來源。有研究表明，經(jīng)過人工設(shè)計(jì)的外泌體可以通過小鼠的血腦屏障發(fā)揮作用 (圖3)。

HarvestboneAdministrationmarrowCargopurificationTargetingpeptideImmaturedendriticcellsLoadingofexosomesHemopoieticprogenitors,osteocyles,othercells/Stimulation/withinterleukinsHarvestboneAdministrationmarrowCargopurificationTargetingpeptideImmaturedendriticcellsLoadingofexosomesHemopoieticprogenitors,osteocyles,othercells/Stimulation/withinterleukinso3.外泌體作為藥物載體上的應(yīng)用外泌體攜帶和傳遞重要的信號分子， 形成了一種全新的細(xì)胞間信息傳遞系統(tǒng)， 影響細(xì)胞的生理狀態(tài)并與多種疾病的發(fā)生與進(jìn)程密切相關(guān)， 外泌體可裝載的藥物類型包括小分子化學(xué)藥物、蛋白質(zhì)和肽、核酸藥物等（圖4）。對于外泌體作為藥物載體的選擇遵循兩大基本原貝U：1、保持內(nèi)含藥物在體內(nèi)環(huán)境中的活性；2、在不引發(fā)機(jī)體對藥物載體產(chǎn)生免疫反應(yīng)的情況下釋放內(nèi)含物。目前已有多篇文獻(xiàn)報(bào)道外泌體在藥物載體上的應(yīng)用 （表1）：ExosomessoyrceA CargotypeRedpienttel心 References^VahouAcdrifpr匚dill CurcLimirvExosomessoyrceA CargotypeRedpienttel心 References^VahouAcdrifpr匚dill CurcLimirvIImmaturedendiitkcells?>siRN/VMesenchymalstemcells*八Monocytes*：ImmaturedendriticcdIfBcells，Malignantgljoma匚eIIpHeLacell，HEK293cels*Doxorubicin，Doxorubicin/Anti-rniRNA-155vh，iFtNAnPsiRNA，qjinstRADSL1icroglia，Neurons， 〔那Adenocarcinomacell， 葉Malignanttumorc，ll，： [5kBreastcancer匚兇1即 ｛卸口Macrophage*3 葉pCD-UPRT-EGFPplasmi<kSchwannomascd1Primary/corticalneuroneFibrosarcoma勻彳遙押ExtracellularvesiclesaretheTrojanhorsesofviralinfection.共蓑小分子化學(xué)藥物?能內(nèi)給藥氧險(xiǎn)的感用，應(yīng)用案例1應(yīng)用方向裝蕊蛋白質(zhì)類的加轉(zhuǎn)載基因卻如ExtracellularvesiclesaretheTrojanhorsesofviralinfection.共蓑小分子化學(xué)藥物?能內(nèi)給藥氧險(xiǎn)的感用，應(yīng)用案例1應(yīng)用方向裝蕊蛋白質(zhì)類的加轉(zhuǎn)載基因卻如Z田胞外囊泡是病毒感染的特洛伊木馬。 PMID:27232382Altan-Bonnet[11]發(fā)現(xiàn)，病毒宿主細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體通過包裹病毒基因組及病毒顆粒運(yùn)送至新的易染宿主細(xì)胞中實(shí)現(xiàn)病毒傳播 ，圖4顯示了胞外囊泡介導(dǎo)病毒體和病毒核酸種群在兩個(gè)細(xì)胞間非裂解性傳輸?shù)臋C(jī)制。 該過程成為病毒擴(kuò)散的新途徑，進(jìn)一步闡述了外泌體可應(yīng)用于藥物載體方面的理論 （圖5）。EnhancedReptlcatlveFitnessH也H也hNumberofViralGenomesEnteringaViralCooperationA_sviraimjtibinGVf{tor另i陽nAMAsynthesis.圖5應(yīng)用案例2:actiEXOsOmNAM55ianhib8enVermacroploageisj外c波體介導(dǎo)的功能活性miRNA-155抑制劑對巨噬細(xì)胞的作用。PMID:24685946B細(xì)胞來源的外泌體可將外源miRNA-155模擬物或抑制劑遞送到肝細(xì)胞或巨噬細(xì)胞中， B細(xì)胞的刺激可顯著增加外泌體的產(chǎn)生。與親本細(xì)胞不同，經(jīng)過刺激的 B細(xì)胞中的miRNA-155

含量非常低。而裝載miRNA-155模擬物的外泌體可顯著敲除小鼠肝臟中 miRNA-155水平。此外，與常規(guī)轉(zhuǎn)染方法相比，外泌體介導(dǎo)的miRNA-155抑制劑遞送可導(dǎo)致更有效的功能抑制和更少的細(xì)胞毒性。 Momen-Heravi等[12]通過電轉(zhuǎn)使B細(xì)胞來源的外泌體裝載 miRNA-155抑制劑，作用于RAW(264.7)巨噬細(xì)胞，可以降低脂多糖誘導(dǎo)的 TNF-a(tumornecrosisfactor-a)產(chǎn)生，同時(shí)減輕體內(nèi)炎癥反應(yīng) (圖6)。miRNA1-5￡P(guān)untwatiortofloaded應(yīng)用奎例3:ExploitationofExosomesasNanocarriersforGene-,Chemo-,andImmune-TherapymiRNA1-5￡P(guān)untwatiortofloaded應(yīng)用奎例3:ExploitationofExosomesasNanocarriersforGene-,Chemo-,andImmune-TherapyRAWnucroohMm目前的大部分綜述試研究發(fā)現(xiàn)，外泌體攜帶目前的大部分綜述試研究發(fā)現(xiàn)，外泌體攜帶[13](圖7)。PMID:27319211ofCancer.禾U用外泌體作為癌癥的基因，化療和免疫治療的納米載體PMID:27319211目前基于載體的癌癥治療面臨的瓶頸， 主要是控制治療劑的靶向和釋放。 外泌體在尺寸和功能上類似于合成納米顆粒， 優(yōu)點(diǎn)頗多，使其成為靶向藥物或基因遞送載體最有希望的候選物。因此，基于外泌體的癌癥治療有可能成為個(gè)性化醫(yī)療的重要組成部分。圖描述外泌體應(yīng)用于癌癥治療的現(xiàn)狀以及與其使用相關(guān)的潛在挑戰(zhàn)。miRNA轉(zhuǎn)染癌細(xì)胞可導(dǎo)致基因沉默從而抑制細(xì)胞增殖、誘導(dǎo)細(xì)胞死亡milCJAbused\uclHcnciildclivcn*milCJAbused\uclHcnciildclivcn*總而言之，外泌體——在藥物載體領(lǐng)域存在巨大應(yīng)用潛力， 有望成為藥物靶向治療的利器。4參考文獻(xiàn)[1]YeungCLA,CoNN,TsurugaT,etal.Exosomaltransferofstroma-derivedmiR21conferspaclitaxelresistanceinovariancancercellsthroughtargetingAPAF1[J].Naturecommunications,2016,7:11150.[2]lbrahimA,MarbanE.Exosomes:FundamentalBiologyandRolesinCardiovascularPhysiology[J].AnnualReviewofPhysiology,2016,78(1):67-83.[3]SrivastavaA,BabuA,FilantJ,MoxleyKM,RuskinR,DhanasekaranD,etal.Exploitationofexosomesasnanocarriersforgene-,chemo-,andimmunetherapyofcancer.JBiomedNanotechnol2016;12(6):1159-73.[4]PascucciL,CocceV,BonomiA,AmiD,CeccarelliP,CiusaniE,etal.Paclitaxelisincorporatedbymesenchymalstromalcellsandreleasedinexosomesthatinhibitinvitrotumorgrowth:Anewapproachfordrugdelivery.JControlRelease2017;192:262-70.⑸JangSC,KimOY,Yoon CM,ChoiDS,RohTY,ParkJ,etal.Bioinspiredexosomemimeticnanovesiclesfortargeteddeliveryofchemotherapeuticstomalignanttumors.ACSNano2016;7(9):7698-710.[6]TianY,LiS,SongJ,JiT,ZhuM,AndersonGJ,etal.Adoxorubicindeliveryplatformusingengineerednaturalmembranevesicleexosomesfortargetedtumortherapy.Biomaterials2014;35(7):2383-90.Momen,HeraviF,BalaS,BukongT,SzaboG.ExosomemediateddeliveryoffunctionallyactivemiRNA155inhibitortomacrophages.Nanomedicine2014;10(7):1517.DidiotMC,HallLM,ColesAH,HarasztiRA,GodinhoBM,ChaseK,etal.Exosome-mediateddeliveryofhydrophobicallymodifiedsiRNAforHuntingtinmRNAsilencing.MolTher2016;24(10):1836-47.ShtamTA,KovalevRA,VarfolomeevaEY,MakarovEM,KilYV,FilatovMV.ExosomesarenaturalcarriersofexogenoussiRNAtohumancellsinvitro.CellCommunSignal2013;doi:10.1186/1478-811X-11-88MizrakA,BolukbasiMF,OzdenerGB,BrennerGJ,MadlenerS,ErkanEP,e