外泌體速通手冊(cè)（下篇）
上周我們介紹了外泌體的概念與作用，本篇文章繼續(xù)來了解外泌體相關(guān)知識(shí)，相信讀完這兩篇文章，大家能對(duì)外泌體有更深刻的理解。
01 應(yīng)用
鑒于外泌體介導(dǎo)的疾病發(fā)病機(jī)制的證據(jù)越來越多，至少有四種策略可用于影響外泌體驅(qū)動(dòng)的疾病，涉及抑制外泌體功能的各個(gè)方面。這些策略包括它們的產(chǎn)生，釋放，細(xì)胞攝取或靶向促發(fā)疾病的特定外泌體組分。抑制外泌體介導(dǎo)的發(fā)病機(jī)制在癌癥中具有原型相關(guān)性，其中外泌體與腫瘤發(fā)生和腫瘤相關(guān)病理學(xué)的許多方面密切相關(guān)。已經(jīng)表明，循環(huán)外泌體的水平隨癌癥進(jìn)展增加超過兩倍并且與黑素瘤患者的存活相關(guān)。因此，正在開發(fā)旨在減少循環(huán)外泌體的負(fù)荷或阻斷外泌體的關(guān)鍵組分的治療性干預(yù)。然而，在此階段需要謹(jǐn)慎，因?yàn)槠駷橹勾蠖鄶?shù)體外和體內(nèi)研究都是使用高濃度的外泌體進(jìn)行的。下面簡單說明治療策略。
抑制外泌體形成
已知各種細(xì)胞組分對(duì)于外泌體的形成是至關(guān)重要的，但是特定的抑制策略還在研發(fā)并且在疾病模型中的使用很大程度上未經(jīng)測(cè)試。現(xiàn)階段使用中性小分子抑制劑或通過用降血壓藥物阿米洛利（通常減弱內(nèi)吞囊泡再循環(huán)）治療，抑制神經(jīng)酰胺形成（在內(nèi)體分選和外泌體產(chǎn)生中很重要）可以減少外泌體的產(chǎn)量。阿米洛利的使用已被證明在體內(nèi)通過阻斷腫瘤來源的外泌體的分泌來減少小鼠和人類腫瘤細(xì)胞的生長是有效的，所述外泌體含有與膜相關(guān)的熱休克蛋白72（hsp72），否則會(huì)介導(dǎo)對(duì)髓源抑制細(xì)胞的免疫抑制作用。
最近的一項(xiàng)研究表明，syndecan proteoglycans、syntenin，它們與pdcd6ip在調(diào)節(jié)外泌體形成，因此，可以通過rna干擾（rnai）或使用小分子抑制劑直接干擾這種相互作用減弱外泌體釋放。替代尚未經(jīng)過測(cè)試的方法可能是在空間上阻斷特定的跨膜蛋白（例如tspan30、cd63）。
抑制外泌體釋放
許多蛋白質(zhì)與外泌體的分泌有關(guān)，但調(diào)節(jié)外泌體釋放的確切機(jī)制仍然是難以捉摸的，并且不同細(xì)胞情況可能并不相同。在一些腫瘤細(xì)胞中，外來體釋放依賴于gtp酶rab27a，并且已被證明是合理的治療靶標(biāo)（使用rnai）用于減少腫瘤外泌體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)以抑制支持腫瘤生長的中性粒細(xì)胞。該方法降低了原發(fā)性轉(zhuǎn)移癌的生長速率并減少了小鼠肺部腫瘤的轉(zhuǎn)移，在最近一項(xiàng)體內(nèi)黑素瘤小鼠模型的獨(dú)立研究已經(jīng)得到了證實(shí)，其中對(duì)rab27a的抑制導(dǎo)致腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的減少。其他gtp酶如rab11和rab35可以作為通過損害多泡體與質(zhì)膜的對(duì)接來抑制外泌體釋放的替代靶標(biāo)。
抑制外泌體攝取
已經(jīng)提出了幾種外泌體的攝取機(jī)制，但缺乏關(guān)于外泌體運(yùn)輸和靶標(biāo)定義的關(guān)鍵步驟的詳細(xì)信息。盡管如此，通過阻斷受體的磷脂酰絲氨酸可以減弱腫瘤細(xì)胞釋放的外囊泡的攝取。實(shí)際上，該策略降低了小鼠體內(nèi)人神經(jīng)膠質(zhì)瘤異種移植物的生長速率。然而，盡管可行，但該策略的廣泛適用性可能因其有限的特異性而受到阻礙與其他生理功能有關(guān)。在非腫瘤背景下，通過靶向細(xì)胞粘附分子1（icam1）可以減弱hiv-1對(duì)t細(xì)胞的作用，icam1存在于外囊泡包裹的病毒上，從而阻止與β2整合素(lfa1）結(jié)合。
阻斷特定的外泌體成分
研究證明，外囊泡小分子療法的發(fā)展具有重要意義。重要的是要解決干擾外囊泡產(chǎn)生可能導(dǎo)致的脫靶效應(yīng)，因?yàn)橥饷隗w不僅對(duì)于正常生理的調(diào)節(jié)是重要的，而且對(duì)許多蛋白質(zhì)外囊泡的產(chǎn)生同樣重要。mscs的治療潛力反映在越來越多的正在進(jìn)行的各種疾病臨床試驗(yàn)中，包括心血管疾病，移植物抗宿主病和克羅恩病，以及急性腎損傷（可見clinicaltrials.gov網(wǎng)站）。
除了上述的幾種策略，利用外囊泡本身特性進(jìn)行治療的途徑也是可行的，例如，治療性外泌體，利用外泌體的生物活性促進(jìn)組織再生。這是因?yàn)橥饷隗w主要來源于干細(xì)胞，能夠在靜止的內(nèi)皮細(xì)胞中誘導(dǎo)血管生成，抑制細(xì)胞凋亡并刺激細(xì)胞增殖，傳遞免疫調(diào)節(jié)信號(hào)，以及收集或重組組織再生所需的細(xì)胞。相比之下，來自特異性分化細(xì)胞類型（免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞）的外泌體可被利用來誘導(dǎo)或抑制特異性免疫反應(yīng)。藥物輸送用外泌體，外泌體最有趣的特征可能是它們?cè)诩?xì)胞間轉(zhuǎn)運(yùn)各種rna種類的能力。來自ratajczak組的早期研究，鑒定了外泌體中的mrna，這些mrna來自胚胎干細(xì)胞和癌細(xì)胞，并且表明可以分別轉(zhuǎn)移到造血祖細(xì)胞和單核細(xì)胞。隨后，在一次這樣的研究中，人類肥大細(xì)胞衍生的外泌體傳遞了在小鼠肥大細(xì)胞中表達(dá)的mrna，另一項(xiàng)研究中，顯示了神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞，不僅可以傳播受體細(xì)胞并轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，分泌帶有報(bào)告mrna的微泡，隨后在受體細(xì)胞中表達(dá)。重要的是，在這兩項(xiàng)研究中，在外泌體內(nèi)檢測(cè)到大量較小的rna種類 - 特別是mirnas。
外泌體作為治療靶點(diǎn)
外泌體作為治療劑
用于藥物遞送的外泌體
02 臨床應(yīng)用
毫無疑問，外泌體是細(xì)胞間通訊的核心，具有治療潛力。盡管在過去外泌體生物學(xué)的研究過程中進(jìn)行了大量研究，但目前許多特性和機(jī)制仍然難以捉摸，依然有很多問題困擾著外泌體的臨床應(yīng)用。例如，已證明msc衍生的外泌體既抑制又促進(jìn)腫瘤生長。這種差異可能是在收獲外泌體之前細(xì)胞培養(yǎng)條件差異的結(jié)果，所用純化方案的差異或由于缺乏穩(wěn)健的外泌體表征導(dǎo)致的。很明顯，環(huán)境細(xì)胞培養(yǎng)條件會(huì)受到影響外泌體的含量。此外，外泌體標(biāo)準(zhǔn)化迫切需要改進(jìn)。差異超速離心已成為外泌體純化的金標(biāo)準(zhǔn); 然而，有人擔(dān)心囊泡的產(chǎn)量和活性相對(duì)較低，因?yàn)榕R床前和臨床試驗(yàn)將需要大規(guī)模，成本有效和標(biāo)準(zhǔn)化的外泌體生產(chǎn)方案?，F(xiàn)階段還需要充分探索外泌體的生物學(xué)并評(píng)估潛在危害。后者包括，例如，減輕治療性外泌體轉(zhuǎn)移對(duì)原細(xì)胞的潛在危害，不必要的核酸或蛋白質(zhì)組分轉(zhuǎn)移，有害的免疫系統(tǒng)活化和動(dòng)物病毒在臨床應(yīng)用前的傳播。
直接靶向外泌體以抑制其在介導(dǎo)疾病中的去除效應(yīng)、利用其固有的潛力來刺激再生反應(yīng)或?qū)⒑怂岷推渌幬镞\(yùn)送到靶標(biāo)中，這已成為重要的新型治療策略。
03 市場(chǎng)動(dòng)向
2018.7.19 臨床階段再生醫(yī)學(xué)公司regeneus宣布美國zhuan利局已通過一項(xiàng)關(guān)于progenza成分和使用的zhuan利，名稱為“使用脂肪細(xì)胞和細(xì)胞分泌物的治療劑”，美國zhuan利申請(qǐng)編號(hào)14/342479。progenza是regeneus公司的細(xì)胞治療技術(shù)平臺(tái)，用于治療骨關(guān)節(jié)炎和其他肌肉骨骼疾病。它有可能用于治療當(dāng)前缺乏治療手段的其他炎癥性疾病。
2018.7.16 生物制藥公司neurotrauma sciences，llc（nts）和非營利組織亨利福特醫(yī)療集團(tuán)（henry ford health system）宣布新成立的nts子公司已獲得多年研究贊助和許可協(xié)議。這家新公司名為neurexo sciences，llc（nxs），其目標(biāo)是推進(jìn)亨利福特的先驅(qū)技術(shù)，該技術(shù)涉及外泌體作為富含microrna的細(xì)胞外囊泡，用于治療中風(fēng)、腦外傷（tbi），包括腦震蕩和神經(jīng)病。
2018.7.24 puretech health plc是一家臨床階段的生物制藥公司，開發(fā)針對(duì)腦-免疫-腸道（brain-immune-gut, big）軸的新型藥物，今天宣布與f. hoffmann-la roche ltd和hoffmann-la roche inc進(jìn)行多年合作，推進(jìn)puretech的乳源外泌體平臺(tái)技術(shù)，用于口服羅氏反義寡核苷酸平臺(tái)。
2018.9.7 總部位于韓國的exocobio公司在stem cell research and therapy雜志發(fā)表了一篇關(guān)于干細(xì)胞衍生外泌體的科學(xué)論文，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯著緩解了特應(yīng)性皮炎并抑制了多種炎癥靶點(diǎn)。
2018.9.7 英國外泌體治療應(yīng)用開發(fā)公司evox therapeutics公司今天宣布，在b輪融資中募集了3550萬英鎊（4540萬美元）。evox正在設(shè)計(jì)外泌體（人體的天然囊泡遞送系統(tǒng)），使各種藥物（蛋白質(zhì)、小分子和核酸）能夠到達(dá)以前難以接近的組織，例如穿過血腦屏障將藥物輸送到中樞神經(jīng)系統(tǒng)、細(xì)胞內(nèi)輸送生物制劑、以及肝臟rna治療藥物的遞送。
2018.10.13 外泌體檢測(cè)和表征領(lǐng)域的新興ling導(dǎo)者nanoview biosciences今天宣布完成由northpond ventures領(lǐng)投的1000萬美元b輪融資。
2018.10.31 nx prenatal宣布基于外泌體的早產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)進(jìn)入臨床驗(yàn)證。
2019.1.30 avalon及其子公司genexosome：全球首ge基于唾液外泌體的生物標(biāo)志物mir-185作為口腔癌的診斷和治療雙重靶點(diǎn)。
2019.3.26 gbi research的最xin報(bào)告——外泌體技術(shù)：最近在主要參與者capricor，codiak和evox therapeutics等，探討了外泌體技術(shù)在制藥和醫(yī)療保健行業(yè)的應(yīng)用。外泌體行業(yè)規(guī)模2030年預(yù)計(jì)將達(dá)22.8億美元。
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01 應(yīng)用
鑒于外泌體介導(dǎo)的疾病發(fā)病機(jī)制的證據(jù)越來越多，至少有四種策略可用于影響外泌體驅(qū)動(dòng)的疾病，涉及抑制外泌體功能的各個(gè)方面。這些策略包括它們的產(chǎn)生，釋放，細(xì)胞攝取或靶向促發(fā)疾病的特定外泌體組分。抑制外泌體介導(dǎo)的發(fā)病機(jī)制在癌癥中具有原型相關(guān)性，其中外泌體與腫瘤發(fā)生和腫瘤相關(guān)病理學(xué)的許多方面密切相關(guān)。已經(jīng)表明，循環(huán)外泌體的水平隨癌癥進(jìn)展增加超過兩倍并且與黑素瘤患者的存活相關(guān)。因此，正在開發(fā)旨在減少循環(huán)外泌體的負(fù)荷或阻斷外泌體的關(guān)鍵組分的治療性干預(yù)。然而，在此階段需要謹(jǐn)慎，因?yàn)槠駷橹勾蠖鄶?shù)體外和體內(nèi)研究都是使用高濃度的外泌體進(jìn)行的。下面簡單說明治療策略。
抑制外泌體形成
已知各種細(xì)胞組分對(duì)于外泌體的形成是至關(guān)重要的，但是特定的抑制策略還在研發(fā)并且在疾病模型中的使用很大程度上未經(jīng)測(cè)試。現(xiàn)階段使用中性小分子抑制劑或通過用降血壓藥物阿米洛利（通常減弱內(nèi)吞囊泡再循環(huán)）治療，抑制神經(jīng)酰胺形成（在內(nèi)體分選和外泌體產(chǎn)生中很重要）可以減少外泌體的產(chǎn)量。阿米洛利的使用已被證明在體內(nèi)通過阻斷腫瘤來源的外泌體的分泌來減少小鼠和人類腫瘤細(xì)胞的生長是有效的，所述外泌體含有與膜相關(guān)的熱休克蛋白72（hsp72），否則會(huì)介導(dǎo)對(duì)髓源抑制細(xì)胞的免疫抑制作用。
最近的一項(xiàng)研究表明，syndecan proteoglycans、syntenin，它們與pdcd6ip在調(diào)節(jié)外泌體形成，因此，可以通過rna干擾（rnai）或使用小分子抑制劑直接干擾這種相互作用減弱外泌體釋放。替代尚未經(jīng)過測(cè)試的方法可能是在空間上阻斷特定的跨膜蛋白（例如tspan30、cd63）。
抑制外泌體釋放
許多蛋白質(zhì)與外泌體的分泌有關(guān)，但調(diào)節(jié)外泌體釋放的確切機(jī)制仍然是難以捉摸的，并且不同細(xì)胞情況可能并不相同。在一些腫瘤細(xì)胞中，外來體釋放依賴于gtp酶rab27a，并且已被證明是合理的治療靶標(biāo)（使用rnai）用于減少腫瘤外泌體介導(dǎo)的信號(hào)傳導(dǎo)以抑制支持腫瘤生長的中性粒細(xì)胞。該方法降低了原發(fā)性轉(zhuǎn)移癌的生長速率并減少了小鼠肺部腫瘤的轉(zhuǎn)移，在最近一項(xiàng)體內(nèi)黑素瘤小鼠模型的獨(dú)立研究已經(jīng)得到了證實(shí)，其中對(duì)rab27a的抑制導(dǎo)致腫瘤生長和轉(zhuǎn)移的減少。其他gtp酶如rab11和rab35可以作為通過損害多泡體與質(zhì)膜的對(duì)接來抑制外泌體釋放的替代靶標(biāo)。
抑制外泌體攝取
已經(jīng)提出了幾種外泌體的攝取機(jī)制，但缺乏關(guān)于外泌體運(yùn)輸和靶標(biāo)定義的關(guān)鍵步驟的詳細(xì)信息。盡管如此，通過阻斷受體的磷脂酰絲氨酸可以減弱腫瘤細(xì)胞釋放的外囊泡的攝取。實(shí)際上，該策略降低了小鼠體內(nèi)人神經(jīng)膠質(zhì)瘤異種移植物的生長速率。然而，盡管可行，但該策略的廣泛適用性可能因其有限的特異性而受到阻礙與其他生理功能有關(guān)。在非腫瘤背景下，通過靶向細(xì)胞粘附分子1（icam1）可以減弱hiv-1對(duì)t細(xì)胞的作用，icam1存在于外囊泡包裹的病毒上，從而阻止與β2整合素(lfa1）結(jié)合。
阻斷特定的外泌體成分
研究證明，外囊泡小分子療法的發(fā)展具有重要意義。重要的是要解決干擾外囊泡產(chǎn)生可能導(dǎo)致的脫靶效應(yīng)，因?yàn)橥饷隗w不僅對(duì)于正常生理的調(diào)節(jié)是重要的，而且對(duì)許多蛋白質(zhì)外囊泡的產(chǎn)生同樣重要。mscs的治療潛力反映在越來越多的正在進(jìn)行的各種疾病臨床試驗(yàn)中，包括心血管疾病，移植物抗宿主病和克羅恩病，以及急性腎損傷（可見clinicaltrials.gov網(wǎng)站）。
除了上述的幾種策略，利用外囊泡本身特性進(jìn)行治療的途徑也是可行的，例如，治療性外泌體，利用外泌體的生物活性促進(jìn)組織再生。這是因?yàn)橥饷隗w主要來源于干細(xì)胞，能夠在靜止的內(nèi)皮細(xì)胞中誘導(dǎo)血管生成，抑制細(xì)胞凋亡并刺激細(xì)胞增殖，傳遞免疫調(diào)節(jié)信號(hào)，以及收集或重組組織再生所需的細(xì)胞。相比之下，來自特異性分化細(xì)胞類型（免疫調(diào)節(jié)細(xì)胞）的外泌體可被利用來誘導(dǎo)或抑制特異性免疫反應(yīng)。藥物輸送用外泌體，外泌體最有趣的特征可能是它們?cè)诩?xì)胞間轉(zhuǎn)運(yùn)各種rna種類的能力。來自ratajczak組的早期研究，鑒定了外泌體中的mrna，這些mrna來自胚胎干細(xì)胞和癌細(xì)胞，并且表明可以分別轉(zhuǎn)移到造血祖細(xì)胞和單核細(xì)胞。隨后，在一次這樣的研究中，人類肥大細(xì)胞衍生的外泌體傳遞了在小鼠肥大細(xì)胞中表達(dá)的mrna，另一項(xiàng)研究中，顯示了神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞，不僅可以傳播受體細(xì)胞并轉(zhuǎn)化為蛋白質(zhì)，分泌帶有報(bào)告mrna的微泡，隨后在受體細(xì)胞中表達(dá)。重要的是，在這兩項(xiàng)研究中，在外泌體內(nèi)檢測(cè)到大量較小的rna種類 - 特別是mirnas。
外泌體作為治療靶點(diǎn)
外泌體作為治療劑
用于藥物遞送的外泌體
02 臨床應(yīng)用
毫無疑問，外泌體是細(xì)胞間通訊的核心，具有治療潛力。盡管在過去外泌體生物學(xué)的研究過程中進(jìn)行了大量研究，但目前許多特性和機(jī)制仍然難以捉摸，依然有很多問題困擾著外泌體的臨床應(yīng)用。例如，已證明msc衍生的外泌體既抑制又促進(jìn)腫瘤生長。這種差異可能是在收獲外泌體之前細(xì)胞培養(yǎng)條件差異的結(jié)果，所用純化方案的差異或由于缺乏穩(wěn)健的外泌體表征導(dǎo)致的。很明顯，環(huán)境細(xì)胞培養(yǎng)條件會(huì)受到影響外泌體的含量。此外，外泌體標(biāo)準(zhǔn)化迫切需要改進(jìn)。差異超速離心已成為外泌體純化的金標(biāo)準(zhǔn); 然而，有人擔(dān)心囊泡的產(chǎn)量和活性相對(duì)較低，因?yàn)榕R床前和臨床試驗(yàn)將需要大規(guī)模，成本有效和標(biāo)準(zhǔn)化的外泌體生產(chǎn)方案?，F(xiàn)階段還需要充分探索外泌體的生物學(xué)并評(píng)估潛在危害。后者包括，例如，減輕治療性外泌體轉(zhuǎn)移對(duì)原細(xì)胞的潛在危害，不必要的核酸或蛋白質(zhì)組分轉(zhuǎn)移，有害的免疫系統(tǒng)活化和動(dòng)物病毒在臨床應(yīng)用前的傳播。
直接靶向外泌體以抑制其在介導(dǎo)疾病中的去除效應(yīng)、利用其固有的潛力來刺激再生反應(yīng)或?qū)⒑怂岷推渌幬镞\(yùn)送到靶標(biāo)中，這已成為重要的新型治療策略。
03 市場(chǎng)動(dòng)向
2018.7.19 臨床階段再生醫(yī)學(xué)公司regeneus宣布美國zhuan利局已通過一項(xiàng)關(guān)于progenza成分和使用的zhuan利，名稱為“使用脂肪細(xì)胞和細(xì)胞分泌物的治療劑”，美國zhuan利申請(qǐng)編號(hào)14/342479。progenza是regeneus公司的細(xì)胞治療技術(shù)平臺(tái)，用于治療骨關(guān)節(jié)炎和其他肌肉骨骼疾病。它有可能用于治療當(dāng)前缺乏治療手段的其他炎癥性疾病。
2018.7.16 生物制藥公司neurotrauma sciences，llc（nts）和非營利組織亨利福特醫(yī)療集團(tuán)（henry ford health system）宣布新成立的nts子公司已獲得多年研究贊助和許可協(xié)議。這家新公司名為neurexo sciences，llc（nxs），其目標(biāo)是推進(jìn)亨利福特的先驅(qū)技術(shù)，該技術(shù)涉及外泌體作為富含microrna的細(xì)胞外囊泡，用于治療中風(fēng)、腦外傷（tbi），包括腦震蕩和神經(jīng)病。
2018.7.24 puretech health plc是一家臨床階段的生物制藥公司，開發(fā)針對(duì)腦-免疫-腸道（brain-immune-gut, big）軸的新型藥物，今天宣布與f. hoffmann-la roche ltd和hoffmann-la roche inc進(jìn)行多年合作，推進(jìn)puretech的乳源外泌體平臺(tái)技術(shù)，用于口服羅氏反義寡核苷酸平臺(tái)。
2018.9.7 總部位于韓國的exocobio公司在stem cell research and therapy雜志發(fā)表了一篇關(guān)于干細(xì)胞衍生外泌體的科學(xué)論文，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯著緩解了特應(yīng)性皮炎并抑制了多種炎癥靶點(diǎn)。
2018.9.7 英國外泌體治療應(yīng)用開發(fā)公司evox therapeutics公司今天宣布，在b輪融資中募集了3550萬英鎊（4540萬美元）。evox正在設(shè)計(jì)外泌體（人體的天然囊泡遞送系統(tǒng)），使各種藥物（蛋白質(zhì)、小分子和核酸）能夠到達(dá)以前難以接近的組織，例如穿過血腦屏障將藥物輸送到中樞神經(jīng)系統(tǒng)、細(xì)胞內(nèi)輸送生物制劑、以及肝臟rna治療藥物的遞送。
2018.10.13 外泌體檢測(cè)和表征領(lǐng)域的新興ling導(dǎo)者nanoview biosciences今天宣布完成由northpond ventures領(lǐng)投的1000萬美元b輪融資。
2018.10.31 nx prenatal宣布基于外泌體的早產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)檢測(cè)進(jìn)入臨床驗(yàn)證。
2019.1.30 avalon及其子公司genexosome：全球首ge基于唾液外泌體的生物標(biāo)志物mir-185作為口腔癌的診斷和治療雙重靶點(diǎn)。
2019.3.26 gbi research的最xin報(bào)告——外泌體技術(shù)：最近在主要參與者capricor，codiak和evox therapeutics等，探討了外泌體技術(shù)在制藥和醫(yī)療保健行業(yè)的應(yīng)用。外泌體行業(yè)規(guī)模2030年預(yù)計(jì)將達(dá)22.8億美元。
藝斯高（上海）貿(mào)易有限公司
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