《Biotechnology for Sustainable Materials》：Bio-based small extracellular vesicles in cancer therapy: a sustainable approach for targeted drug delivery
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癌症仍是全球主要死亡原因之一，尽管诊断和治疗取得了进步，但给医疗系统带来了挑战。包括化疗和放疗在内的传统疗法常常面临癌细胞非特异性靶向和耐药性发展等问题。近年来，纳米医学的进展通过改进药物递送方法和增强治疗效果，为克服这些障碍提供了新机会。在各种策略中，生物来
癌症仍是全球主要死亡原因之一，尽管诊断和治疗取得了进步，但给医疗系统带来了挑战。包括化疗和放疗在内的传统疗法常常面临癌细胞非特异性靶向和耐药性发展等问题。近年来，纳米医学的进展通过改进药物递送方法和增强治疗效果，为克服这些障碍提供了新机会。在各种策略中，生物来源的小细胞外囊泡（small extracellular vesicles, sEVs）因其与生物系统的天然相容性和诱导免疫反应的潜力而备受关注，从而提供更有效的癌症治疗替代方案。可持续的纳米医学方法侧重于使用可再生和生物相容性材料，其中来源于自然界的sEVs正在成为有前景的候选者。这些囊泡具有独特的性质，包括低免疫原性和有效的细胞摄取机制，有助于个性化治疗。研究表明，这些sEVs可以被工程化以携带治疗药物，增强靶向递送同时使全身性副作用最小化。然而，分离和纯化sEVs的挑战仍然是其广泛应用的一个障碍。本综述讨论了生物来源的sEVs在纳米医学中的潜力，探讨了它们在靶向癌症治疗中的作用，并解决了其分离和纯化过程中的障碍。研究人员的方法强调使用生物基sEVs，例如来源于细胞系或血浆/血清的sEVs，作为传统从动物中分离sEVs或使用合成分子的可行替代方案。最终，研究人员旨在强调可持续策略如何优化sEVs作为药物递送系统的产率和疗效，为癌症治疗的进步铺平道路。
引言 Introduction
癌症是全球主要死亡原因之一，传统疗法如化疗、放疗和手术在靶向特异性、全身毒性和耐药性等方面存在明显局限。化疗因ATP结合盒转运蛋白过表达和凋亡通路紊乱等机制导致化学耐药；放疗受乏氧和HIF-1α等影响产生放射抵抗；手术则可能残留微小病灶（MRD）。纳米医学通过靶向递送和可控释放提供了新策略，其中生物来源的小细胞外囊泡（sEVs）凭借天然生物相容性、低免疫原性和有效细胞摄取能力成为可持续纳米药物平台的研究热点。
生物基sEVs的生物发生 Biogenesis of bio-based sEVs
sEVs来源于内体途径，由质膜双重内陷形成多泡体（MVBs），其内包含腔内囊泡（ILVs）；当MVBs与质膜融合后，ILVs以sEVs形式释放到细胞外。其生物发生依赖内体分选复合体（ESCRT）调控，也存在不依赖ESCRT的途径，如通过中性II型鞘磷脂酶产生神经酰胺或由四旋蛋白家族介导。植物细胞中还存在独特的EXPO（EXocyst阳性细胞器）途径。sEVs的组成和功能高度依赖亲本细胞类型及其生理状态。
生物基sEVs的细胞摄取机制 Cellular uptake mechanisms of bio-based sEVs
sEVs可通过多种机制被靶细胞摄取，包括受体介导内吞、网格蛋白介导内吞、巨胞饮、吞噬及直接膜融合。蛋白质降解实验表明表面蛋白在受体介导内吞中关键；肿瘤酸性微环境则可促进膜融合。此外，表面分子如四旋蛋白、免疫球蛋白、蛋白聚糖和凝集素受体也参与摄取。通过表面功能化可增强特定途径的摄取效率。
用于工程化sEVs的表面功能化 Surface functionalization for engineering of sEVs
为提升靶向性与循环时间，研究者发展多种表面修饰策略。基因工程可引入LAMP-2B融合肽、嵌合抗原受体（CAR）或TRAIL等，使sEVs特异性结合肿瘤抗原；代谢工程利用叠氮化合物（如AHA、ManNAz）在囊泡表面引入化学标签；直接母细胞膜修饰通过基因改造成过表达CD47以降低免疫清除；物理方法包括冻融、挤出、表面吸附和膜融合，可制备杂合纳米囊泡；化学修饰则利用EDC/NHS、点击化学和生物素化等手段实现可控偶联。
癌症治疗中的生物基sEVs类型 Types of bio-based sEVs in cancer therapy
植物来源sEVs：橙汁sEVs负载地塞米松磷酸钠可靶向肠道淋巴细胞，缓解IgA肾病相关性肿瘤；姜来源sEVs通过静脉注射递送siRNA抑制肿瘤；桑树来源sEVs通过HSPA8激活芳香烃受体产生抗菌肽；柠檬来源sEVs激活TRAIL通路诱导凋亡；蓝莓来源sEVs降低ROS并调节Bcl-2/Bax发挥抗氧化作用；葡萄柚纳米载体经鼻递送miR17抑制脑肿瘤增殖。
牛奶来源sEVs：牛乳sEVs可耐受胃肠道环境、经完整囊泡吸收，并可通过配体修饰增强结肠癌滞留；它们能显著提高亲水性药物的口服生物利用度；人乳sEVs含多种稳定miR，牛乳和牦牛乳来源的bta-miR-34a在缺氧条件下保护肠上皮细胞；肠道吸收呈主动、可饱和的内吞机制。
蛋来源sEVs：蛋清来源sEVs含278种miR和45种蛋白，其中miR-22通过靶向ATM抑制p53/NF-κB通路，减轻LPS诱导的炎症和凋亡；蛋黄来源sEVs可降低ROS、上调Bcl-2、下调Bax，并具有核酸递送潜力。
血浆来源sEVs：患者血浆来源sEVs反映个体分子特征，可作为肿瘤生物标志物（如NSCLC中miR-320家族与免疫治疗响应相关）；它们能够穿过血脑屏障，负载羟基脲等药物增强抗癌效果；工程化sEVs可通过抗体（抗HER2）、RGD肽或适配体增强肿瘤靶向，还可与铁氧化物等形成杂合体实现诊疗一体化。
细胞来源sEVs：树突状细胞（DC）来源sEVs通过MHC-肽复合物和共刺激分子激活T细胞，在黑色素瘤模型中抑制复发和肺转移；巨噬细胞来源sEVs（M-sEVs）可递送多柔比星（DOX）和紫杉醇，M1型sEVs还能释放炎性细胞因子增强疫苗效果；NK细胞来源sEVs携带穿孔素、颗粒酶和促凋亡分子，对肝癌和卵巢癌具有杀伤作用。间充质干细胞（MSC）来源sEVs可递送卡巴他赛、TRAIL、DOX或miR，克服化疗耐药。正常细胞系如HEK293来源sEVs可表达iRGD-PH20或经放射性标记递送DOX抑制肿瘤；肿瘤细胞来源sEVs具有同源归巢性，但需警惕其携带的促癌成分。
生物基sEVs的局限性 Limitations of bio-based sEVs
主要局限包括产量低、批次间异质性、分离纯化方法在纯度与回收率间难以平衡、药物装载效率低（主动加载可能损伤膜结构）、天然靶向特异性不足、静脉给药后被单核吞噬系统大量清除以及可能传递致癌蛋白和致病miR等安全风险。此外，缺乏标准化质量控制也阻碍临床转化。
分离生物基sEVs的挑战 Challenges in isolating bio-based sEVs
当前分离方法如超速离心、尺寸排阻色谱（SEC）、超滤和沉淀各有局限：高产方法纯度不足，高纯方法产量低且耗时。需强调预分析控制（健康动植物来源、标准化抗凝、快速血浆处理），并采用多步离心联合SEC或密度梯度离心及免疫亲和富集（TSG101、ALIX、CD81、CD63等标志物），同时按照MISEV2018指南进行验证。
临床转化与未来展望 Clinical translation and future perspectives
sEVs具有天然穿越生物屏障和低免疫清除能力（通过CD47、CD55、CD59），适合个性化治疗。未来需建立可扩展且符合GMP的生产平台，深入评估体内分布、免疫原性和长期安全性。通过工程化靶向配体、刺激响应释放系统以及联合化疗、放疗和免疫治疗，可进一步提高疗效。可持续纳米医学原则与生物基sEVs工程相结合，有望实现从实验室到临床的转化。
结论 Conclusion
生物基sEVs融合了天然来源的可持续性与药物递送的高精度，有望为癌症治疗提供个性化、环境友好的新方案。但分离、表征和标准化等关键挑战仍需解决，以推动其临床应用。
