综述：外泌体-脂质体混合纳米粒子的进展在增强癌症治疗方面具有重要意义

《Colloids and Surfaces B: Biointerfaces》：Advancements in exosome-liposome hybrid nanoparticles for enhanced cancer therapy

本文综述了外泌体作为天然纳米载体的优势及临床转化障碍，重点探讨外泌体-脂体融合纳米颗粒（HELNs）通过整合外泌体的靶向性和脂体的可调物理化学性质，解决产量低、载药量有限等问题，并分析其在癌症治疗中的应用进展与未来挑战。

　　

Jinqiu Dou|Jiangye Wang|Guangyuan Zhang|Xiaoge Fu|Yuhang Zhang|Fengying Sun

吉林大学生命科学学院，长春 130012，中国

摘要

外泌体是由多种细胞类型分泌的内源性纳米级囊泡，由于其优异的生物相容性、低免疫原性、长时间的系统循环能力以及穿越血脑屏障（BBB）的固有能力，已成为治疗性递送的有希望的天然载体。它们可以包裹多种生物活性分子，包括核酸、蛋白质和小分子药物，在癌症治疗中显示出巨大潜力。然而，其临床应用仍受到低产率和有限的药物装载能力的限制。为了克服这些限制，已经开发了诸如外泌体-脂质体融合等工程方法。这种策略结合了外泌体的生物靶向性和膜稳定性以及脂质体的可调物理化学性质，从而产生了具有更好稳定性、装载效率和治疗效果的混合外泌体-脂质体纳米颗粒（HELNs）。本文系统地总结了来自不同细胞来源的外泌体的生物学特性、HELNs的当前制备方法及其在药物递送、基因治疗和免疫治疗方面的最新进展。最后，本文强调了这种混合策略在癌症诊疗中的关键优势，并讨论了大规模生产和临床转化面临的挑战及未来前景。

引言

癌症仍然是全球主要的死亡原因之一，对全球健康和社会经济构成持续威胁。根据国际癌症研究机构的数据，2022年与癌症相关的死亡人数接近1000万，预计到2050年这一数字将增至3500万[1]。纳米医学是一个将纳米技术与医学科学相结合的跨学科领域，利用纳米颗粒（NPs）的独特物理化学特性在肿瘤学中展现出变革潜力。通过增强渗透性和滞留效应，NPs可以优先在肿瘤组织中积累，从而提高治疗效果同时最小化脱靶毒性[2]、[3]。在过去几十年中，已经开发了多种纳米载体，包括聚合物纳米颗粒、介孔二氧化硅颗粒和脂质体，以改善药物稳定性、封装效率和肿瘤特异性递送[4]。

在这些纳米载体中，外泌体因其生物起源和固有的生物功能而受到越来越多的关注。外泌体是由几乎所有细胞类型分泌的纳米级囊泡（30–150 nm），存在于血液、唾液和尿液等多种生物液体中。它们被脂质双层包裹，携带丰富的生物分子（包括蛋白质、脂质、DNA和microRNA），能够实现细胞间通讯、免疫调节和分子运输。其内源性特性赋予了它们优异的生物相容性、低免疫原性和长时间的系统循环能力，使其成为治疗性递送的理想天然纳米载体[5]、[6]。外泌体的功能特性很大程度上取决于其细胞来源：肿瘤细胞来源的外泌体（TDEs）具有更强的同型靶向能力；免疫细胞来源的外泌体可以引发抗肿瘤免疫反应；干细胞来源的外泌体则具有可扩展性、稳定性和低免疫原性[7]、[8]。这些特点共同强调了它们在靶向药物递送和肿瘤微环境调节方面的潜力。

尽管具有这些优势，天然外泌体的临床应用仍受限于低产率和有限的药物装载能力[9]。为了解决这些问题，已经探索了多种工程方法来提高外泌体的性能。货物装载技术（如电穿孔、超声处理和孵育）有助于小分子、核酸和蛋白质的封装[10]，同时也有报道了提高外泌体产量的策略[11]。这些发展扩展了基于外泌体的递送系统的潜力，使其成为下一代纳米医学的有希望的候选者。

最近，将外泌体与脂质体结合的融合策略作为一种强大的解决方案出现，以克服两种系统的固有局限性。脂质体是由磷脂双层组成的球形囊泡，是最广泛研究的药物递送载体之一[12]。自1995年脂质体多柔比星（Doxil?）获得批准以来，许多基于脂质体的制剂在肿瘤学中取得了显著的临床成功[13]。脂质体具有高药物装载能力、结构灵活性和易于表面修饰的特点[14]。

通过结合外泌体的生物智能和脂质体的结构可调性，混合外泌体-脂质体纳米颗粒（HELNs）结合了两种系统的优点，同时缓解了各自的缺点。通过挤出、超声处理或冻融方法制备的HELNs保留了外泌体的内在靶向性和生物相容性，同时提高了药物装载效率、物理化学稳定性和功能多样性[15]、[16]、[17]。这一协同平台代表了新一代用于精准癌症治疗的仿生纳米载体。

本文全面概述了来自不同细胞来源的外泌体，总结了构建HELNs的当前策略，并强调了它们在治疗应用方面的最新进展。特别强调了外泌体来源如何影响治疗效果，以及如何通过合理设计的混合系统克服传统纳米载体的局限性——为肿瘤学中的先进个性化纳米医学铺平了道路。

部分摘录

外泌体的生物发生

对外泌体的研究可以追溯到1946年，当时Chargaff和West首次报告了在研究血液凝固机制时发现血小板释放的促凝颗粒[18]。二十年后，Wolf将这些囊泡描述为“血小板尘埃”[19]。1983年，Harding及其同事观察到红细胞分泌细胞外囊泡，并提出它们的主要功能是处理细胞废物[20]。“外泌体”这一术语正式

脂质体

脂质体的制备技术已经非常成熟，产生了多种能够精确控制粒径、层状结构和药物装载效率的经典方法。常用的方法包括薄膜水化法、乙醇注射法和微流控合成法，后者可以实现高度均匀和可扩展的生产[90]。脂质体的独特结构——由亲水性水核和

融合方法

如图4所示，已经建立了多种基于融合的策略来构建HELNs，每种方法都具有不同的融合机制、制备效率和潜在的生物医学应用。

化疗

化疗仍然是各种实体瘤的一线治疗手段[107]。然而，传统的化疗药物存在显著的限制，包括由于肿瘤特异性差导致的严重脱靶毒性、对健康组织的损害、有限的生物利用度以及由于非特异性分布引起的系统毒性[108]、[109]。这些挑战大大影响了临床疗效和患者安全。为了解决这些问题，已经开发了多种纳米递送

结论

本文全面探讨了来自不同细胞来源的外泌体的独特生物特性，概述了构建HELNs的当前方法，并总结了它们在癌症治疗以及肿瘤检测和精准成像中的多功能应用。开发HELNs的主要动力是克服其各个组分的固有局限性。尽管天然外泌体具有优异的生物相容性和内在靶向性

资助

本项目得到了吉林省自然科学基金（YDZJ202401305ZYTS）的支持。

CRediT作者贡献声明

Jiangye Wang：软件开发、实验研究。Jinqiu Dou：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、数据可视化。Fengying Sun：撰写——审稿与编辑、项目管理。Xiaoge Fu：数据验证、监督。Guangyuan Zhang：数据验证、监督。Yuhang Zhang：监督。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

作者声明在这项工作中没有利益冲突。