外来体是细胞产生的纳米级细胞外囊泡，可作为天然药物载体。与目前广泛使用的纳米载体相比，外来体具有纳米尺寸、可生物降解、无毒、内源性、低免疫原性、货物运载能力强、能穿越血脑屏障等优点。
面对死亡率高、易复发的胶质瘤，化疗药物如何突破血脑屏障，到达病灶，准确靶向肿瘤细胞？
近日，程国胜中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所(以下简称：中科院苏州纳米所)的一组研究人员设计开发了一种工程化的外来体，可装载化疗药物穿透血脑屏障，同时靶向脑内内皮细胞表面和胶质瘤细胞。
相关研究论文发表于《细胞外囊泡杂志》。
近年来，外来体领域的研究持续升温，是各大生物企业和投资人的“新宠”，尤其是在工程外来体的赛道上，几乎是一片“蓝海”。程国胜团队研发的新型工程载药外泌体可以提高肿瘤病灶区的靶向性，从而提高病灶区的治疗药物浓度以达到最佳治疗效果，为工程外泌体治疗中枢神经系统疾病提供了新的视角和新思路。
两道屏障阻止化疗药物到达病灶。
胶质瘤是最常见的原发性颅内肿瘤，起源于脑内的胶质细胞。我国神经胶质瘤的年发病率为十万分之五至八，五年死亡率仅次于胰腺癌和肺癌，对人类生命健康造成极大危害。
目前手术切除是脑胶质瘤的主要治疗方法，但由于脑胶质瘤侵袭性高、生长快、血管生成增强，常规手术无法完全切除，导致预后差、生存期短。
为了有效地抑制肿瘤的生长，延长患者的生存期，化疗(以下简称化疗)已成为手术切除后治疗脑胶质瘤最重要的方法之一。然而，为了直接到达胶质瘤细胞，化疗药物不得不面对两个天然的生物屏障，即血脑屏障和血脑肿瘤屏障。
“这两道屏障严重阻碍了化疗药物的通过，尤其是血脑屏障，几乎阻止了所有大分子和98%的小分子进入脑肿瘤区域，大大削弱了化疗的效果。”团队成员、中科院苏州纳米所博士生朱展驰介绍。
此外，传统抗癌药物大多具有很强的生物毒性。科学家需要解决的不仅仅是将化疗药物输送到病灶，还需要在运输过程中降低其对人体的生物毒性。这些都是给药系统亟待解决的问题。
外来体有很大的潜力充当药物信使。
外来体是细胞产生的纳米级细胞外囊泡，大小为30-150纳米。它们富含来自母细胞的蛋白质、核酸、脂质等生物活性成分，在细胞间信号传递中发挥重要作用。
然而，当80年代发现外来体时，它们被认为是细胞代谢的“垃圾”。随着对外泌体研究的深入，2013年诺贝尔生理学或医学奖授予了在囊泡转运调控机制研究中做出贡献的三位科学家。这时，外来体受到了前所未有的关注。
近年来，随着产业化和研究的推进，外来体迎来了巨大的“出路”。目前对外来体的应用探索主要集中在疾病的诊断和治疗上。其中，外泌体作为药物传递载体是最受关注的方向。
告诉程国胜科技日报，外来体是几乎所有细胞分泌的纳米级细胞外囊泡，可作为天然药物载体。与目前广泛使用的纳米载体(如脂质体、聚合物纳米载体等)相比，)，外泌体具有纳米尺寸、可生物降解、无毒性、内源性、免疫原性低、载货能力强、能穿越血脑屏障等优点。
然而，外来体并不完美，在缺乏特定修饰的情况下，它们缺乏天然的靶向能力。同时，在静脉给药的模式下，由于没有特异性靶向，大部分外来体都会被肝脏“吃掉”，导致外来体的给药效果大打折扣。
因此，为了将外来体作为药物载体用于中枢神经系统疾病的治疗，研究人员必须为外来体开发肿瘤特异性和组织器官特异性的靶向功能，以增加中枢神经系统疾病病灶区的药物浓度，从而实现增效减毒。
距离正式“任命”还有很长的路要走
程国胜介绍，针对外来体的特性和治疗中枢神经系统疾病的需要，他们开发了一种具有Angiopep-2和TAT双重靶向的功能性外来体，并将其应用于胶质瘤治疗的研究。
其中，Angiopep-2多肽可特异性靶向低密度脂蛋白受体(LRP-1)，LRP-1在胶质瘤细胞和脑血管内皮细胞表面有较高的表达水平。此外，跨膜多肽TAT还能进一步提高胞外体血脑屏障和肿瘤组织的通透性。
研究团队分别使用体外单细胞培养、Transwell(一种膜滤器)构建的体外血脑屏障模型、体内小鼠皮下胶质瘤模型和原位胶质瘤模型，证实了工程化的外来体能够高效穿透血脑屏障，并对胶质瘤病灶区域具有优异的靶向递送能力。
此外，为了评估载多柔比星双靶向功能性外来体的疗效，研究小组通过尾静脉给药的方式将载多柔比星双靶向功能性外来体注射到疾病模型小鼠体内，然后治疗观察21天。
研究小组发现，功能性外来体的双重靶向可以提高原位药物治疗胶质瘤的效率，显著抑制胶质瘤的生长，有效延长小鼠的生存期。同时，功能性外泌体的双重靶向可以有效降低药物治疗的副作用。
作为生物医学领域的新研究对象，外
泌体的研究还存在着很多局限性，未来对外泌体的研究还有很长的路要走。程国胜告诉记者，目前实验室主要采用超速离心方式分离纯化外泌体，但通过这种方式获得外泌体的产量和效率太低，如何通过细胞工程和筛选方式的改进来提高外泌体产量，是外泌体领域的重点研发方向。
同时，相对其他递送载体，外泌体的毒性作用很低，但不同细胞来源的外泌体差异性比较大，外泌体应用到疾病治疗中的安全性还需要更多前期工作的评估；外泌体来源于细胞，那么必将携带宿主细胞的各种物质，外泌体作为载体时，这些内含物是如何发挥作用的？或者说如何尽可能去除内含物的干扰也是外泌体作为载体工具面临的问题。
另外，肝脏作为人体新陈代谢最重要的器官，几乎所有的药物递送载体都会被运输到肝脏，这对外泌体应用于肝脏疾病的治疗非常有优势，但对于治疗其他组织或者器官来说，将不得不面对肝脏截留的难题，如何让外泌体从肝脏有效逃逸仍需要深入研究。