EVs的临床应用前景

细胞外囊泡（EVs） 是细胞释放到细胞外空间的脂质双层膜性小泡，其直径范围为50纳米至2000纳米，具体取决于它们的生成方式。EVs主要包括；外泌体（exosomes）直径为30-150nm，起源于内吞途径；微粒/微囊泡（microparticles/microvesicles）直接从质膜释放，直径约100-1000nm；凋亡小体（apoptoticbody/bleb）直径约为100nm-2000nm，由细胞凋亡产生。

在过去的十年中，人们对EVs的种类、特点以及生理和病理作用等认识迅速增长。EVs在治疗皮肤疾病、癌症以及新冠肺炎和呼吸窘迫综合等多种免疫性或炎性疾病的临床研究中取得亮眼的效果，成为新一代无细胞生物疗法的宠儿。

​图1. EVs的种类、生物发生、特征和分泌方式

EVs可以在正常生理条件下以及病理过程中释放，在细胞-细胞通信中起着重要作用，通过这种通信，EVs可以在细胞间转移囊泡内货物，包括蛋白质、脂质和调节性RNA等，以维持正常生理功能。EVs同时作为细胞垃圾袋，是去除细胞内有害物质、维持细胞稳态的重要方式。研究表明，EVs在癌症、神经退行性病变和心血管疾病等一系列疾病的发生发展中发挥作用。EVs的功能依赖于囊泡内特定的货物，这些货物从原始细胞中包装，并代表母细胞的状态。因此，EVs可用于研究病理学和诊断生物标志物。

​图2. EVs在癌症、神经退行性病变和心血管疾病中的作用

EVs具有治疗潜力的第一个突破性研究是负荷瘤肽的DCs来源EVs具有诱导CD8+T 细胞活化的功能，进而消除小鼠模型体内的肿瘤。另外一项鼓舞人心的研究结果是微生物EVs可诱导STING活化，携带STING激动剂环化GMP-AMP 的工程EVs成功用于增强抗肿瘤免疫和减少肿瘤生长。

尽管MSC的细胞疗法表现出很好的疗效，但研究表明，间充质干细胞的治疗效果来自其分泌到细胞外的EVs和其他衍生物，而非细胞本身。这引起了人们对使用间充质干细胞来源EVs作为潜在治疗药物的关注。MSCs来源EVs的应用可以避免使用MSCs相关的致瘤性等一些安全问题。在目前基于EVs的免疫治疗方法中，具有免疫调节作用的干细胞来源EVs处于领先地位。除了促进组织修复的特性外，这些EVs还具有广泛的免疫抑制潜力。来自干细胞和祖细胞的EVs抑制NK细胞反应以及DC成熟和活化，诱导M2型巨噬细胞极化，促进 Treg细胞分化，抑制B细胞增殖和分化。此外，它们的免疫治疗潜力已在广泛的实验疾病模型中得到证实，例如哮喘、移植物抗宿主病、I型糖尿病、实验性过敏性脑脊髓炎、实验性自身免疫性葡萄膜炎、急性呼吸窘迫综合征和关节炎等。

表1. EVs在炎症性疾病中的近期观察和临床试验（ClinicalTrials.gov）

MSC来源EVs在心肌缺血/再灌注损伤、中风和乳腺癌模型中显示出有效性。在心肌梗死模型中，MSC来源EVs减少了梗死面积。随后的研究表明，MSC来源EVs的心脏保护作用可以通过miRNA（如miR-22和miR-221）的作用来介导，这表明囊泡的RNA货物可能对治疗作用很重要。同样，含有miR-133b的MSC来源EVs改善了中风大鼠模型的恢复。此外，MSC来源EVs在小鼠局灶性脑缺血模型中的应用显示出积极的作用，增加血管神经发生，从而产生长期的神经保护。MSC来源EVs显示出与MSC细胞相似的功效，基于MSC的治疗重点已经转移到使用MSC来源EVs上。

EVs也可以被设计成药物或疫苗递送工具。在小鼠和叙利亚仓鼠中，鼻内施用基于细菌外膜囊泡的疫苗可诱导对 SARS-CoV-2 的粘膜和全身的免疫反应。许多研究描述了应用EVs预防或改善SARS-CoV-2感染，使COVID-19患者外周血中含SARS-CoV-2受体血管紧张素转换酶2（ACE2）的循环EVs水平升高，进而与细胞ACE2竞争结合SARS-CoV-2，在中和 SARS-CoV-2 感染方面非常有效，并且它们可以阻断各种 SARS-CoV-2变体。EVs正在成为一种SARS-CoV-2感染的新治疗策略。

EVs的生物学功能使其有望成为多种疾病的治疗药物，无论在基础科研还是药物研发中都是非常活跃的研究领域。人们对天然EVs制剂的应用、装载货物分子EVs的治疗潜力以及仿生囊泡的使用都充满期待。

参考文献：

1、 Cheng L, Hill AF. Therapeutically harnessing extracellular vesicles. Nat Rev Drug Discov. 2022 May; 21(5):379-399.

2、 Buzas EI. The roles of extracellular vesicles in the immune system. Nat Rev Immunol. 2022 Aug; 4:1-15.