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外泌体在神经退行性疾病（NDDs）诊疗中潜力巨大，本文全面综述其作用、挑战与前景。
### 外泌体在神经退行性疾病研究中的前沿进展
神经退行性疾病（Neurodegenerative Diseases，NDDs）是一类以神经元进行性变性或死亡为特征的疾病，如阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease，AD）、帕金森病（Parkinson’s disease，PD）、肌萎缩侧索硬化（Amyotrophic lateral sclerosis，ALS）等。随着全球人口老龄化加剧，NDDs 的患病率呈上升趋势，给社会和家庭带来沉重负担。传统的诊断和治疗方法存在诸多局限性，因此寻找新的诊疗策略迫在眉睫。外泌体作为细胞间通讯的重要介质，在 NDDs 的研究中展现出巨大潜力，成为近年来的研究热点。
主要神经退行性疾病概述
AD 是老年人痴呆的主要原因，其主要病理特征为细胞外淀粉样 β（Amyloid-β，Aβ）斑块和细胞内由过度磷酸化 tau 蛋白组成的神经原纤维缠结。这些异常蛋白聚集体干扰突触通讯，引发神经炎症反应，最终导致神经元大量丢失，尤其是在海马体和大脑皮层等与记忆和认知功能密切相关的区域。AD 的病因复杂，涉及遗传、环境和生活方式等多种因素。目前的治疗方法主要是对症治疗，无法阻止疾病进展。
PD 是一种常见的神经退行性运动障碍疾病，主要由于黑质中多巴胺能神经元的进行性丧失，导致多巴胺水平下降，进而影响基底节功能，出现运动症状。PD 的发病与环境因素和基因突变有关，如接触农药以及 SNCA 和 LRRK2 基因突变等。其病理标志是路易体的积累，主要由错误折叠的 α - 突触核蛋白组成。PD 的治疗主要是通过药物缓解症状，晚期可采用深部脑刺激治疗。
亨廷顿病（Huntington’s disease，HD）是由 4 号染色体上 HTT 基因的 CAG 重复扩增引起的，导致突变的亨廷顿蛋白产生。该蛋白在神经元中聚集，引发神经元变性和选择性神经元丢失，主要影响大脑皮层和基底节。HD 临床上表现为运动功能障碍和认知下降，目前尚无治愈方法，主要是对症治疗。
额颞叶痴呆（Frontotemporal lobar degeneration，FTLD）是一组以额叶和颞叶进行性萎缩为特征的神经退行性疾病，症状包括人格改变、社交退缩、言语困难和判断力受损等。其发病机制涉及 tau、TDP - 43 和 FUS 等致病蛋白的积累，导致神经元死亡和胶质细胞增生。FTLD 的诊断主要依靠临床评估和神经影像学检查，目前也无治愈方法。
ALS 主要影响大脑和脊髓中的运动神经元，导致肌肉无力、瘫痪，最终死亡。大多数 ALS 病例为散发性，5 - 10% 为家族性，与 SOD1、C9orf72 和 TARDBP 等基因突变有关。目前 ALS 的治疗主要是对症治疗，如利鲁唑可延缓疾病进展，依达拉奉具有抗氧化作用。
脊髓小脑共济失调（Spinocerebellar ataxias，SCA）是一组遗传性神经退行性疾病，主要特征是小脑、脑干和脊髓的进行性退化，导致共济失调。SCA 具有多种亚型，与特定基因突变相关，如 CAG 三核苷酸重复扩增。目前 SCA 尚无治愈方法，主要是对症治疗。
多发性硬化（Multiple sclerosis，MS）是一种慢性自身免疫性疾病，免疫系统攻击中枢神经系统，导致髓鞘受损，神经信号传递受阻。MS 的病因尚不清楚，与遗传和环境因素有关，如吸烟、低维生素 D 水平和病毒感染等。MS 的病理特征为脱髓鞘、轴突丢失和炎症，主要影响脊髓、视神经和大脑白质。目前 MS 的治疗主要是控制症状、调节疾病进展和提高生活质量。
尽管这些神经退行性疾病临床表现各异，但它们具有一些共同的病理机制，包括蛋白质聚集、线粒体功能障碍、氧化应激、神经炎症和细胞清除途径受损等，这些机制相互关联，导致神经元丢失和疾病进展。
外泌体在神经退行性疾病中的作用
外泌体是细胞分泌的一种纳米级细胞外囊泡，直径通常在 30 - 150nm 之间。它起源于内体，通过多囊泡体（Multivesicular body，MVB）与细胞膜融合释放到细胞外环境。外泌体富含蛋白质、脂质、RNA 和 DNA 等生物分子，在细胞间通讯中发挥重要作用。由于其能够运输生物分子、穿越血脑屏障（Blood - brain barrier，BBB）并反映疾病病理，外泌体在 NDDs 的研究中备受关注，有望成为生物标志物和治疗载体。
在 NDDs 中，外泌体可作为生物标志物用于疾病的诊断和监测。血液、脑脊液、唾液、尿液等多种生物体液中都存在外泌体，其中的疾病特异性分子，如 AD 患者血液外泌体中的 Aβ 和磷酸化 tau 蛋白、PD 患者血液外泌体中的 α - 突触核蛋白等，可用于疾病的早期诊断和病情监测。此外，外泌体还可作为治疗载体，将治疗分子如药物、RNA 分子和基因编辑工具等递送至病变神经元。外泌体的天然成分具有内在治疗作用，如调节神经炎症、促进 Aβ 清除等。同时，外泌体还可装载特定的治疗货物分子，增强其治疗潜力。例如，装载 miR - 124 的外泌体可用于治疗 HD，通过下调 REST mRNA 改善疾病相关的基因表达变化；装载抗炎症药物的外泌体可减轻 MS 中的神经炎症。
外泌体作为生物标志物的当前应用
外泌体在 NDDs 的诊断中具有重要应用价值。血液外泌体因其相对丰富且易于获取，成为研究较多的生物标志物来源。例如，在 PD 患者的血液外泌体中可检测到 α - 突触核蛋白，这是 PD 疾病发展的重要生物标志物；AD 患者的血液外泌体中，Aβ 和磷酸化 tau 蛋白含量增加，有助于 AD 的诊断和疾病进展的监测。除血液外，其他生物体液中的外泌体也具有诊断潜力。唾液中含有携带 Aβ 和 tau 蛋白的外泌体，可用于 AD 的早期诊断；尿液中的外泌体可分析疾病特异性肽或蛋白质，为 NDDs 的诊断提供新途径；眼泪中的外泌体含有 AD 特异性生物标志物，也可作为非侵入性诊断的潜在来源。不同生物体液中的外泌体生物标志物及其检测方法和临床应用各不相同，研究人员正在不断探索和优化这些检测方法，以提高诊断的准确性和可靠性。
外泌体在神经退行性疾病中的治疗机制
外泌体在 NDDs 中的治疗机制主要包括内在治疗作用和治疗货物分子的作用。外泌体的内在治疗作用源于其独特的化学组成，包括脂质、表面蛋白和内源性 RNA 等。这些成分协同作用，参与细胞信号传导的调控和神经系统免疫功能的调节。例如，脂肪来源干细胞（Adipose - derived stem cell，ASC）产生的外泌体中含有 Circ - Epc1，这是一种影响小胶质细胞极化的环状 RNA。在 AD 等神经退行性疾病中，Circ - Epc1 可促进小胶质细胞从促炎的 M1 表型向抗炎的 M2 表型转变，减少促炎细胞因子的产生，降低海马神经元的凋亡，从而发挥神经保护作用。此外，巨噬细胞来源的外泌体可促进 Aβ 的摄取和清除，减少 Aβ 在大脑中的积累，这对于 AD 的治疗具有重要意义。
外泌体还可作为精确的递送系统，运输和递送独特的治疗货物分子，如各种 RNA 类型、蛋白质和小分子等。这些货物分子可针对特定的疾病途径进行选择，以调节疾病相关过程，如细胞凋亡、炎症和蛋白质聚集等。例如，装载 miR - 124 的外泌体用于 HD 模型中，可通过下调 REST mRNA，减轻与疾病相关的有害基因表达变化；巨噬细胞来源的外泌体含有白藜芦醇，可抑制 NF - κB 信号通路，减少炎症细胞因子的产生，减轻 MS 中的脱髓鞘现象；含有脑源性神经营养因子（Brain - derived neurotrophic factor，BDNF）的外泌体可促进神经元再生，减少细胞凋亡，在 PD 模型中具有治疗潜力。
外泌体作为治疗剂的未来趋势和潜力
外泌体作为治疗剂在 NDDs 中具有巨大的潜力，未来研究主要集中在以下几个方面：
- 作为靶向药物递送载体：外泌体具有生物相容性、稳定性、低毒性和低免疫原性等优点，是理想的药物递送载体。通过对其表面进行修饰，可增强其靶向性和治疗效果。例如，在 AD 的体内模型中，含有 RVG 肽和基因工程 CD10 变体的外泌体可增强对 Aβ 聚集体的靶向性，并提高海马体的递送效率，同时增加抗炎细胞因子的产生。此外，利用先进的成像技术，如光声成像、荧光成像等，可实现外泌体的靶向递送和体内监测，有助于提高其治疗效果。
- 穿越血脑屏障的关键作用：血脑屏障是阻碍神经疾病治疗药物进入中枢神经系统的重要障碍。外泌体能够通过多种途径穿越血脑屏障，如直接融合、巨胞饮作用、网格蛋白介导的内吞作用等。研究表明，人参来源的外泌体可有效穿透类似血脑屏障的共培养体系中的上皮细胞，具有潜在的治疗胶质瘤的作用。此外，外泌体还可调节血脑屏障的完整性，如血清来源的外泌体可通过抑制 LC3B 介导的自噬和减少细胞凋亡，保护血脑屏障的完整性。
- 临床和临床前试验进展：目前，许多基于外泌体的治疗方法正在进行临床和临床前试验。在 AD 的研究中，将含有 miR - 29 的外泌体注射到大鼠大脑中，可改善 Aβ 相关的记忆和空间学习障碍；间充质干细胞来源的外泌体（MSC - exosomes）可降低 Aβ 表达，恢复与记忆和可塑性相关的基因，为 AD 的治疗提供了新的希望。在脊髓性肌萎缩（Spinal muscular atrophy，SMA）的研究中，脂肪来源干细胞的细胞外囊泡（ASC - EVs）可改善 SMA 小鼠的运动功能，减少细胞凋亡。在 ALS 的研究中，脂肪来源干细胞衍生的外泌体（ADSC - exo）可减少突变 SOD1 的聚集，保护细胞免受异常线粒体蛋白表达的影响。此外，一些临床试验已经在进行中，如将间充质干细胞分泌的外泌体（MSCs - Exos）静脉注射给 AD 患者，评估其安全性和有效性；将人脐带间充质干细胞来源的外泌体（HUCMSCs）鞘内注射给亚急性脊髓损伤患者，观察其临床效果。
讨论
外泌体在 NDDs 的诊断和治疗中展现出巨大的潜力，但仍面临一些挑战。在生物标志物方面，不同生物体液中分离和分析外泌体的方法存在差异，缺乏标准化的协议，这影响了生物标志物的准确性和可靠性。此外，外泌体的异质性也增加了研究的复杂性，不同来源的外泌体可能具有不同的分子特征，这对于疾病特异性生物标志物的鉴定和应用带来了困难。在治疗方面，尽管外泌体能够穿越血脑屏障，但靶向特异性和脱靶效应仍是需要解决的问题，确保外泌体能够准确地将治疗剂递送至病变细胞而不影响健康组织至关重要。同时，外泌体的长期生物相容性和稳定性也需要进一步研究，以保证治疗的安全性和有效性。
此外，外泌体的临床应用还面临着监管和伦理方面的挑战。目前，外泌体在欧洲和美国的监管分类尚不明确，缺乏标准化的指南，这给其临床转化带来了困难。在伦理方面，患者的知情同意和长期监测等问题也需要妥善解决。为了推动外泌体在 NDDs 中的临床应用，需要建立标准化的操作规程，加强监管和伦理审查，同时开展更多的研究来解决上述问题。
目前的挑战和未来展望
当前，外泌体在 NDDs 研究中面临着诸多挑战。首先，外泌体的分离和表征缺乏标准化的方法，现有的分离技术如超速离心和免疫亲和捕获等，在纯度、产量和外泌体完整性方面存在差异，导致研究结果的不一致性，限制了其可重复性。其次，外泌体的异质性是一个重要问题，不同细胞来源的外泌体具有不同的分子特征，这使得疾病特异性生物标志物的鉴定和靶向治疗变得困难。此外，免疫激活也是一个需要关注的问题，尤其是在使用异体或工程化外泌体时，外泌体中的某些成分可能引发免疫反应，限制其长期治疗应用。
在大规模生产方面，将外泌体生产扩大到临床应用的规模是一个巨大的挑战，需要严格控制批次间的一致性、纯度和功能完整性，但目前的分离技术难以满足这些要求。外泌体在循环中的半衰期较短，这也影响了其将治疗货物递送至靶位点的效果，需要开发新的策略来延长其循环时间。在长期安全性方面，外泌体的稳定性和潜在的不良反应需要进一步评估。
尽管面临挑战，但外泌体在 NDDs 中的应用前景依然广阔。随着微流体技术、CRISPR/Cas 系统、下一代测序（Next - generation sequencing，NGS）、人工智能（Artificial intelligence，AI）和生物工程等技术的不断发展，外泌体的研究将取得新的突破。微流体技术可实现高效的外泌体分离，有望开发出集成的即时诊断设备；CRISPR/Cas 系统可用于基因编辑，为 NDDs 的治疗提供新的策略；NGS 和定量 PCR 技术可加速疾病特异性外泌体生物标志物的发现；AI 和机器学习可用于分析外泌体数据，揭示疾病阶段和治疗结果的相关性；生物工程方法可增强外泌体的靶向特异性，减少脱靶效应；个性化外泌体生产可提高生物相容性，减少免疫反应。
结论
外泌体作为一种具有独特优势的生物材料，在神经退行性疾病的研究中具有巨大的潜力。它既可以作为非侵入性、易于获取的生物标志物，用于疾病的早期诊断和监测，又可以作为靶向治疗的递送载体，为 NDDs 的治疗带来新的希望。然而，要实现外泌体在临床中的广泛应用，还需要克服诸多挑战，包括标准化的分离和分析方法、提高靶向特异性、完善监管框架和解决伦理问题等。通过跨学科的合作和技术创新，有望推动外泌体研究从实验室走向临床，为神经退行性疾病患者提供更有效的诊断和治疗方法，改善患者的生活质量，推动神经退行性疾病治疗领域向精准医学迈进。
