VIEW:细胞膜外囊泡包覆的纳米颗粒

美国国立卫生研究院/新加坡国立大学陈小元教授课题组发表最新综述文章,该文详细描述了外泌体包覆纳米颗粒的方法以及主要基于癌症领域的生物医学应用,同时,对胞外囊泡包覆纳米颗粒的前景做了展望。

细胞分泌的囊泡由来自源细胞的抗原、胞内蛋白、蛋白酶、miRNA、mRNA以及脂质双层组成,因而这些囊泡拥有许多源细胞的特性,使其在药物递送、免疫治疗和其它生物医药领域有着广阔的应用前景。同时,合成的纳米颗粒应用于靶向成像和癌症治疗已经有了很长的历史。由于胞外囊泡上来自源细胞的特异性抗原的存在,囊泡包覆的纳米颗粒可以促进同类细胞对其摄取,这在癌症治疗领域有着重要作用,例如可以提高药物递送的效率。

癌症细胞和间叶干细胞是最常见的用于包覆纳米颗粒的外泌体的源细胞,此外,人脐静脉内皮细胞、巨噬细胞和细菌细胞得到的外泌体也可用于纳米颗粒的包覆。金纳米颗粒、氧化铁纳米颗粒等金属材料则是主要用于外泌体包覆的纳米颗粒,而聚乳酸(PLGA)和金属有机结构(MOF)纳米颗粒用于外泌体包覆只有少量的研究。胞外囊泡包覆纳米颗粒的方法与细胞膜包覆纳米颗粒有相似之处。最常见的方法是把细胞和纳米颗粒一起孵育,这样纳米颗粒可以被细胞摄取然后包覆在外泌体中被细胞一并分泌出来,同时,还有基于物理混合、声处理和膜穿孔的包覆方法。尽管这一领域已经有了多年的研究,关于哪一种包覆方法是最优的仍然存在争议,不过研究者可以通过自己所用特定的纳米颗粒和用途去权衡各种方法的利弊,从而选择自己认为最优的方法。

大量的研究表明癌细胞外泌体包覆的纳米颗粒会被同型癌细胞特异性摄取,这为药物的靶向递送和癌症治疗提供了基础。外泌体包覆的纳米颗粒可以用来调控癌细胞和支气管上皮细胞的通信,研究表明外泌体包覆的纳米颗粒能在不同类型的细胞间传输,不仅能直接向癌细胞发送信号,还能预防肿瘤细胞向其它器官传播。 同时,胞外囊泡包覆MOF纳米颗粒的研究证明了囊泡包覆可以减少巨噬细胞的吞噬。此外,与大多数研究强调单一靶细胞对囊泡包覆纳米颗粒的特异性摄取不同,不同癌症类型来源的外泌体之间存在交叉反应。其它的研究还有用间叶干细胞囊泡包覆纳米颗粒用于神经影像领域的应用以及用细菌囊泡包覆PLGA纳米颗粒应用于感染处的抗生素递送等。

细胞外囊泡包覆纳米颗粒作为一种新的癌症靶向递送和成像的方法已经吸引了大量的关注,研究者相信,在不久的将来,这一方法会有更广阔的应用。当然,一些仍然存在争议的领域,如最优的囊泡封装方法以及毒副作用情况还需要大量的研究。该综述近期在线发表在VIEW上(DOI: 10.1002/VIW.20200187)。

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