Molecular Cancer | 外泌体在癌症纳米医学中的应用：生物技术进展与创新
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该综述系统总结了外泌体作为药物递送载体在癌症纳米医学中的最新生物工程进展，重点分析了其在临床转化中的潜力及优化策略。
癌症纳米医学旨在利用纳米技术将治疗药物靶向递送至肿瘤组织，以提高疗效并减少系统毒性。然而，传统合成纳米颗粒（如脂质体、聚合物或金属纳米颗粒）在递送效率、免疫原性、靶向性和生物降解性方面仍存在显著挑战。近年来，外泌体作为天然的细胞间通讯载体，因其良好的生物相容性、低免疫原性、优异的生物分布和器官趋向性，被认为是下一代药物递送系统的重要候选。本文综述了过去十年中外泌体工程的关键技术进步，包括微流控平台、基因编辑、表面修饰、融合系统等，旨在提高外泌体的载药效率、靶向性及药代动力学特性。同时，作者提出了一个临床转化框架，涵盖载物选择、细胞来源、载药方法及递送途径优化，强调外泌体在克服癌症治疗中药代动力学和安全性问题的潜力。
外泌体是一类由细胞分泌的纳米级膜囊泡，直径在50–200 nm之间，具有天然的跨细胞通讯能力，能够携带包括蛋白质、RNA、DNA片段、代谢物等多种生物活性分子。与传统合成纳米载体相比，外泌体在药物递送中展现出更低的免疫原性、更高的生物相容性及更优的药代动力学特性。本文综述首先对外泌体的来源、分离与表征方法进行了系统性分析。外泌体可来源于多种细胞类型，包括间充质干细胞（MSCs）、内皮细胞、树突状细胞及肿瘤细胞，其生物学功能和靶向性与细胞来源密切相关。例如，MSC来源的外泌体具有良好的抗炎和促修复特性，而树突状细胞外泌体则富含MHC I/II复合物和共刺激分子，适用于疫苗递送。分离技术如超速离心、尺寸-exclusion 色谱、切向流过滤（TFF）等对获得高纯度和功能完整的外泌体至关重要。不同分离方法对产量、纯度、完整性及下游载药效率有显著影响。此外，外泌体的载药方式也经历了从被动共孵育到主动电穿孔、基因工程、微流控封装等技术的演进。例如，通过基因编辑技术在外泌体膜上表达CD47可增强其循环时间，减少网状内皮系统清除，从而提高肿瘤靶向性。同时，作者也讨论了外泌体的器官趋向性（organotropism）和靶向修饰策略，包括细胞来源选择、膜成分改造、表面配体修饰等，以提高靶向性和生物利用度。在药物释放方面，外泌体在酸性微环境中（如晚期核内体和溶酶体）可加速内容物释放，且其天然膜结构有助于保护RNA和蛋白质免于降解。此外，通过微流控芯片和纳米孔电穿孔等新兴技术，可实现高通量、高效率的外泌体载药，为临床转化提供技术支持。文章还总结了多个正在进行的临床试验，显示外泌体在癌症免疫治疗、靶向治疗及基因治疗中的初步成功，为后续临床研究提供依据。最后，作者提出了外泌体临床转化的关键挑战，包括规模化生产、标准化载药、批间一致性、靶向效率及体内稳定性等，未来需结合生物材料、合成生物学及人工智能辅助设计来进一步优化其性能。
综上所述，外泌体作为天然纳米载体，在癌症治疗中展现出优于传统合成纳米颗粒的多种优势，包括低免疫原性、高生物相容性、优异的药代动力学及天然的靶向能力。通过现代生物工程手段，如基因编辑、膜修饰、微流控封装等，其载药效率、器官趋向性及稳定性得以显著提升。此外，外泌体的来源、分离方法及载药策略对其功能和临床转化潜力具有深远影响。尽管仍面临规模化生产、载药效率、靶向特异性等挑战，但外泌体为癌症治疗提供了新的、更安全的递送平台，有望推动下一代癌症纳米药物的临床转化。
