【Science Translational Medicine】天津医大尹海芳团队开发新型外泌体修饰方法促进外泌体诊断与治疗应用
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外泌体可以用于递送治疗性药物或修饰基因表达，但是当全身给予时，难以靶向特定的组织。来自天津医科大学的尹海芳教授团队近日在Science Translational Medicine（影响因子：16.761）发表文章，开发了一种肽CP05，它与外泌体上表达的蛋白CD63结合。用CP05偶联到肌肉靶向肽上修饰外泌体增加了剪接矫正寡聚体向肌肉的递送，可增加肌营养不良小鼠模型中的肌养蛋白的表达和肌肉功能。利用CP05也可以从人血清中分离外泌体。这项研究表明，CP05可用于捕获和修饰外泌体及其货物以进行靶向递送。
外泌体锚定肽筛选及外泌体功能化示意图。预包被（Precoated）是指CD63大的胞外环蛋白片段包被的平板。M12指肌肉靶向肽；PMO代表反义寡核苷酸（AOs）药物。i.v.指静脉注射。
外泌体是大小为30-150 nm（直径）的纳米级囊泡，由大多数哺乳动物细胞分泌，并携带来自其亲本细胞的许多大分子。这些独特的特征使外泌体可以用作妊娠和各种恶性肿瘤的诊断标记物，并且还用作抗癌化学治疗剂、核酸等各种货物的递送载体。为了避免触发免疫反应，理想的治疗性外泌体应该是患者来源的，并且随后的修饰不应当实质上影响外泌体的结构或表面。目前携带治疗性大分子的靶向外泌体通常涉及其生产细胞的基因操作或肽与外泌体表面的化学缀合。对来源细胞的基因工程修饰是一种劳动密集型工作，且效果不稳定，因为这依赖于转染的效率和细胞类型。这阻碍了患者循环外泌体的治疗应用，而天然外泌体的化学功能化会大量改变表面结构。转铁蛋白已被用于顺磁颗粒修饰患者来源的外泌体，但转铁蛋白与外泌体结合较弱，并且是混杂的，因为转铁蛋白结合分子在血液中丰富。亲代细胞的电穿孔、冻干或转染可以使大分子载入外泌体，但是这些方法的载药效率较低。
为了克服这些限制，来自天津医科大学的尹海芳教授团队使用噬菌体展示鉴定了可在外泌体上锚定货物且可靶向的肽。这些肽将大大简化加载和功能化外泌体的过程。由于不需要对生产细胞进行基因修饰，因此适用于患者来源的外泌体。
CD63是在外泌体表面富集的四次跨膜蛋白，并被认为是外泌体标志性蛋白。该研究选择了与CD63的第二个胞外环特异性结合的肽，并在表达CD63的细胞和外泌体中鉴定了三个候选肽。其中一种CP05的肽能够直接修饰不同的外泌体，而不论外泌体的来源如何。
体内有效递送功能性货物被认为是治疗性基因递送和疾病模型中最大的挑战之一。特别是杜氏肌营养不良症（DMD）外显子跳跃疗法的反义寡核苷酸（AOs）的全身递送效果不足阻碍了临床转化应用。该研究运用CP05缀合法将目前通过美国食品和药物管理局批准用于治疗DMD的磷酸二酰胺吗啉寡聚物（PMO）修饰到外泌体（超速离心和0.22-μm渗滤回收）上。与裸露的PMO或不含外泌体的CP05-PMO缀合物相比，股四头肌中肌养蛋白表达增加四倍。CP05还可将肌肉靶向肽和PMO锚定在相同的外体上，使外泌体同时携带药物且具有靶向性，从而将PMO靶向递送至mdx小鼠的肌肉。CP05不仅可以将锚定到来自不同细胞的培养物的外泌体，而且可以锚定到人血清的循环外泌体。此外，固定化CP05还可以特异性捕获患者血清中的外泌体。这项研究表明，CD63特异性外泌体锚定肽能够实现直接和有效的修饰、货物装载和外泌体的捕获，从而为外泌体工程化开辟了新的途径。
在mdx小鼠模型中系统评价CP05-PMO和M12-CP05（EXOPMO＆M12）同时修饰的外泌体的效用。
CP05成功地使PMO靶向递送到了肌肉组织，并发挥功能。此外，还进行了毒性和炎症指标检测，结果证明，修饰的外泌体不仅可高效靶向递送货物，而且安全无毒性。该研究将大力促进外泌体的诊断与治疗应用，尤其是外泌体的靶向递送。
参考文献：
XianjunGao, Ning Ran, Xue Dong, Bingfeng Zuo, Rong Yang, Qibing Zhou, Hong M. Moulton,Yiqi Seow and HaiFang Yin. Efficient RNA drug delivery using red blood cellextracellular vesicles. Science Translational Medicine. 06 Jun 2018: Vol. 10, Issue 444, eaat0195. DOI: 10.1126/scitranslmed.aat0195
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