综述:细胞外囊泡药物递送的分子工程策略:挑战与前景

【字体: 时间:2025年07月28日 来源:Journal of Cranio-Maxillofacial Surgery 2.1

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  这篇综述系统探讨了细胞外囊泡(EVs)作为药物载体的分子工程策略,重点突破其天然局限(如载药量低、靶向性差),通过内源性/外源性装载和体内工程(in vivo engineering)技术提升EVs的治疗性能,为跨屏障递送(如血脑屏障BBB)和疾病治疗(如肿瘤、纤维化)提供新思路。

  

Abstract
细胞外囊泡(EVs)凭借天然生物相容性和细胞间通讯能力成为革命性药物载体,但其临床转化受限于载药量、靶向性和系统清除率等瓶颈。分子工程通过改造EVs膜表面(如CD47过表达延长循环)和载药技术(如siRNA装载),赋予其超越天然功能的治疗潜力。

Introduction
EVs是由哺乳动物细胞、细菌等分泌的磷脂双层囊泡,亚型包括外泌体(exosomes)、微泡(microvesicles)等。其膜表面整合蛋白(如CD63、ICAM-1)和糖脂结构赋予天然靶向性,能穿越血脑屏障(BBB)。EVs携带的核酸(线粒体DNA17-21)、蛋白质和细胞器可调控受体细胞功能,在缺血性脑卒中(间充质干细胞EVs促进神经再生36)和纤维化疾病中展现疗效。但天然EVs仅能递送生物发生期包裹的内源性分子,亟需工程化改造。

Objectives of EV engineering
核心目标包括:① 通过表面配体(如整合素)增强器官趋向性;② 利用CD47-SIRPα通路逃逸巨噬细胞吞噬30;③ 装载外源药物(如化疗小分子)扩大治疗谱。肝/肺等器官的非特异性蓄积是靶向优化的重点。

EV engineering approaches
三大策略各具特色:

  1. 内源性装载:基因编辑供体细胞过表达治疗性miRNA或膜蛋白(如PD-L134);
  2. 外源性修饰:电穿孔法装载siRNA,点击化学偶联靶向肽(如RGD);
  3. 体内工程:植入工程化细胞实时分泌功能化EVs,突破体外制备的产量限制。

Challenges for EV engineering
关键挑战在于:① 载药效率与EV完整性的平衡;② 规模化生产的标准化;③ 体内代谢路径的精准示踪。CD47的免疫调节可能引发血栓风险,需优化表面分子配伍。

Summary
分子工程将EVs从天然信使转化为可编程的“智能递送系统”,通过跨学科技术(如合成生物学、纳米技术)推动其向临床落地,为肿瘤、神经退行性疾病等提供突破性治疗方案。

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