外泌体一药物靶向治疗利器
1 .外泌体简介
夕卜泌体(exosomes)是一种机体内大多数细胞分泌的微小囊泡, 直径约为30 ~ 150 nm, 具脂质双层膜,其形成机制非常简单,简而言之:
“内吞-融合-外排”如图所示,毫无违
和感(图1a)。从1980年首次发现外泌体至今,已有 30多年的历史,最初被认为是细胞的 “垃圾”,是细胞排泄废物的一种方式;
2013年,科学家们发现细胞囊泡运输的调节机制,
外泌体和微囊泡(图
获得当年诺贝尔生理学或医学奖,开启了外泌体研究的新时代,此外,
1b)、凋亡小体(图1c)明显不同,有鲜明的特点和潜在价值,时至今日,已逐步成为科研 热点(图2)。
a Exosomes
ExQSQmal pathway Chole^t^olri'Ch j
/W mR?快 Protein 卉
口
Lipi也 retilculijrii
b Miirovesides
C Apopiosomes
Irou阳(UTiG< ted
100 1.000 nm
Apoptcsomes.
SO-1000 nm
2500
~| quantity
2000- 1500-
图2
2. 外泌体作为药物载体的优势
对于普通药物而言,通常在进入体内后仅有极少一部分才能够真正作用于病变部位。 是制约药物疗效,并导致药物毒副作用的根本原因。
获取具有像导弹一样精准靶向能力的药
越来越多的
这
物是人类的一个梦想, 也是药物开发的终极目标。 随着药物研发进入靶向时代, 靶向药物成功上市,其中药物载体的设计研发愈发重要。
外泌体,作为天然的胞间信息载体,
在药物载体领域存在巨
以其相对较小的分子结构,天然分子转运特性及良好的生物相容性, 大应用潜力。
较之现有的药物载体(如人工制造的脂质体),外泌体有其显著的优越性:
(1) 不同来源外泌体表面分子不一 ,对受体细胞有选择性,治疗上更有利; (2) 相对脂质体对亲水性物质较低的包装效率
,外泌体显著提高包装效率;
(3) 特殊细胞[如未成熟的DC细胞或充间质干细胞]中的外泌体,由于特殊的表 面分子, 可避免与
抗体、凝血因子等产生作用 ,避免体内产生免疫反应。
尽管近年来在siRNA胞内递送方面取得较大进展,但针对特定组织或细胞类型靶向递送, 同时避免非
特异性递送,特别是对肝脏仍然具有挑战性;其二, siRNA或递送载体的免疫原
(图
性也是一个主要障碍。而天然存在的RNA载体,如外泌体,可能会提供一个尚未开发的有效 传递策略来源。有研究表明,经过人工设计的外泌体可以通过小鼠的血脑屏障发挥作用
3)。
a
Administration
Harvest bone
marrow
Hemopoietic progenitors,
osteocyles, other cells
Loading of exosomes
Immature dendritic cells
Stimulation
with interleukins
Exosome
Cargo purification
o
Targeting peptide
of targeting ligand expressing plasmid
3. 外泌体作为药物载体上的应用
外泌体携带和传递重要的信号分子,
形成了一种全新的细胞间信息传递系统,
影响细胞
的生理状态并与多种疾病的发生与进程密切相关,
外泌体可装载的药物类型包括小分子化学
药物、蛋白质和肽、核酸药物等(图 4)。对于外泌体作为药物载体的选择遵循两大基本原 则:
1、 保持内含药物在体内环境中的活性;
2、 在不引发机体对药物载体产生免疫反应的情况下释放内含物。
目前已有多篇文献报道外泌体在药物载体上的应用
(表1):
Table 1 Exosomes applied as drug carrier Exosomes soyrce^
Vahou^ cdrifpr 匚 dill
Cargo type^
CurcLimi rv
Redpient tel 心
icroglia^ Neurons^
Adenocarcinoma cell^ Malignant tumorc^ll^: Breast cancer 匸凶1即 Macrophage*3
Primary/cortical neurone
1
References^
I Immature de ndiitk cells?> siRN/V Mesenchymal stem cells*^ Mon ocytes*: Immature dendritic cd If B cells^
Malignant gljoma 匚EIIP HeLa cell^
〔那 叶
[5k
Doxorubicin^ Doxorubicin/ Anti-rniRNA-155v h^iFtNAnP
{卸 叶
HEK293 cels*
siRNA ^qjinst RADSL Fibrosarcoma pCD-UPRT-EGFPplasmi 勻彳遥評