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【綜述】山東大學(xué)：納米材料在外泌體的生物分析以及腫瘤治療的研究進(jìn)展

2021.06.02

外泌體及其內(nèi)部成分已被證明在細(xì)胞間相互作用和細(xì)胞內(nèi)在調(diào)節(jié)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，在生物醫(yī)學(xué)和臨床領(lǐng)域都顯示出廣闊的前景。近日，來自山東大學(xué)蔣妍彥、王鳳龍、杜魯濤課題組的研究人員在Biomaterials雜志發(fā)表綜述，概述了外泌體的特性、用途、分析方法，探討了納米材料用于外泌體分離、檢測等技術(shù)，以及基于外泌體的納米材料腫瘤治療的研究進(jìn)展。

外泌體是由大多數(shù)細(xì)胞類型釋放的碟狀囊泡，大小從幾十納米到幾百納米不等。最初人們認(rèn)為它們無關(guān)緊要，只不過是細(xì)胞清除廢物的一種手段。然而，外泌體在細(xì)胞間信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的重要性逐漸被認(rèn)識(shí)到，其生物學(xué)發(fā)生和組成引起了極大的研究興趣。外泌體最初在胞吞作用過程中形成，攜帶多種重要的生物分子，如核酸、蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。外泌體的組成取決于親本細(xì)胞，因此可以執(zhí)行很多生物學(xué)功能。外泌體存在于大多數(shù)體液中，將貨物轉(zhuǎn)移到受體細(xì)胞，調(diào)節(jié)其受體細(xì)胞的生化成分和行為。

隨著外泌體研究的不斷增多，外泌體的秘密正逐漸被揭開。許多研究提供了強(qiáng)有力的證據(jù)，表明外泌體在各種疾病的發(fā)展中起著重要作用，例如神經(jīng)退行性疾病、自身免疫性疾病、肥胖癥、傳染病和癌癥。有報(bào)道稱外泌體與凝血、炎癥、細(xì)胞凋亡、血管生成和干細(xì)胞維持有關(guān)。了解外泌體在疾病演變中的作用將對(duì)提供對(duì)疾病治療提供指導(dǎo)。此外，外泌體的流動(dòng)性使得它們可作為治療劑和納米藥物載體，因?yàn)橥饷隗w在體液中的高豐度，相對(duì)于其他生物標(biāo)志物（如游離癌細(xì)胞）更容易收集和檢測?；谏鲜鲆蛩兀钊胙芯客饷隗w的生理功能對(duì)生物學(xué)和醫(yī)學(xué)的進(jìn)步具有重要意義。

為了促進(jìn)對(duì)外泌體臨床應(yīng)用的持續(xù)研究，分析外泌體的方法需要改進(jìn)。近年來，已經(jīng)開發(fā)了多種分離外泌體的方法，例如超速離心、密度梯度離心、尺寸排阻色譜、免疫親和捕獲和聚合物沉淀。此外，一些檢測外泌體的方法已被建立，如納米顆粒跟蹤分析、流式細(xì)胞術(shù)、動(dòng)態(tài)光散射和可調(diào)電阻脈沖傳感。盡管在外泌體的分離和檢測方面取得了進(jìn)展，但這些傳統(tǒng)方法仍然不能令人滿意，仍然缺乏靈敏、準(zhǔn)確、快速、可重復(fù)和低成本的技術(shù)。

自從上世紀(jì)末納米技術(shù)興起以來，研究人員一直致力于新型納米材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。具有優(yōu)異性能和新功能的納米材料在生物醫(yī)學(xué)科學(xué)領(lǐng)域的整合產(chǎn)生了豐富的創(chuàng)新思想和技術(shù)，為應(yīng)對(duì)當(dāng)前的臨床挑戰(zhàn)提供了可能。目前，納米材料廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)影像、藥物輸送和惡性腫瘤的診治，為各類疾病的診治提供有力支持。納米材料因其一系列獨(dú)特的特性而適用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用。納米材料的小尺寸確保在微觀尺度上與生物成分相互作用，從而產(chǎn)生良好的生物相容性和生物活性。此外，與宏觀材料相比，納米材料表現(xiàn)出獨(dú)特的界面、機(jī)械、光學(xué)和電磁特性，使它們能夠?qū)w內(nèi)微環(huán)境進(jìn)行調(diào)節(jié)。近年來，關(guān)于利用納米材料進(jìn)行外泌體標(biāo)記、富集、計(jì)數(shù)和檢測其組成已經(jīng)被報(bào)道。隨著成像、光譜學(xué)、電磁和設(shè)備技術(shù)的進(jìn)步，納米材料檢測的靈敏度和選擇性得到了提高，納米材料與外泌體聯(lián)合治療惡性腫瘤的研究也正在開展中。

將納米技術(shù)和納米材料引入生物醫(yī)學(xué)科學(xué)領(lǐng)域，為探索外泌體的臨床應(yīng)用提供了新途徑。在這篇綜述里，研究人員首先介紹了外泌體的發(fā)生、成分、生物學(xué)功能和潛在用途。然后后，研究人員概述了用于分離和檢測外泌體的常規(guī)方法的工作原理、優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。最后，研究人員描述并提供了納米材料在外泌體生物分析和基于外泌體的腫瘤治療中的應(yīng)用示例，并討論了未來的前景。該綜述旨在為外泌體的認(rèn)知、對(duì)常規(guī)分析方法的理解以及納米材料在外泌體生物分析和基于外泌體的腫瘤治療中的開發(fā)和評(píng)估提供參考。

參考文獻(xiàn)：Progress in the research of nanomaterial-based exosome bioanalysis and exosome-based nanomaterials tumor therapy. Biomaterials. 2021 May 5;274:120873.