新型纳米递送系统:工程化小细胞外囊泡

背景:小细胞外囊泡因其独特的来源、结构与生理功能,常被作为一种理想的天然内源性纳米递送系统用于药物递送。为了克服小细胞外囊泡的天然局限性,可利用多重手段对小细胞外囊泡进行工程化改造。目的:针对工程化小细胞外囊泡作为纳米递送系统的研究现状及最新进展做一综述。方法:应用计算机在中国知网、PubMed等数据库检索关于小细胞外囊泡工程化改造及其作为纳米药物递送系统的相关研究,检索关键词为“小细胞外囊泡、载药、药物递送”及“sEVs、Engineered exosomes、Drug Loading、Nanopartical delivery system”,检索文献时限为2011年1月至2020年8月。结果与结论:小细胞外囊泡的工程化方法主要包括针对亲代细胞的“细胞工程”及针对分离后小细胞外囊泡的“小细胞外囊泡工程”。工程化小细胞外囊泡旨在通过表面改造或用功能配体修饰实现将内外源性分子、药物、蛋白质或核酸负载到小细胞外囊泡表面或腔内,或实现将小细胞外囊泡靶向特定类型的细胞或组织,从多角度多方面改善小细胞外囊泡的递送性能,在促进小细胞外囊泡临床应用上具有显著意义。工程化小细胞外囊泡逐渐成为癌症治疗、免疫疗法、再生医学等重要领域的一项研究前景广泛的重要治疗手段。

工程化纳米囊泡结合化疗用于增强肿瘤免疫治疗

目的:结合免疫治疗与化疗,以改善肿瘤的治疗效果,为安全有效的肿瘤免疫治疗策略的发展提供更多见解。方法:使用工程化纳米囊泡,囊泡膜上表达PD-1受体,可以靶向肿瘤细胞表面的PD-L1,通过破坏PD-1/PD-L1免疫抑制通路增强抗肿瘤反应。同时,囊泡包裹的化疗药物阿霉素可以进入肿瘤细胞核,抑制DNA与RNA的合成,诱导肿瘤细胞死亡。结果:实验证实,制备的PD1-阿霉素材料具备良好的稳定性、安全性,能准确靶向肿瘤部位,阿霉素在细胞核部位起作用,能有效地进行肿瘤杀伤。结论:本研究首次将PD-1免疫检查点抑制与化疗药物阿霉素相结合,利用PD-1囊泡安全性高、长循环的特点作为包裹化疗药物阿霉素的载体,这种方法可以进行肿瘤细胞的有效靶向与治疗,实现肿瘤的有效清除。

纳米囊泡递送系统在心血管疾病中的应用

背景:目前心血管疾病治疗的重点主要聚焦于精准治疗,而细胞外囊泡作为天然的纳米递送系统,可将治疗性药物递送至目标位置,鉴于其可获得亲本细胞的某些特性,故有望作为细胞治疗的替代疗法。目的:针对细胞外囊泡作为纳米递送系统对心血管系统疾病作用的研究现状及最新进展做一综述。方法:利用计算机在中国知网和PubMed数据库检索关于细胞外囊泡作为纳米递送系统对心血管系统疾病的相关研究,检索关键词为“细胞外囊泡、仿生囊泡、工程化囊泡、外泌体、微泡、药物递送、载药、纳米系统、心血管疾病、心脏”及“Extracellular vesicle,Bionic vesicle,Engineered vesicles,Exosome,Drug delivery,Nanopartical system,cardiovascular disease,Atherosclerosis,Myocardial infarction,Nano systems”,最终纳入83篇文献进行综述分析。结果与结论:①细胞外囊泡是一种纳米级囊泡,可通过膜融合、受体-配体相互作用模式、细胞内吞或吞噬等多种机制,将携带的生物活性分子从供体细胞转移到受体细胞。②与传统的纳米材料相比,细胞外囊泡具有生物相容性、生物可降解性、低毒性和低免疫原性等优点,在纳米医学中具有巨大的研究意义。③鉴于细胞外囊泡具有可被外周循环单核巨噬系统快速清除的特点,因此,可利用细胞外囊泡经递送内容物的改变、细胞外囊泡膜修饰、融合及生物工程改性等方法,构建出纳米囊泡递送系统,从而使细胞外囊泡逃避免疫清除,提高靶向性。④细胞外囊泡被认为是心血管系统疾病细胞疗法的一种潜在的替代物,也已成为药物释放的纳米平台,它不仅可以避免细胞移植的免疫排斥反应,还可以增加药物的靶向性,减少对其他组织器官的药物毒性。⑤直接将药物负载到细胞外囊泡中可能不能有效地运送到受体细胞内,这可能是由于细胞外囊泡易被外周循环单核巨噬系统吞噬所致;但是由细胞外囊泡经过一定手段构建的纳米囊泡递送系统可以实现免疫逃逸,从而达到靶向治疗的作用,为心血管疾病的精准治疗提供了新手段。⑥纳米囊泡递送系统具有控释特性,在提高药物对心脏缺血事件患者的心脏保护方面具有一定的应用潜力。⑦未来如何通过细胞外囊泡成功构建出纳米囊泡递送系统有效递送治疗性药物靶向心脏具有巨大的研究价值。

工程化小细胞外囊泡的制备方法和应用前景

小细胞外囊泡(sEVs)凭借优异的生物相容性、固有稳定性以及低免疫原性,被认为是理想的天然纳米药物递送系统。基于天然sEVs的局限性,工程化sEVs的构建旨在通过负载药物等手段提高其内容物质量和靶向特异性,使sEVs具有更强的药物递送效率,从而最大限度地提高治疗效果。当前的研究已经证实工程化sEVs在生物医学领域和临床应用上表现出极大的潜力。本文重点综述了国内外工程化sEVs制备策略的最新研究成果及其应用前景,针对亲本细胞和sEVs的直接修饰方法进行总结分类并通过举例比较不同方法之间的优缺点;阐述了工程化sEVs在肿瘤、神经系统疾病和组织再生领域的研究进展;评估现阶段工程化sEVs在制备过程中所面临的问题和未来的发展机遇。

间充质干细胞及细胞外囊泡修复子宫内膜损伤

背景:子宫内膜损伤是育龄期女性常见的良性疾病,严重影响女性的生育和生殖健康。近年来,间充质干细胞及其分泌的细胞外囊泡作为一种新的治疗策略,在子宫内膜损伤修复中备受关注。目的:综述间充质干细胞及其细胞外囊泡在子宫内膜损伤治疗中的应用,全面介绍子宫内膜损伤的发病机制、治疗效果,探讨间充质干细胞及细胞外囊泡治疗子宫内膜损伤的潜力与挑战,以期为进一步的基础和临床研究提供理论依据。方法:检索中国知网和中华医学全文数据库的中文文献,检索词为“间充质干细胞,间充质干细胞来源细胞外囊泡,外泌体,子宫内膜损伤,宫腔粘连,Asherman综合征”;检索PubMed数据库中的英文文献,英文检索词为“mesenchymal stem cells,extracellular vesicles derived from mesenchymal stem cells,exosome,endometrial injury,intrauterine adhesion,Asherman’s syndrome”,通过人工阅读的方法,排除重复文献或与子宫内膜损伤不相关的文献,最终纳入87篇文献。结果与结论:间充质干细胞及其细胞外囊泡能够通过多种分子机制参与子宫内膜损伤的修复,如抗纤维化、促进血管生成和细胞增殖、细胞归巢、免疫调节、内膜容受性调节等,细胞和动物实验已取得大量研究成果,临床研究的初步结果也取得了一定的疗效,包括增加子宫内膜厚度、改善月经量和生育能力。但是,间充质干细胞及其细胞外囊泡治疗子宫内膜损伤的应用研究仍面临着困难和挑战。在治疗过程中,需要进一步提高间充质干细胞及其细胞外囊泡的质量和稳定性,明确其在细胞增殖、迁移、分化等过程中的调控作用。此外,还需开展大规模、多中心的临床试验,以验证间充质干细胞及其细胞外囊泡在子宫内膜损伤修复中的长期安全性和有效性,并确定最佳的治疗剂量和给药途径。随着科学技术的进步和生物工程材料的辅助应用,未来有望解决上述难题,开发出疗效更好、安全性更高的治疗手段。

间充质干细胞及其衍生细胞外囊泡靶向巨噬细胞干预自身免疫性疾病

背景:巨噬细胞是机体固有免疫的重要组成部分,当机体内环境发生改变时巨噬细胞可以产生不同的极化表型,并发挥相应的炎性免疫作用。间充质干细胞能够分泌较多数量的细胞外囊泡到机体内环境中,具有细胞间信号传导及免疫调节功能。研究表明,间充质干细胞及间充质干细胞来源细胞外囊泡可以影响巨噬细胞M1/M2极化平衡,从而治疗机体免疫炎症性疾病。目的:探讨间充质干细胞及其来源细胞外囊泡通过调节巨噬细胞极化来干预自身免疫性疾病的信号机制,以及工程化细胞外囊泡在此领域的相关研究进展。方法:第一作者检索PubMed、中国知网等数据库自建库到2024年6月发表的相关文献,以“间充质干细胞,细胞外囊泡,外泌体,凋亡小体,凋亡囊泡,巨噬细胞极化,M1极化,M2极化,自身免疫性疾病,多发性硬化,类风湿性关节炎,系统性红斑狼疮,1型糖尿病,炎症性肠病,自身免疫性泪腺炎,工程化细胞外囊泡,工程化外泌体,药物递送”为中文检索词;以“macrophage polarization,M1 macrophage,M2 macrophage,autoimmune disease,type 1 diabetes,multiple sclerosis,rheumatoid arthritis,systemic lupus erythematosus,autoimmune dacryadenitis,inflammatory bowel disease,mesenchymal stem cells,extracellular vesicles,engineered extracellular vesicles,engineering exosomes,drug delivery”为英文检索词,阅读每篇文献的文题、摘要进行初筛,最终筛选出70篇文献进行归纳分析。结果与结论:①间充质干细胞可以通过释放或间接作用于功能性蛋白来调节M1/M2极化;②间充质干细胞可以通过作用于炎症小体调控巨噬细胞M2极化;③间充质干细胞可以与常用药物组合以增强药物疗效;④间充质干细胞受到炎性刺激后可以调控细胞外囊泡的释放影响巨噬细胞极化;⑤间充质干细胞来源细胞外囊泡可以通过PTEN、NOTCH、核因子κB、Toll样受体、PI3K/AKT等通路靶向巨噬细胞极化调节自身免疫性疾病;⑥工程化细胞外囊泡可以实现非侵入式靶向给药,延长药物半衰期,推动外泌体口服给药,减轻移植物异体反应,提高中草药生物利用度并攻克血脑屏障,开辟了一条药物递送新路径。