外泌体是一种40~160nm的细胞外囊泡，可由血细胞、免疫细胞、肿瘤细胞、干细胞等在内的几乎所有类型的细胞分泌，并分布在各种体液中。外泌体是细胞间通讯的关键介质，及各种生理和病理过程中的功能介质。

研究发现，外泌体可以穿梭蛋白质、脂质、RNA和DNA等生物活性分子，且具有高生物利用度、生物稳定性、靶向特异性、低毒性和低免疫原性，使得外泌体在疾病诊断、治疗及药物递送中极具潜力。

美国ClinicalTrials临床试验数据库资料显示，外泌体可作为肺癌、乳腺癌、结肠直肠癌等不同肿瘤的诊断生物标志物或治疗药物，还可作为药物递送系统、肿瘤疫苗；此外，外泌体还可用于再生医学。然而，至今尚未有任何的外泌体疗法批准上市，外泌体的临床转化仍面临着诸多问题及挑战。

外泌体发展历程

外泌体是细胞外囊泡常见亚群之一。EV是由生物细胞分泌的纳米级具有双层膜结构的囊泡，是各种具有膜结构的囊泡的统称，主要包括外泌体及微囊泡、微粒、外体、迁移体、肿瘤体和凋亡体等。现代研究证明，外泌体可影响肿瘤的各种生物学过程，包括细胞增殖、肿瘤转移、血管生成、肿瘤耐药和免疫反应等。

1981年，Trams等人从各种正常细胞和肿瘤细胞中培养出具有5′-核苷酸酶活性的脱落囊泡，囊泡的平均直径为500~1000nm，并且通常含有直径约40 nm的第二群囊泡，这是关于外泌体的最初描述。1983年，Harding等人和Pan等人分别在大鼠和绵羊网织红细胞中，观察到含有未降解的转铁蛋白受体与直径约50 nm的小囊泡发生相互作用。随后在1987年Johnstone将其正式命名为“外泌体”。

2013年，James E. Rot hman、Randy W. Schekman和Thomas C. Südhof三位科学家因发现并阐释细胞囊泡运输系统及调控机制而获得诺贝尔生理学或医学奖。

外泌体的组成及生理功能

外泌体含有DNA、RNA、mRNA、脂质、代谢物、细胞质和蛋白质等多种生物分子。研究显示，目前已在外泌体中鉴定出9769种蛋白质、2838种miRNA、3408种mRNA和1116种脂质。其中，细胞膜常规的四跨膜蛋白（CD9、CD63、CD81等）、热休克蛋白70（Hsc70）、溶酶体蛋白（Lamp2b）、肿瘤敏感基因101（Tsg101）、融合蛋白（CD9、flotillin，annexin）等蛋白在外泌体中的浓度较高，可作为外泌体鉴定的生物标志物。

近年来，研究发现血细胞、免疫细胞、肿瘤细胞、干细胞等在内的几乎所有类型的细胞都可以产生外泌体，进行细胞间通讯，从而实现细胞增殖、分化、免疫调节、炎症调控、细胞凋亡等多种生物学功能。

外泌体最初被认为是细胞用来排泄废物的小泡，随着研究的深入，发现外泌体可参与到机体免疫应答、抗原递呈、细胞迁移、细胞分化、肿瘤侵袭等。

不同细胞来源的外泌体组成不同，其功能也不同。例如，树突状细胞分泌的外泌体具有MHC肽复合物，能够激活T细胞，还可表达表面配体，如肿瘤坏死因子配体（TNF）、Fas配体（FasL）和TNF相关的凋亡诱导配体（TRAIL），从而和肿瘤细胞上的TNF受体结合，触发半胱天冬酶活化和肿瘤凋亡。干细胞来源的外泌体包含与MSCs类似治疗性的生长因子及mRNA等生物活性物质，具有免疫调节、组织修复等疗效。癌细胞来源的外泌体能发挥免疫调节功能，导致免疫抑制或避免免疫反应。

外泌体的分离方法

目前，研究人员已根据外泌体的大小、密度、表面电荷以及其表面相关的蛋白质开发了多种外泌体分离方法，主要包括超速离心、超滤、体积排阻色谱、免疫亲和捕获、聚合物沉淀法和微流控技术（各技术原理及优缺点见下表）。

由表1可知，外泌体分离方法已得到大量扩展，常用方法有差速超速离心、密度梯度离心法、沉淀法、过滤法、体积排阻色谱法以及免疫亲和捕获法等，其中差速超速离心仍是长期以来外泌体分离的“金标准”。然而，目前分离技术都存在一定缺陷，如何提高外泌体分离的纯度、效率和质量仍是攻克外泌体分离技术难题的主要挑战。

外泌体临床应用

外泌体几乎存在于所有的细胞、组织和体液中，是介导细胞间通讯的重要介质。研究认为，外泌体可通过与细胞膜直接融合，以及通过内吞途径或配体-受体相互作用在细胞间通讯中发挥作用，从而参与到机体免疫应答、抗原递呈、细胞迁移、细胞分化、肿瘤侵袭等。

目前，外泌体被广泛用于生物标志物、药物载体和疾病治疗研究中。

药物递送系统

外泌体可通过内吞作用或经过囊泡和细胞膜的直接融合进入受体细胞，使其内容物输送到细胞质中并引发功能反应。如来自抗原呈递细胞（树突状细胞）的外泌体可以通过将负载肽的MHCⅠ类和Ⅱ类复合物转移到T细胞，来调节免疫细胞反应。

外泌体作为一种潜在的药物递送系统，类似于脂质体，具有包裹亲水核心的独特双脂膜，可装载亲水和亲脂材料；由于外泌体具有不同脂质、表面蛋白、受体等，具有更好的组织和细胞靶向性；此外，外泌体由细胞自身产生，具有较好的生物相容性、低免疫原性和低毒性，可避免外源性的蛋白类、核酸类等药物进入体内被免疫系统识别而遭到清除。目前，应用外泌体载药的药物类型主要为小分子化药、核酸和蛋白质。

外泌体载药方式可以分为外源性装载（即外泌体分离后）和内源性装载（即外泌体生物发生期间）两种。

内源性装载是在外泌体形成的生物过程中，通过直接转染、共孵育等方法将目的药物导入外泌体来源细胞，来源细胞再通过生物发生机制产生具有目的药物的外泌体。目前，内源性装载可装载RNA、蛋白质、小核酸和小分子等不同类型药物。

外源性装载是通过电穿孔或脂质体转染等方法将目的药物导入分离后的外泌体中。目前，外源性装载可装载小分子化药、蛋白质、多肽、核酸药物、天然产物等，装载药物方式主要包括直接共孵育、电穿孔、超声处理、转染、挤压、冻融、表面活性剂透化（详见下表）。

诊断及预后标志物

外泌体已被证明有望用作许多疾病的诊断和预后生物标志物，包括乳腺癌、泌尿道癌、肺癌、胃癌、肝癌、结直肠癌、卵巢癌等癌症，以及帕金森病、阿茨海默病等中枢神经系统疾病，并且关于外泌体作为诊断工具的研究正在迅速扩展到其他疾病。

目前研究结果显示，外泌体蛋白、miRNA、circRNA、l ncRNA均具有潜在的诊断和治疗价值，如外泌体蛋白CD26、CD81、S1C3A1和CD10可用作为肝损伤潜在的生物标志，外泌体miR-21和miR-1246在乳腺癌患者中升高更为显著，可作为乳腺癌的生物标志物。外泌体生物标志物与传统生物标志物（血清、尿液等）相比，具有更高的灵敏度和特异性，以及更出色的稳定性。

疾病治疗

近年来，研究证实外泌体对多种疾病具有治疗潜力。例如，研究发现，外泌体可以穿过血脑屏障，作为炎症反应和神经损伤再生的调节剂；从心球源细胞中分离的外泌体，当注射到缺血小鼠模型中时，可以抑制细胞凋亡并诱导心脏细胞的生长，等等。外泌体的治疗作用基于其细胞内穿梭能力、穿越血脑屏障能力、低免疫原性、调节免疫系统以及增加或抑制炎症的能力等。

与干细胞相比，外泌体在临床治疗的潜在优势包括：无任何基于细胞的疗法（包括干细胞）相关的固有风险；无复制潜力和恶性转化的风险；可避免对感染和癌症的免疫原性反应；可直接靶向目标组织或细胞。

外泌体临床研究进展

据美国ClinicalTrials数据库资料显示，截至2023年8月21日，ClinicalTrials共登记了182项关于外泌体的临床研究，主要涉及外泌体生物标志物、外泌体治疗、外泌体药物递送系统。

182项外泌体领域的临床研究中，有90项（49.45%）是关于生物标志物的应用，59项（32.97%）为外泌体治疗药物研究，8项（4.40%）关于药物递送系统，22项（12.09%）属于外泌体基础分析研究；此外，疫苗类临床研究有3项（1.10%）（详见图）。

上述59项外泌体治疗药物的临床研究中，可明确临床试验阶段的有46项。其中，Ⅰ/Ⅱ期临床试验最多（16项），其次为Ⅰ期（10项），Ⅲ期临床试验最少（2项），Ⅱ/Ⅲ期临床试验有3项。

两项Ⅲ期临床试验涉及两款外泌体产品，分别为CAP-1002、Bone Marrow Mesenchymal Stem Cell Derived Extracellular Vesicles。

CAP-1002是由Capricor Therapeutics Inc研发的一种基于外泌体的细胞疗法，拟开发适应证包括X连锁遗传病、杜氏肌营养不良症、肌病、肌肉萎缩性疾病、肌营养不良、神经肌肉疾病和遗传病。

Bone Marrow Mesenchymal Stem Cell Derived Extracellular Vesicles是由Direct Biologics研发的一种骨髓间充质干细胞衍生的细胞外囊泡疗法，拟开发适应证包括成人呼吸窘迫综合征、克罗恩病、溃疡性结肠炎等。

外泌体领域代表企业

外泌体自被发现以来，已历经40余年发展，全球布局外泌体领域的企业数量及规模也在不断增长。据公开资料统计，近50家外泌体Biotech公司的研发方向主要聚焦在肿瘤（30%）、脑部疾病（16%）、肺部疾病（7%）、皮肤病（5%）、疫苗开发（13%）、医美修护（8%）、肝脏疾病（5%）、肾脏疾病（3%）以及基因治疗/罕见病（13%）等领域。

以下是布局外泌体领域的代表性企业情况。

Aethlon Medical

Aethlon Medical成立于1999年，是一家上市医疗器械公司，专注于开发肿瘤、传染性疾病及其他一些威胁生命疾病领域的创新医疗设备。

Aethlon核心产品Hemopurifier是一款血液净化器，可快速消除促癌外泌体和循环病毒。美国食品药品管理局（FDA）已批准Hemopurifier 为突破性设备，用于治疗对标准治疗无反应或不耐受的晚期或转移性癌症患者，以及外泌体已被证明参与疾病进展或严重的癌症患者，以及尚无获批治疗药物的危及生命的病毒。

Aethlon控股子公司Exosome Sciences成立于2017年，致力于开发外泌体生物标志物，以诊断、监测肿瘤及神经系统疾病。目前正在推进开发TauSomeTM生物标志物，作为诊断活体个体慢性创伤性脑病候选血液测试的基础。

Celularity

Celularity成立于2017年，是一家临床阶段生物技术公司，致力于开发胎盘来源的同种异体细胞疗法和外泌体。细胞疗法包括未经修饰及基因修饰的NK细胞、工程化T细胞（CAR-T细胞）、间充质样贴壁基质细胞。

该公司开发胎盘外泌体（pEXO）作为潜在的治疗方法，可以提供促再生因子，促进神经细胞、血管和肌肉的发育。目前，该公司外泌体产品管线有1款处于启动新药临床试验（IND）阶段。

Codiak Biosciences

Codiak Biosciences是一家成立于2015年的生物技术公司，也是外泌体领域第一家上市公司，专注于开发基于外泌体的新型药物疗法。

Codiak开发了其专有的engExTM平台，以扩展外泌体的固有特性，设计、工程和制造新的外泌体治疗候选药物。Codiak曾利用engExTM平台开发了一系列工程外泌体，旨在治疗广泛领域的疾病，包括肿瘤学、神经肿瘤学、神经病学、神经肌肉疾病和传染病等。

然而，Codiak于今年3月29日自愿向美国特拉华州破产法院申请破产保护，出售资产。

Evox Therapeutics

Evox Therapeutics成立于2016年，是一家临床前阶段生物技术公司，致力于开发基于外泌体的创新疗法来治疗罕见病和严重疾病。

外泌体药物可解决基于蛋白质、抗体和核酸疗法的一些局限性，使其能够递送到目前通过常规手段无法到达的细胞和组织。Evox开发了其专有技术平台DeliverEXTM，可利用各种分子工程、药物装载和靶向策略来修饰外泌体，以促进靶向药物递送到感兴趣的器官，如大脑和中枢神经系统。

目前，Evox正在开发一系列基于外泌体递送的候选药物，包括针对成人及儿童苯丙酮尿症的外泌体递送的编码苯丙氨酸羟化酶（PAH）的AAV（腺相关病毒），以及针对神经退行性疾病的外泌体递送的siRNA药物等。

Xsome Biotech

Xsome Biotech成立于2021年，是一家临床前阶段生物技术公司，致力于开发用于多种疾病的外泌体疗法和新型药物递送载体。

Xsome建立了外泌体再生医学及工程化外泌体药物递送平台。外泌体再生医学平台利用肺球细胞来源的天然外泌体，开发治疗肺部疾病候选外泌体疗法产品；工程化外泌体药物递送平台利用HEK293细胞外泌体装载mRNA、重组蛋白、小分子药物等，以治疗肿瘤、特发性肺纤维化及罕见病等。

目前，Xsome核心候选药物XO101已获得美国FDA的IND许可，用于治疗COVID19-ARDS患者；肺球细胞衍生的外泌体候选药物XSO201，也正在准备申报IND。

临床开发面临的主要问题

外泌体在疾病诊断、治疗以及药物递送方面的作用已众所周知。然而，从实验室到临床的转化仍然存在各种挑战。

缺乏规模化制备及标准化方法

外泌体广泛存在于各种体液中，可以从各种类型的细胞中分离出来，不同来源的外泌体，其组成也可能不同。目前根据外泌体的尺寸、理化特性已建立了多种外泌体分离方法，但至今最纯净的外泌体是利用蔗糖或碘沙醇通过密度梯度分离方法分离的，然而这种方法耗时长、成本高。其他方法如“金标准”差速超速离心法的设备昂贵，且离心力可能会破坏外泌体的结构和功能；微流控技术分离同样存在设备昂贵、产量低的问题。可见，现有外泌体的分离技术无法满足外泌体规模化制备的需求。

此外，缺乏标准化的生产方案，可能导致每批次间产品的差异，从而影响治疗效果。

外泌体药物相关标准不完善

目前，在外泌体的分离与鉴定、质量控制等环节尚缺乏统一标准，已生产或正在生产中的外泌体也无完整的审批标准。

在我国，近两年相关研究单位相继制定了多项关于人多能干细胞、人间充质干细胞来源的细胞外囊泡的团体标准，包括《人多能干细胞来源的小细胞外囊泡》（T/CRHA 002-2021）、《人间充质干细胞来源的小细胞外囊泡》（T/CRHA 001-2021）、《人干细胞来源细胞外囊泡制备通用要求》（T/CSCB 0007-2022），以进一步推动并规范外泌体行业的发展。

然而，现有标准的指导性仍不足。未来若国内企业申报外泌体产品IND，可能需要与药监部门进行大量沟通，IND申报材料和内容可能要大量修改。

缺乏权威第三方检测专业机构

依据我国药品监管规定，新药在申报IND时，均应经过专业第三方检测机构标准符合性检验合格。然而，目前中国食品药品检定研究院及其他专业检测机构尚未对外泌体检验检测建立标准。

监管亟待完善

目前，全球范围内已有超过100多家企业或私人诊所直接向消费者销售基于干细胞外泌体的新药物，其中约30%的企业位于美国。美国FDA曾于2019年12月6日发布关于外泌体产品的公共安全通知，以规范外泌体的上游生产步骤，但仍存在企业直接向消费者提供未经证实的外泌体疗法的情况。

尽管面临诸多挑战，但外泌体凭借其天然形成机制，以及包含大量多样活性生物分子的特殊结构，可以承载多元化的临床价值，在肿瘤治疗、细胞替代治疗、再生医学、药物载体、科研模型等方面显示了巨大应用潜力。相信随着技术的突破，外泌体将会迎来跨越式发展。

 （药渡咨询 吴夏 吴莎莎）

(责任编辑：陆悦)