解码细胞外囊泡-生物分子相互作用：生物分子 corona 如何塑造体内细胞外囊泡的生物分布与清除

《Journal of Controlled Release》：Decoding extracellular vesicle–biomolecule interactions: How the biomolecular corona shapes extracellular vesicle biodistribution and clearance in vivo

　　

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  蛋白质冠的组成影响细胞外囊泡（EVs）的体内命运。
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  EVs 会形成广泛的冠层，并经历快速的肝脏和脾脏清除。
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  先天免疫细胞，尤其是中性粒细胞，促进了 EV 的系统性清除。
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  补体 C3 和免疫球蛋白增强了 EV 的识别和巨噬细胞摄取。
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  尽管物理化学性质相当，EVs 和 CVs 表现出不同的蛋白质冠和生物命运。

引言

细胞外囊泡是大自然固有的纳米载体——细胞分泌的囊泡，通过细胞间转移功能性生物分子来协调细胞间通讯。通过封装和递送蛋白质、核酸和脂质，它们重编程受体细胞行为，并影响广泛的生理和病理过程 [1], [2], [3], [4], [5]。利用这些内在能力，细胞外囊泡已成为生物标志物发现、靶向药物递送和再生医学的有前景平台 [6], [7]。它们已显示出在癌症 [4], [8]、心血管 [9], [10], [11] 和神经疾病 [12], [13]、过敏性炎症 [14] 以及组织修复 [15] 方面的治疗潜力。尽管它们具有复杂的生物学特性，但细胞外囊泡在系统性给药后的分子相互作用和体内命运仍缺乏充分了解，限制了其用于体内应用的理性设计。

如同合成纳米载体，细胞外囊泡在进入循环时立即暴露于密集且动态的生物分子环境。这些生物分子吸附到囊泡表面形成生物分子冠（BC）——一层重新定义其生物身份的生物分子层 [16], [17]。对合成纳米材料的大量研究表明，BC 形成会深刻改变表面性质、稳定性和细胞相互作用，从而决定生物分布和清除 [18], [19], [20]。然而，此类相互作用对细胞外囊泡等天然纳米颗粒的影响在很大程度上仍未被探索。最近的研究暗示，BC 可以显著调节生物结果——增强巨噬细胞摄取 [21]、触发炎症反应 [22]，甚至调节再生功能 [23]。大量研究表明，系统性给药的 EVs 被单核吞噬细胞系统快速清除，并主要积聚在肝脏和脾脏 [24], [25], [26]，而其生物分布受多种因素影响，包括细胞来源、给药途径、物理化学性质和生理屏障 [24], [26], [27], [28]。尽管如此，生物分子冠对 EV 清除和组织分布的影响在很大程度上仍未被探索。因此，弥补这一知识空白对于理解 EV 的体内命运和基于 EV 的治疗药物的理性设计至关重要。

在本研究中，我们系统调查了 BC 如何掌控细胞外囊泡的生物学相互作用。使用源自巨噬细胞（RAW264.7）和乳腺癌细胞（4 T1）的细胞外囊泡（EVs），以及相应的细胞膜囊泡（CVs），我们剖析了 BC 形成如何调节它们的生物学行为，包括细胞摄取和体内清除。通过整合单颗粒检测、定量蛋白质谱学和体内生物分布分析，我们确定了调节与单核吞噬细胞系统（MPS）相互作用并塑造清除途径的关键 BC 组分。这项工作提供了 EVs-生物分子相互作用的基本机制见解，并确立 BC 作为细胞外囊泡生物分布和药代动力学的关键决定因素，为改进体内性能的基于 EV 的治疗药物的理性设计提供了概念框架（方案 1）。

章节片段

材料

杜氏改良鹰细胞培养液（DMEM）、罗氏 Park 纪念研究所 1640 培养基（RPMI 1640）、胎牛血清（FBS）和胰蛋白酶 - 乙二胺四乙酸（trypsin-EDTA）购自 Gibco（美国）。青霉素 - 链霉素溶液（100×）购自 Cytiva（美国）。磷酸盐缓冲液（PBS）、4',6-二脒基 -2-苯基吲哚（DAPI）和 4% 多聚甲醛购自索莱宝科技有限公司（中国）。细胞计数试剂盒 -8（CCK-8），荧光素

EVs 的制备与表征

EVs 是通过内吞 - 融合 - 胞吐途径产生的天然分泌纳米级囊泡，被广泛认为是很有前途的内源性药物递送载体。然而，EVs 具有复杂的生物发生途径和异质性组成，使其难以解耦源自其内源性起源的生物学效应与仅与膜结构和物理化学性质相关的效应。为了阐明囊泡来源的具体贡献

结论

在本研究中，我们系统阐明了 BC 形成在调控细胞外囊泡（EVs）体内清除行为中的作用，并将其与细胞来源囊泡（CVs）进行了比较。尽管它们具有共同的细胞来源和相当的可比物理化学性质，但在注射后 1 h，EVs 表现出比 CVs 显著更快的系统性清除，表现为肝脏和脾脏中的隔离增强以及血液滞留减少。细胞水平分析揭示，这种加速的

CRediT 作者贡献声明

Xiaoyan Fang：撰写 - 审阅与编辑，撰写 - 初稿，验证。Tianchang He：撰写 - 审阅与编辑。Hao Fan：验证。Xiaofei Li：验证。Luying Zhou：验证。Wenhua Yang：验证。Lina Zhu：验证。Yuting Ge：验证。Wenshuai Han：验证。Yu Gao：验证。Volker Mail?nder：撰写 - 审阅与编辑。Daniel Crespy：撰写 - 审阅与编辑。Katharina Landfester：撰写 - 审阅与编辑。Junfeng Zhang：资金获取。Shuai Jiang：

资助

本研究在财政上得到了山东省重大科技创新工程项目（2025ZLGX04, 2024ZLGX07）、山东省泰山学者计划（NO. tsqn202507106）、中国国家自然科学基金（32201149）、新药创制 - 国家科技重大专项（2026ZD1806900; 2026ZD1806903）的支持。

利益冲突声明

作者声明，他们没有已知的竞争性财务利益或个人关系，这些关系可能会影响本论文中报告的工作。

Xiaoyan Fang|Tianchang He|Hao Fan|Xiaofei Li|Luying Zhou|Wenhua Yang|Lina Zhu|Yuting Ge|Wenshuai Han|Yu Gao|Volker Mail?nder|Daniel Crespy|Katharina Landfester|Junfeng Zhang|Shuai Jiang