《OpenNano》：Natural Nanocarriers in Oncology: The Targeting and Delivery Capabilities of Extracellular Vesicles
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这是一篇关于细胞外囊泡（EVs）作为天然靶向药物递送系统在癌症治疗中应用的深度综述。文章系统阐述了EVs的生物发生、分离表征、载药策略与靶向工程，重点探讨了其递送核酸、蛋白、化疗药物等多种治疗性货物的潜力，并深入分析了其在肿瘤微环境调控、克服耐药性及临床转化方面的挑战与前景，为下一代肿瘤精准治疗提供了前沿视角。
细胞外囊泡：肿瘤精准治疗的新一代天然纳米载体
癌症仍是全球最严峻的健康挑战之一，传统化疗和放疗因高系统毒性和低选择性而受限。因此，开发更有效、更具选择性的治疗手段迫在眉睫。近年来，基于纳米技术的药物递送系统，如脂质体、聚合物纳米粒、金属纳米粒和细胞外囊泡，在改善药物稳定性、生物利用度和肿瘤靶向性方面展现出巨大潜力。其中，细胞外囊泡因其生物源性、高生物相容性和固有的细胞间通讯功能，已成为极具前景的天然纳米载体。
细胞外囊泡概述
细胞外囊泡是几乎所有细胞类型释放的脂质双层膜性纳米颗粒，直径范围从30纳米到5微米。根据尺寸和生物发生途径，EVs主要分为外泌体、微囊泡和凋亡小体。外泌体源自内体途径，微囊泡由质膜直接向外出芽形成，而凋亡小体则在程序性细胞死亡过程中产生。
EVs膜富含磷脂酰丝氨酸、鞘脂和胆固醇，其表面蛋白如四跨膜蛋白、整合素和黏附分子赋予其固有的靶向能力。囊泡内部可运载丰富的功能货物，包括核酸、蛋白质、脂质和代谢物，共同决定了其生物活性与治疗潜力。由于其生物源性，EVs在体内循环中表现出高稳定性、低免疫原性，并能通过表面CD47等蛋白传递“别吃我”信号，逃避免疫清除，实现长循环时间。
EVs的分离与表征方法
为确保EVs作为药物载体的质量与一致性，可靠的分离与表征至关重要。常用的分离方法包括超速离心、超滤、密度梯度离心、基于聚合物的沉淀、尺寸排阻色谱和免疫亲和捕获。每种方法在产量、纯度、速度和对囊泡完整性的影响上各有利弊。例如，超速离心应用广泛但可能损伤囊膜；尺寸排阻色谱纯度高、重现性好；而免疫亲和捕获特异性强但成本高昂。
分离后，需通过多种技术对EVs进行全面表征。纳米颗粒追踪分析和动态光散射用于评估粒径分布与浓度；透射电镜和原子力显微镜用于观察形貌与膜完整性；而流式细胞术、蛋白质印迹和ELISA则用于检测CD9、CD63、CD81、TSG101和Alix等特征性表面标志物的表达。分离与表征方法的选择直接影响EVs作为载体的载药效率、靶向准确性和生物稳定性。
EVs作为靶向药物递送系统
EVs的来源
可用于药物递送的EVs来源多样，包括免疫细胞、肿瘤细胞、上皮/内皮细胞和间充质干细胞等。其中，间充质干细胞来源的EVs因其相对易得、可扩展的生产能力、较低的免疫反应和良好的安全性而备受关注。MSC-EVs具有天然的免疫调节和组织归巢倾向，但需注意其异质性和在特定肿瘤环境中潜在的促瘤风险。
EVs的货物容量与治疗多样性
EVs能够封装并递送多种治疗性货物，如核酸、蛋白质、化疗药物，甚至可作为纳米颗粒的生物膜涂层，构成了其治疗多样性的基础。
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核酸货物：EVs可选择性包裹并运输microRNA、mRNA、长链非编码RNA等。例如，载有肿瘤抑制miR-34a的EVs可重塑肿瘤细胞的基因表达网络，对抗化疗耐药和转移。
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蛋白货物：EVs携带的膜蛋白和腔内蛋白在细胞识别、靶向及信号调控中起核心作用。表面整合素的表达模式甚至决定了EVs的器官趋向性。
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纳米颗粒货物：利用EV膜包被合成纳米颗粒形成的杂化系统，可继承EVs的生物特性，改善纳米颗粒的生物相容性、免疫逃逸和肿瘤靶向能力。
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化疗药物货物：EVs是阿霉素、紫杉醇、顺铂等化疗药物的高效纳米载体。其脂质双层结构能保护药物免于降解，表面蛋白介导受体依赖性摄取，并能穿越血脑屏障等生物屏障，提高治疗指数。
药物装载策略
EVs的载药策略主要分为分离前装载和分离后装载。分离前装载利用供体细胞的生物学过程，在囊泡生物发生时即将治疗分子包裹进去；分离后装载则是对已分离的EVs进行直接处理，方法包括孵育、超声、电穿孔、冻融循环和化学透化等。装载策略的选择取决于货物性质、靶组织及预期疗效。
EVs靶向策略
尽管EVs具有天然趋向性，但为提高靶向精度，已发展出多种工程化策略。
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基于天然趋向性的靶向：EVs表面的整合素、四跨膜蛋白等分子决定了其固有的组织归巢特性。
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基于工程化的主动靶向：
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供体细胞基因修饰：通过基因工程将靶向肽或抗体片段融合到EV膜蛋白上，是获得稳定、高特异性靶向EVs的有效方法。
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分离后表面修饰：通过化学方法将配体连接到已纯化的EVs表面，操作灵活，更利于临床转化。常用策略包括基于脂质的修饰和适配体/抗体连接。
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刺激响应与物理靶向策略：利用肿瘤微环境的特性或外加物理场实现靶向控制释放。
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减少脱靶积累的修饰：通过过表达CD47、PEG化等方法，降低网状内皮系统对EVs的清除，延长其循环时间。
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多模式靶向策略：结合多种修饰手段，以应对复杂的体内环境。
EVs在癌症治疗中的治疗潜力
临床前研究表明，基于EVs的递送系统在肿瘤治疗中展现出多方面潜力：
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抑制肿瘤生长与增强化疗疗效：靶向修饰的EVs能提高药物在肿瘤部位的蓄积，增强抗肿瘤效果，同时降低系统毒性。
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癌症治疗中的免疫调节：树突状细胞等免疫细胞来源的EVs可呈递肿瘤抗原，激活抗肿瘤免疫应答；而MSC-EVs则可通过其携带的免疫调节分子抑制促瘤信号通路。
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抑制血管生成与转移：载有抗血管生成miRNA的EVs可抑制肿瘤新生血管形成；而某些miRNA货物能抑制上皮-间质转化，从而降低肿瘤的转移潜能。
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克服耐药性：工程化EVs可递送siRNA或miRNA以沉默耐药相关基因，或通过旁路机制提高耐药肿瘤细胞内的药物浓度，从而逆转化疗耐药。
安全性、生物分布与长期毒性考量
尽管前景广阔，EVs的临床转化仍面临挑战。体内生物分布研究显示，系统给药的EVs主要被肝、脾等网状内皮系统器官快速捕获，仅少量能到达肿瘤部位。其长期生物安全性，如重复给药后在清除器官的累积效应及潜在的免疫反应，仍需系统评估。标准化、规模化生产以及靶向效率的进一步提升，是未来需要攻克的关键技术瓶颈。
随着对EVs与肿瘤微环境相互作用的深入理解，以及载药、靶向、表征技术的不断创新，EVs有望与免疫疗法、基因治疗等手段结合，发展成为支持个性化、精准化癌症治疗的下一代生物技术平台。
