外泌(mi)體(ti)的(de)載藥(yao)方(fang)法(fa)和給藥(yao)途(tu)徑(jing)

更新(xin)時(shi)間：2023-01-12

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藥(yao)物傳遞(di)系(xi)統(tong)DDS：是(shi)將脂質(zhi)體(ti)、微囊、微球(qiu)、微乳、納(na)米(mi)囊、納(na)米(mi)球(qiu)、外泌(mi)體(ti)等(deng)作(zuo)為藥(yao)物載體(ti)將藥(yao)物通(tong)過(guo)不同的(de)給藥(yao)方(fang)式(shi)，直接(jie)輸(shu)送(song)到病(bing)竈(zao)部位的壹(yi)種(zhong)新型醫(yi)療方(fang)式(shi)。
將藥(yao)物加載到外泌(mi)體(ti)
在(zai)進行(xing)藥(yao)物傳遞(di)系(xi)統(tong)DDS設計(ji)時(shi)，其中(zhong)壹(yi)個(ge)重要(yao)的(de)環節就(jiu)是(shi)載藥(yao)方(fang)法(fa)。由於外泌(mi)體(ti)具有生(sheng)物相(xiang)容性、穩(wen)定(ding)性(xing)和腫(zhong)瘤靶向(xiang)性，隨著(zhe)外泌(mi)體(ti)技(ji)術研(yan)究的不斷發(fa)展使它(ta)們(men)成為有前景(jing)的(de)藥(yao)物載體(ti)。外泌(mi)體(ti)的(de)構建(jian)類(lei)似於雙膜脂質(zhi)體(ti)，並(bing)且(qie)藥(yao)物裝載方(fang)法(fa)也類(lei)似。但(dan)在(zai)藥(yao)物傳遞(di)系(xi)統(tong)DDS設計(ji)前(qian)需要(yao)根(gen)據(ju)藥(yao)物和外泌(mi)體(ti)特性(xing)仔(zai)細選擇(ze)。
外泌(mi)體(ti)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)被動或主(zhu)動方(fang)法(fa)裝載多種(zhong)藥(yao)物、大分子和(he)其他(ta)物質(zhi)（圖(tu) 3）。被動方(fang)法(fa)比較簡單(dan)，它(ta)是(shi)基於(yu)藥(yao)物與(yu)外泌(mi)體(ti)或細胞孵育(yu)，並(bing)進壹(yi)步(bu)分離(li)含有藥(yao)物的釋放外泌(mi)體(ti)（圖(tu) 3 I、II）。這種(zhong)方(fang)法(fa)通(tong)過(guo)不同的(de)藥(yao)物濃(nong)度(du)梯度來實現(xian)；因此(ci)，在與(yu)外泌(mi)體(ti)孵(fu)育(yu)期間，物質(zhi)本身(shen)也(ye) 會遷移到囊泡中(zhong)。這(zhe)壹(yi)過(guo)程(cheng)可以(yi)通(tong)過(guo)施(shi)加額(e)外的力(li)來(lai)加強，例(li)如搖(yao)動或攪拌(ban)等(deng).
被動裝載(zai)法(fa)的(de)缺(que)點是(shi)裝載(zai)效率低，輸(shu)出(chu)藥(yao)物濃(nong)度(du)低（約 1%）。將藥(yao)物與(yu)外泌(mi)體(ti)或其他(ta) DDS 載體(ti)壹(yi)起(qi)孵(fu)育(yu)是(shi)壹種(zhong)較常見並(bing) 且(qie)簡單(dan)的(de)方(fang)法(fa)，尤其適用於疏(shu)水性藥(yao)物。
主(zhu)動加載(zai)方(fang)法(fa)可以(yi)實現更高(gao)的(de)加載(zai)效率，包括(kuo)超聲處理(li) (可達~28%)、電(dian)穿孔 (~5%) 、擠(ji)壓(ya)、凍融、pH 梯(ti)度 (1.7%) 和結合方(fang)法(fa)。具體(ti)方(fang)法(fa)是(shi)通(tong)過(guo)超聲處理(li)和電穿(chuan)孔在外泌(mi)體(ti)膜(mo)上(shang)穿孔，再(zai)分別(bie)由聲波(bo)或電脈(mai)沖介導（圖(tu) 3 III、IV）。之後(hou)，外泌(mi)體(ti)將通(tong)過(guo)上(shang)述試劑(ji)誘(you)導的(de)小膜孔(kong)從(cong)溶(rong)液中(zhong)加(jia)載(zai)藥(yao)物。這些(xie)方(fang)法(fa)似乎不會改變外泌(mi)體(ti)膜(mo)的特性(xing)，但(dan)會(hui)導致外泌(mi)體(ti)大(da)小增加(jia)。
主(zhu)動加載(zai)法(fa)的(de)另(ling)壹(yi)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)通(tong)過(guo)抗(kang)體(ti)或點擊化(hua)學將藥(yao)物與(yu)外泌(mi)體(ti)結合。抗(kang)體(ti)將通(tong)過(guo)它(ta)們(men)對外泌(mi)體(ti)結構元(yuan)素的親(qin)和力(li)非(fei)共(gong)價結合到外泌(mi)體(ti)表(biao)面（圖 3七). 化(hua)學合(he)成(cheng)將導致藥(yao)物通(tong)過(guo)例(li)如 PEG 或膜蛋(dan)白(bai)與(yu)外泌(mi)體(ti)共(gong)價結合，並(bing)且(qie)進壹(yi)步(bu)釋放取決於(yu)外泌(mi)體(ti)降(jiang)解。這(zhe)些(xie)方(fang)法(fa)還可以(yi)通(tong)過(guo)將特定(ding)受體(ti)引(yin)入(ru)膜來(lai)將外泌(mi)體(ti)靶(ba)向所(suo)需(xu)細胞。

圖 3. 將藥(yao)物裝入(ru)外泌(mi)體(ti)的(de)方(fang)法(fa)。
( I )—從(cong)藥(yao)物暴(bao)露(lu)細胞中(zhong)釋放的載(zai)藥(yao)外泌(mi)體(ti)，
( II )— 藥(yao)物與(yu)外泌(mi)體(ti)孵(fu)育(yu)並(bing)攪拌(ban)，
( III )—超聲處理(li)，
( IV )—電穿孔(kong)，
( V )— 擠(ji)出(chu)，
( VI )—凍融循(xun)環，
( VII )-藥(yao)物與(yu)外泌(mi)體(ti)的(de)化(hua)學綴合(he)。
以(yi)上(shang)步(bu)驟中(zhong)提到的(de)方(fang)法(fa)允許根(gen)據(ju)藥(yao)物的親水性和親脂性將藥(yao)物摻入(ru)外泌(mi)體(ti)或磷脂(zhi)雙層的內部。親水性物質(zhi)將滲透於(yu)外泌(mi)體(ti)的(de)腔內，而可溶(rong)於脂(zhi)質(zhi)的(de)物質(zhi)將聚集(ji)在(zai)外泌(mi)體(ti)的(de)膜上(shang)（圖2）。壹些(xie)研(yan)究報告(gao)證(zheng)明，親(qin)水性物質(zhi)很(hen)容易加(jia)載(zai)到外泌(mi)體(ti)中(zhong)，而親脂(zhi)性(xing)物質(zhi)的(de)加載(zai)效(xiao)率較低(di)。通(tong)常，這(zhe)些(xie)物質(zhi)在(zai)體(ti)外 24 小時(shi)內從(cong)外泌(mi)體(ti)釋放約 50% 。
選(xuan)擇(ze)藥(yao)物加載方(fang)法(fa)時(shi)需要(yao)考(kao)慮到對(dui)外泌(mi)體(ti)結構和(he)特性(xing)的影響。目(mu)前(qian)，通(tong)過(guo)電(dian)穿孔(kong)的(de)聚集(ji)和(he)融(rong)合(he)法(fa)使用較為(wei)普遍(bian)。
實(shi)際上(shang)，外泌(mi)體(ti)作(zuo)為細胞間信(xin)號(hao)傳遞(di)分(fen)子(zi)可以(yi)遞送多種(zhong)物質(zhi)，包(bao)括化(hua)療藥(yao)物（紫(zi)杉(shan)醇(chun)、多柔比星(xing)和(he)紫(zi)杉(shan)醇(chun)）、RNA 和 DNA等(deng) 。另(ling)外，近(jin)年來(lai)還針(zhen)對細菌（弓形蟲病和沙(sha)門(men)氏(shi)菌病(bing)）、病毒(du)（艾滋病和(he)乙型肝炎）、癌(ai)癥（肺癌(ai)、胰腺癌(ai)、結腸(chang)癌(ai)、腦(nao)癌(ai)和乳腺癌(ai)）等(deng)進行(xing)基(ji)於外泌(mi)體(ti)的(de)疫(yi)苗(miao)開發設計(ji)。所(suo)以(yi)外泌(mi)體(ti)也(ye)常被用作(zuo)基因編(bian)輯(ji)工具遞送的(de)工具，例(li)如 Cas9.
給藥(yao)途(tu)徑(jing)
根(gen)據(ju)目前(qian)的研(yan)究，外泌(mi)體(ti)主(zhu)要(yao)通(tong)過(guo)靜(jing)脈內(nei)給藥(yao)，位(wei)置(zhi)主(zhu)要(yao)為(wei)肝臟肺和腦(nao)、胃中(zhong)，只(zhi)有少數研(yan)究使用另(ling)壹(yi)種(zhong)給藥(yao)方(fang)法(fa)，即經鼻、口(kou)服和腹膜(mo)內(nei)給藥(yao)。
表(biao) 4. 外泌(mi)體(ti)的(de)藥(yao)物、大分子和(he)潛在(zai)靶(ba)向策(ce)略示(shi)例(li)。

外泌(mi)體(ti)的(de)藥(yao)物方(fang)法(fa)和給藥(yao)途(tu)徑(jing)
藥(yao)物/大分子	加(jia)載(zai)效率和方(fang)法(fa)	起(qi)源	靶向細胞/組(zu)織(zhi)	影(ying)響
紫(zi)杉(shan)醇(chun)	1.4%；逆轉錄孵育(yu)；5.3%；電穿(chuan)孔(kong)；28.3%；輕度(du)超聲處理(li)	RAW 264.7 細胞系(xi)	Madin–Darby 犬(quan)腎(shen) MDCK WT和(he) MDCK MDR1細胞，小鼠 Lewis 肺癌(ai)細胞亞(ya)系(xi) (3LL-M27)	多重耐藥(yao)細胞系(xi)的(de)細胞毒性增加超過 50 倍。
紫(zi)杉(shan)醇(chun)		RAW 264.7 細胞系(xi)		多重耐藥(yao)細胞系(xi)的(de)細胞毒性增加超過 50 倍。
阿黴(mei)素	7.4%；超聲處理(li)和隨後(hou)的擠(ji)壓(ya)	4T1細胞系(xi)	MCF-7細胞系(xi)	近(jin)紅(hong)外激光(guang)觸(chu)發的多柔比星(xing)從(cong)用(yong) Fe 3 O 4修(xiu)飾的外泌(mi)體(ti)中(zhong)釋放。
阿黴(mei)素	6.5%；超聲處理(li)	雄(xiong)性 KM 小(xiao)鼠的(de)小鼠骨髓	斑馬魚(yu)，攜帶(dai) C6-Luc 神經膠(jiao)質(zhi)瘤的小(xiao)鼠	快(kuai)速(su)血腦(nao)屏(ping)障(zhang)穿(chuan)越(yue)和腦(nao)積聚(ju)。靶向(xiang)：浸潤(run)性腦(nao)腫(zhong)瘤細胞。
hsa-miR148a-3p	無(wu)損檢(jian)測(ce)；化(hua)學轉(zhuan)染（Lipofectamine 2000）	牛(niu)奶(nai)	HepG2、Caco-2細胞系(xi)	具有成本效(xiao)益(yi)的外泌(mi)體(ti)來(lai)源。時(shi)間依賴(lai)性(xing)細胞摻入(ru)。
紫(zi)杉(shan)醇(chun)	8%；逆轉錄孵育(yu)	牛(niu)奶(nai)	裸鼠(shu)肺腫(zhong)瘤異種(zhong)移植	腫(zhong)瘤生(sheng)長抑(yi)制。與(yu)靜脈內(nei)給藥(yao)相(xiang)比，全身(shen)和(he)免疫(yi)原(yuan)性毒性(xing)較低(di)
紫(zi)杉(shan)醇(chun)	14%；藥(yao)物孵育(yu)細胞	來自臍帶(dai)的 MSC	A549、SK-OV-3、MDA-hyb1細胞系(xi)；NODscid 小(xiao)鼠的 MDA-hyb1 乳(ru)腺腫(zhong)瘤	與(yu)含有紫(zi)杉(shan)醇(chun)的外泌(mi)體(ti)相(xiang)比，使用高(gao) 1000 倍(bei)濃(nong)度(du)的遊離紫(zi)杉(shan)醇(chun)可減少(shao)癌(ai)癥的生(sheng)長和(he)轉移(yi)。
埃(ai)拉(la)斯(si)汀	3.2 毫克 erastin/毫克蛋(dan)白(bai)質(zhi)；超聲處理(li)	HFL-1細胞系(xi)	MDA-MB-231細胞系(xi)	用(yong)於靶向(xiang)遞送、促進鐵死(si)亡(wang)、減少增(zeng)殖和癌(ai)細胞遷移的(de)葉(ye)酸標記(ji)外泌(mi)體(ti)。
CRISPR/Cas9 質(zhi)粒(li) DNA	來自 MSC 的(de)外泌(mi)體(ti)的(de)化(hua)學轉(zhuan)染（Exo-Fect™ 外泌(mi)體(ti)轉(zhuan)染試劑(ji)盒(he)）；		KPC689	成功(gong)破(po)壞胰(yi)腺癌(ai)細胞中(zhong)的(de)Kras G12D致癌(ai)等(deng)位基(ji)因。抑(yi)制增殖(zhi)和(he)腫(zhong)瘤生(sheng)長
CRISPR/Cas9 質(zhi)粒(li) DNA	細胞 (HEK293T) 的化(hua)學轉(zhuan)染 (Lipofectamine 2000) 和(he)從(cong)條件培養(yang)基(ji)中(zhong)分(fen)離(li)外泌(mi)體(ti)	HEK293T細胞系(xi)	細胞系(xi)
PEI 基(ji)質(zhi)中(zhong)靶(ba)向(xiang) KRAS 的(de) siRNA；	>90%；與(yu) PEI 基質(zhi)孵(fu)育(yu)；	牛(niu)初(chu)乳	H1299、A549、H522、Panc-1、MiaPaCa-2細胞系(xi)；體(ti)內(nei) A549 異種(zhong)移植模(mo)型(xing)	抑(yi)制腫(zhong)瘤生(sheng)長和(he) KRAS表達(da)。在(zai) p53-null H1299 細胞中(zhong)誘(you)導 p53 的(de)表達。
編(bian)碼(ma) p53 的(de)質(zhi)粒(li) DNA	<5%；電穿(chuan)孔(kong)；
編(bian)碼(ma) p53 的(de)質(zhi)粒(li) DNA	35% 用 Exo-Fect™ 進(jin)行(xing)化(hua)學轉(zhuan)染（約(yue) 35%）
阿(e)黴(mei)素; 膽固(gu)醇(chun)修(xiu)飾的 miRNA159	74.5–160.6 ng/μg 外泌(mi)體(ti)；在(zai)三乙胺溶(rong)液中(zhong)孵(fu)育(yu)；1.2% 的 miRNA，5.3% 的(de)膽(dan)固醇(chun)修(xiu)飾的 miRNA	THP-1細胞系(xi)	MDA-MB-231細胞系(xi)	外泌(mi)體(ti)的(de)靶向特性(xing)，對癌(ai)細胞的協同治(zhi)療作(zuo)用，抑(yi)制生(sheng)長和(he)運動。TCF-7 基因的沈(chen)默(mo)。
5-氟尿(niao)嘧啶(ding)；miR-21抑(yi)制劑(ji)寡(gua)核(he)苷酸	3.1%；0.5%；電(dian)穿(chuan)孔(kong)	293T細胞系(xi)	HCT-116 SFR細胞系(xi)；體(ti)內(nei) BALB/c 裸鼠	成(cheng)功(gong)共遞送(song)、細胞中(zhong) miR-21 的(de)下(xia)調(tiao)、周(zhou)期停(ting)滯(zhi)的誘(you)導、增(zeng)殖減少(shao)、耐藥(yao)性(xing)逆(ni)轉(zhuan)、5-FU 細胞毒性增加、體(ti)內(nei)腫(zhong)瘤生(sheng)長減(jian)少
miR-31-5p	不適用(yong)；電穿孔(kong)	牛(niu)奶(nai)	HUVEC細胞系(xi)；體(ti)內(nei) BALB/c 小鼠	體(ti)外細胞功(gong)能改善，血管生(sheng)成增(zeng)強，糖(tang)尿(niao)病(bing)小鼠體(ti)內(nei)傷口愈(yu)合(he)
CD47 和 SIRPα 抗(kang)體(ti)	通(tong)過(guo) pH 敏感接頭與(yu)外泌(mi)體(ti)表(biao)面綴合(he)	RAW264.7細胞系(xi)	RAW264.7細胞系(xi)，體(ti)內(nei)BALB/C小鼠	靶(ba)向 CD47 表達細胞，改善巨噬細胞吞(tun)噬作(zuo)用，外泌(mi)體(ti)重編(bian)程(cheng)巨噬細胞抗(kang)癌(ai)活(huo)性(xing)
CD47 和 SIRPα 抗(kang)體(ti)	通(tong)過(guo) pH 敏感接頭與(yu)外泌(mi)體(ti)表(biao)面綴合(he)	RAW264.7細胞系(xi)	RAW264.7細胞系(xi)，體(ti)內(nei)BALB/C小鼠
galectin-9 siRNA，奧(ao)沙(sha)利(li)鉑(bo)	半乳(ru)糖(tang)凝(ning)集(ji)素9、13.17% 馬來酰(xian)亞(ya)胺(an)-硫(liu)醇(chun)偶聯物的 13.17% N/A 電穿孔(kong)	骨髓間充質(zhi)幹(gan)細胞	PANC-02細胞系(xi)，體(ti)內(nei)C57BL/6小鼠，SD大(da)鼠	顯(xian)著的(de)抗(kang)癌(ai)活(huo)性(xing)，提高(gao)巨(ju)噬細胞腫(zhong)瘤抑(yi)制活(huo)性(xing)，增(zeng)加(jia)細胞毒性 T 淋巴細胞的募集(ji)
galectin-9 siRNA，奧(ao)沙(sha)利(li)鉑(bo)		骨髓間充質(zhi)幹(gan)細胞	PANC-02細胞系(xi)，體(ti)內(nei)C57BL/6小鼠，SD大(da)鼠
小(xiao)檗(bo)堿	17.13%，超聲處理(li)	原代(dai)巨噬細胞	C57BL/6J小鼠	巨噬細胞抗(kang)炎和抗(kang)雕亡 M2 表(biao)型(xing)的(de)誘(you)導，脊髓損傷(shang)後(hou)小鼠運動的改善
小(xiao)檗(bo)堿	17.13%，超聲處理(li)	原代(dai)巨噬細胞	C57BL/6J小鼠
Erastin、Rose Bengal、CD47 表面標記(ji)的(de)外泌(mi)體(ti)	60%、84% 的(de)包封(feng)率，超聲處理(li)；CD 47 質(zhi)粒(li)轉染的(de)供體(ti)細胞	HEK293T細胞系(xi)	RAW264.7 Hepa1-6 細胞系(xi)，體(ti)內(nei) C57BL/6	阻(zu)止外泌(mi)體(ti)吞(tun)噬作(zuo)用，激光(guang)照(zhao)射(she)後(hou)體(ti)內(nei)和體(ti)外鐵死(si)亡(wang)誘(you)導，外泌(mi)體(ti)肝腎(shen)細胞毒性降低
miR-138-5p	慢(man)病(bing)毒轉染供體(ti)細胞	脂肪來源的幹細胞	T24，5637細胞系(xi)，體(ti)內(nei)BALB/C裸鼠	膀(pang)胱(guang)癌(ai)細胞增殖、遷移和(he)侵襲(xi)減(jian)少，抑(yi)制體(ti)內(nei)腫(zhong)瘤生(sheng)長

近(jin)些(xie)年(nian)，外泌(mi)體(ti)研(yan)究領(ling)域(yu)發(fa)展迅(xun)速(su)，來新型外泌(mi)體(ti)分(fen)離技術實(shi)現(xian)了(le)從(cong)小(xiao)體(ti)積樣(yang)品中(zhong)快(kuai)速(su)、高效、精(jing)確地分(fen)離(li)，在(zai)外泌(mi)體(ti)研(yan)究也取(qu)得了(le)許多重大(da)進(jin)展，這(zhe)些(xie)都(dou)使外泌(mi)體(ti)成(cheng)為納(na)米(mi)藥(yao)物、基因要等(deng)創(chuang)新藥(yao)的(de)遞(di)送(song)工具。外泌(mi)體(ti)技(ji)術的(de)發(fa)展對(dui)於(yu)未(wei)來(lai)的外泌(mi)體(ti)的(de)檢測、生(sheng)物標誌物篩選以(yi)及癌(ai)癥的鑒別(bie)等(deng)也都(dou)具有重要(yao)的(de)意義(yi)。
選擇(ze)外泌(mi)體(ti)作(zuo)為給藥(yao)載(zai)體(ti)的(de)主(zhu)要(yao)優(you)勢(shi)在(zai)於它(ta)可(ke)以(yi)降低藥(yao)物濃(nong)度(du)，能夠準確到病(bing)竈(zao)部位有效提高(gao)效(xiao)率並(bing)減少(shao)藥(yao)物的毒副(fu)作(zuo)用。盡管如(ru)此(ci)，外泌(mi)體(ti)的(de)載藥(yao)效(xiao)率仍有提升(sheng)空(kong)間。比如：在(zai)外泌(mi)體(ti)研(yan)究領(ling)域(yu)中(zhong)，由(you)於(yu)不同供體(ti)細胞分離的外泌(mi)體(ti)特性(xing)也是(shi)不同的(de)，需要足(zu)夠(gou)了(le)解與(yu)熟悉(xi)各種(zhong)外泌(mi)體(ti)的(de) 特性(xing)，了(le)解外泌(mi)體(ti)的(de)長期毒(du)性、免疫(yi)原(yuan)性和安全性(xing)這(zhe)也是(shi)外泌(mi)體(ti)藥(yao)物傳遞(di)系(xi)統(tong)DDS設計(ji)的(de)重點(dian)。
蘇(su)州(zhou)阿爾(er)法(fa)生(sheng)物專註(zhu)於生(sheng)物實驗室(shi)儀(yi)器和(he)生(sheng)物試劑(ji)、實(shi)驗室(shi)耗(hao)材行(xing)業(ye)14年。所(suo)提供的(de)納(na)米(mi)粒(li)度(du)儀(yi)、熒(ying)光(guang)顯(xian)微鏡等(deng)廣泛(fan)應(ying)用於細胞外泌(mi)體(ti)研(yan)究領(ling)域(yu)。另(ling)外，提供的(de)實(shi)驗室(shi)設備(bei)包(bao)括發(fa)酵(jiao)罐(guan)、生(sheng)物反應(ying)器、細胞培養(yang)搖(yao)床、恒(heng)溫(wen)恒(heng)濕培養(yang)箱(xiang)、PCR儀、乳酸分析(xi)測(ce)定(ding)儀(yi)等(deng)也廣(guang)泛(fan)應(ying)用於生(sheng)命科學(xue)實(shi)驗。

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