B村资讯丨外泌体：癌症治疗的下一代新型药物载体
The following article is from 生物制药小编 Author 清风
近年来，外泌体已经成为一种新型的药物递送的载体引起了人们的关注，其可以用来递送核酸、蛋白质和小分子药物等。当下，核酸药物是BioBAY重点招商方向之一，在新型递送系统“外泌体”领域，园内已有企业唯思尔康已率先布局并完成亿元级种子轮融资。该公司自主开发的modEXOTM工程外泌体载药平台，充分挖掘天然外泌体的医药工程潜力，以实现器官靶向、细胞水平的多分子药物递送。
今日，小二为大家带来一篇研究综述，一起去看看在癌症治疗中，外泌体如何成为下一代新型药物载体。1
外泌体是由大多数细胞类型产生的，包括树突状细胞(DC)、中性粒细胞、上皮细胞和肿瘤细胞。它们也存在于生物体液中。根据细胞来源的不同，外泌体含有细胞特有的蛋白质和脂质成分。外泌体的组成包括位于外泌体内部或表面的脂类、核酸和各种蛋白质，如受体、酶、转录因子和细胞外基质蛋白。脂质含量是细胞特有的或保守的，可以保护外泌体的形状，与外泌体的生物发生结合，并调节受体细胞的内稳态。外泌体的蛋白质含量可分为特定型和非特定型。特定类型的蛋白质包括整合素、四环素、黏附分子、转铁蛋白受体和主要组织相容性复合体(MHC)。非特定类型的蛋白质包括转移蛋白和融合蛋白、细胞骨架蛋白和热休克蛋白等(图1)。
与直接从质膜萌发的微囊不同，外泌体是由内吞体膜内陷而来的。第一步是融合形成早期内小体(EEs)的初级内吞囊泡。EE可以将货物返回质膜，也可以通过将货物装入质膜向内萌发而变成“晚期内小体”(LEs)。蛋白质进入腔内小泡的包装依赖于ESCRT(运输所需的内体分选复合体)，它包括四个复合体：ESCRT-0,ESCRT-I,ESCRT-II和ESCRT-III。ESCRT-0在HRS异二聚体的帮助下识别单一泛素化的蛋白质，它招募笼蛋白来帮助ESCRT0遇到泛素化的货物。接下来，ESCRT-I、ESCRT-II和ESCRT-0构成了泛素化底物的识别域。随后，ESCRT-III加入该复合体，掐掉膜，并将芽释放到内吞体内。然后，管腔内的囊泡将在溶酶体内降解，除非去泛素化酶(DUBs)使货物去泛素化。腔内小泡可以通过移动到质膜而释放到细胞外环境中。最后，膜融合和外泌体分泌是由可溶性N-乙基马来酰亚胺(NEM)敏感的因子附着蛋白受体(SNARE)复合物完成的。
有时，蛋白质被包装到腔内小泡中是通过ESCRT非依赖的途径进行的。ESCRT非依赖性机制发生在黑素细胞的黑素小体中。Pmel17是以ESCRT不依赖的方式形成腔内小泡的关键介质，它可以将其管腔结构域与脂质连接起来。Tetraspanin CD63是以ESCRT不依赖的方式使黑素体膜内陷的另一种介体。此外，脂蛋白以ESCRT不依赖的方式从腔内膜输送到腔内小泡，这可能会抑制腔内小泡的形成。3目前已经开发了许多方法来分离外泌体。超速离心是外泌体分离的金标准(图2)。然而，这种方法很耗时。超滤是一种基于外泌体大小和分子量等内容物的膜分离技术。利用含有相当于100纳米的外泌体的孔的膜可以将外泌体从大分子中分离出来，这样它们就可以通过，而其他内容物则保留在膜上。与超速离心方法相比，基于超滤的外泌体分离显著缩短了处理时间并且不需要特殊设备，为经典的超速离心策略提供了理想的替代品。免疫分离的原理是基于抗原-抗体反应捕获外泌体。这种方法利用外膜上各种蛋白质的存在来捕获它们。最近的研究集中在抗体涂层平板、层析基质和珠子上，用于免疫分离，具有高纯度和更少的时间消耗。但这是一种昂贵的方法，因为它涉及特殊试剂和无细胞样本，并限制了大规模样本的使用。
表1总结了常规使用的三种外泌体分离方法的优缺点。
大量研究表明，外泌体在癌症中具有广泛的功能。首先，肿瘤微环境(TME)、内皮细胞、成纤维细胞和浸润性免疫细胞与肿瘤细胞相互作用，这些相互作用由外泌体的含量决定。外泌体还激活细胞外受体信号，阻断细胞粘附，调节TME和细胞外基质。例如，外泌体整合素参与了癌细胞的初始定植和转移前生态位的形成。外泌体miR-105可下调ZO1水平，破坏内皮细胞单层屏障功能，导致远处器官转移和血管通透性增加。来自癌细胞的外泌体可以诱导TME细胞分化为癌症相关成纤维细胞(CAF)，这是大多数癌症中TME的主要细胞群（图3）。
图3. 肿瘤来源的外泌体在肿瘤进展和病理过程中的潜在作用
外泌体可以促进血管生成并诱导EMT，这有利于肿瘤细胞的运动和扩散。外泌体是导致血管生成的主要机制之一。外泌体携带多种血管生成刺激因子，如血管内皮生长因子(VEGF)、血小板衍生生长因子(PDGF)、转化生长因子-β(TGF-β)和碱性成纤维细胞生长因子(BFGF)。外泌体还诱导内皮细胞重新编程和调节，以促进血管生成。此外，外泌体在癌症的化疗耐药中起着重要作用。肿瘤细胞可以将化疗药物包装到外泌体中，然后将它们穿梭出去。外泌体携带的内容与肿瘤耐药性有关。例如，外泌体递送的miR-155可以增加EMT生物标志物，从而诱导乳腺癌细胞产生化疗耐药性。肿瘤衍生的外泌体可以抑制免疫效应细胞的反应，并诱导免疫抑制细胞调节TME，从而导致癌症的化疗耐药。外泌体还可以利用诱饵帮助癌细胞逃避免疫效应细胞。5虽然外泌体具有促进肿瘤进展的能力，但由于其良好的生物分布、生物相容性和较低的免疫原性，在药物传递方面显示出优势。外泌体具有良好的耐受性，因为它们在结构和组成上与细胞膜相似。一些外泌体可以逃避免疫系统的攻击。例如，装载阿霉素的外泌体具有最低的免疫原性和毒性。与脂质体相比，外泌体对肿瘤细胞的渗透率更高。因为外泌体很小，它们可以穿越体内的障碍。研究表明，利用来自树突状细胞的外泌体通过血脑屏障(BBB)运送siRNA药物是可行的。
近年来，外泌体在化疗药物输送方面的应用在癌症治疗中显示出更好的疗效(表2)，因此，它们作为癌症治疗药物的潜在用途备受关注。体外和临床研究表明，当抗癌药物被装载到外泌体中时，可以比只给药时更有效地输送抗癌药物。和其他药物一样，外泌体可以通过各种途径给药。在活体分析中，静脉注射外泌体是最主要的给药途径，其次是腹腔注射。静脉注射后外泌体聚集最频繁的组织是肝、肺、脾和肾。