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科普日常 | 药物递送系统的后浪:细胞外囊泡

发布时间:2023-06-30    浏览量:0

Part1:药物递送系统的前世今生

药物递送系统(Drug Delivery System,DDS,药物传递系统)是一种在空间、时间及剂量上全面调控药物在生物体内分布的技术体系


药物递送的目标是在恰当的时机将适量的药物递送到正确的位置,旨在增加药物的利用效率,提高疗效,降低成本,减少毒副作用。

药物递送系统的研究对象既包括药物本身,也包括搭载药物的载体材料、装置,还包括对药物或载体等进行物理化学改性、修饰的相关技术。随着治疗方式从“小分子”扩展到包括“核酸”、“多肽”、“蛋白质”、“抗体”、“核酸”、“活细胞”


药物发展的多样性和复杂性也对递送方法提出了新的要求,如何提高活性物质的递送和吸收能力成为了新的挑战


自1990年代以来,纳米颗粒已逐步用于临床药物递送。通过优化纳米载体的尺寸、形状和表面特性,改善治疗剂在体内的时空分布,这可使副作用降低、治疗功效提高。

2017年首个眼科AAV基因递送药物Luxturna (AAV)上市,AAV等病毒递送系统进入了爆发期,2018年Onpattro (LNP)的获批打开了LNP递送系统的广泛应用,众多创业公司进入该领域;2021年,EXOIL-12以外泌体代表的天然纳米颗粒载体进入人体临床试验,已有成为产业新宠的趋势

Part2:细胞外囊泡作为递送载体的优势

病毒纳米载体是一种有效的核酸递送系统,有一定的靶向性,但是免疫原性高、重复给药困难。合成纳米载体装载量提高,但也面临免疫原性高、靶向性单一等问题


纳米颗粒与生物环境之间的复杂相互作用也是靶向配体的纳米递送方法的临床失败主要原因。


细胞外囊泡作为介导细胞间信号转导的天然纳米颗粒或可针对性的解决目前药物递送的瓶颈,开启纳米医学和细胞与基因治疗的新篇章。

图1:细胞外囊泡与其他递送系统的对比


细胞外囊泡作为递送载体具有诸多优势:

首先,可实现多分子装载,细胞外囊泡本身含有多种有效成分,也可以通过不同的技术手段实现核酸、蛋白、小分子化合物等多种类型药物的负载。

其次,免疫源性较低,很少能够引发免疫反应,安全性高。

另外,具有靶向性的能力,通过工程化修饰可靶向到特定的组织和器官,解决传统递送系统难以解决的靶向问题;甚至克服生物障碍,如血脑屏障,完成中枢神经的药物递送。


所以,在病毒载体和合成载体不能良好解决的应用场景,可以通过基因或者化学修饰的方式对细胞外囊泡进行工程化改造,能够更好的达成治疗目标。

Part3:细胞外囊泡作为递送载体的挑战

细胞外囊泡在生物体内的分布虽然受细胞来源、给药方式的等因素的影响,但是静脉注射后,细胞外囊泡积累的主要器官是肝脏、肺、脾脏和肾脏。大多数类型的细胞外囊泡积聚在肝脏中,所以如何增加细胞外囊泡的主动靶向性,实现肝脏外其他器官的靶向性、延长循环时间是其作为递送载体的挑战之一

图2:尾静脉静脉注射后 EVs 的生物分布图


细胞外囊泡的工艺放大具有难度、分析和质控的行业标准仍未健全,也是细胞外囊泡相比于其他递送系统的发展明显滞后的原因。


山东省齐鲁细胞治疗工程技术有限公司以标准化、良好表征、经过中检院质量复核的脐带间充质干细胞作为细胞外囊泡制备的种子细胞,建立百升级处理工艺,标准化提取操作规范,完善的检测体系。能够稳定实现细胞外囊泡的规模化生产、确保细胞外囊泡产量、纯度、稳定性和批次间一致性,全面助力天然细胞外囊泡的临床研究及以细胞外囊泡为载体的药物递送






参考文献

[1]邢昊楠, 陆梅, 刘瑛琪,等. 基于外泌体的抗肿瘤药物靶向递送的研究进展[J]. 药学学报, 2022, 57(1):10.

[2]Wang Z, Mo H, He Z, Chen A, Cheng P. Extracellular vesicles as an emerging drug delivery system for cancer treatment: Current strategies and recent advances. Biomed Pharmacother. 2022 Sep;153:113480.

[3]Aimaletdinov AM, Gomzikova MO. Tracking of Extracellular Vesicles' Biodistribution: New Methods and Approaches. Int J Mol Sci. 2022 Sep 25;23(19):11312. doi: 10.3390/ijms231911312. PMID: 36232613; PMCID: PMC9569979.

[4] 2023年外泌体行业研究报告,维渡纵横。