外泌體藥物遞送結(jié)合細(xì)胞電轉(zhuǎn)染系統(tǒng)重塑藥物遞送未來(lái)

外泌體是細(xì)胞分泌的納米級(jí)囊泡（直徑40-160 nm），有脂質(zhì)雙層膜，可以包裹蛋白質(zhì)、核酸等生物分子。因其低免疫原性、高生物相容性、穿透生理屏障的能力（如血腦屏障）及靶向特性，外泌體被視為新一代極具潛力的藥物遞送載體。目前，外泌體藥物遞送在多種疾病的治療中有著廣泛的應(yīng)用前景。

外泌體藥物遞送應(yīng)用
以結(jié)直腸癌為例。研究人員通過(guò)將lncRNA PTENP1轉(zhuǎn)染到293A細(xì)胞后，細(xì)胞分泌含PTENP1的外泌體。這些外泌體通過(guò)PTENP1與miRNA-17競(jìng)爭(zhēng)結(jié)合，上調(diào)PTEN蛋白表達(dá)，從而抑制膀胱癌細(xì)胞的惡性行為。同樣方法制備的含circLPAR1的外泌體，則通過(guò)與eIF3h直接結(jié)合，阻斷METTL3與eIF3h的相互作用，降低BRD4表達(dá)，進(jìn)而抑制結(jié)直腸癌細(xì)胞生長(zhǎng)[1]。
 

而腫瘤細(xì)胞也會(huì)分泌外泌體，腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體不僅能規(guī)避免疫識(shí)別，還具有靶向同源腫瘤的“歸巢效應(yīng)”，因此被廣泛用于藥物遞送。例如，有研究將miR-375模擬物載入腫瘤來(lái)源的外泌體，有效抑制了結(jié)腸癌細(xì)胞的遷移和侵襲；另有研究將miR-21抑制劑（miR-21i）與化療藥5-氟尿嘧啶（5-FU）共同封裝，并通過(guò)EGFR介導(dǎo)的內(nèi)吞作用，精準(zhǔn)遞送至耐藥的HCT-116結(jié)直腸癌細(xì)胞，顯著增強(qiáng)了抗腫瘤效果[2]。

外泌體藥物裝載
在利用外泌體作為藥物載體時(shí)，載藥方式主要分為內(nèi)源性及外源性兩種。
內(nèi)源性載藥是通過(guò)基因工程技術(shù)或共孵育，讓供體細(xì)胞表達(dá)目標(biāo)分子（如核酸、蛋白質(zhì)），這些分子隨后被包裝進(jìn)外泌體并分泌出來(lái)。再分離和純化獲取已載藥的外泌體。此方法能夠保持外泌體的完整性和功能，但過(guò)程較為復(fù)雜，耗時(shí)較長(zhǎng)且成本較高。

外源性載藥是將外泌體純化后，通過(guò)電穿孔、共孵育、超聲、化學(xué)轉(zhuǎn)染或反復(fù)凍融等方法將藥物裝載入外泌體中。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是操作相對(duì)簡(jiǎn)單直接，但可能會(huì)影響外泌體的完整性，并需要額外步驟去除未成功裝載的藥物。
 

電穿孔裝載法
在上述所有遞送策略中，電穿孔法因獨(dú)特機(jī)制與性能，在藥物裝載尤其是小分子藥物和核酸藥物裝載中具有顯著優(yōu)勢(shì)。

1、裝載效率高且可控
電穿孔法通過(guò)高壓脈沖在外泌體膜上形成瞬時(shí)孔道，使藥物分子（尤其是極性小分子、核酸）更易擴(kuò)散進(jìn)入，裝載效率顯著更高。例如，裝載 DOX 時(shí)，電穿孔法效率遠(yuǎn)高于孵育法；且可通過(guò)優(yōu)化關(guān)鍵參數(shù)（如外泌體量、藥物 - 囊泡比例、脈沖電壓與場(chǎng)強(qiáng)）進(jìn)一步提升[3]。

2、保留藥物與外泌體活性
電穿孔不會(huì)破壞外泌體的球形結(jié)構(gòu)、脂質(zhì)組成與功能，同時(shí)藥物原有藥理特性不易被破壞。例如，通過(guò)電穿孔將 HAL 裝載到 M2 巨噬細(xì)胞來(lái)源的外泌體中，所得載藥外泌體仍保持良好的抗炎活性，可緩解動(dòng)脈粥樣硬化[4]。

3、適用藥物類型廣
電穿孔法不僅適用于小分子藥物（如 DOX、姜黃素），還可高效裝載核酸藥物（siRNA、miRNA及抑制劑）與蛋白質(zhì)藥物（胰島素、Cas9 RNP），無(wú)需對(duì)藥物進(jìn)行復(fù)雜修飾。例如，可同時(shí)裝載 miR-21 抑制劑與 5 - 氟尿嘧啶，實(shí)現(xiàn)協(xié)同治療，且在 10ms、1000V 條件下達(dá)到最高裝載效率[2]。

4、操作簡(jiǎn)便且易標(biāo)準(zhǔn)化
電穿孔法實(shí)驗(yàn)步驟相對(duì)簡(jiǎn)單（混合藥物與外泌體、設(shè)置參數(shù)、后續(xù)孵育修復(fù)），且關(guān)鍵參數(shù)（電壓、脈沖時(shí)間、脈沖次數(shù)）可量化控制，便于不同實(shí)驗(yàn)室重復(fù)與標(biāo)準(zhǔn)化，為后續(xù)規(guī)模化應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

在眾多載藥方法中，電轉(zhuǎn)染技術(shù)正以其獨(dú)特的高效率優(yōu)勢(shì)，成為推動(dòng)外泌體治療應(yīng)用的核心技術(shù)之一。

Extransfection™細(xì)胞電轉(zhuǎn)染系統(tǒng)
奎克泰生物推出的ExTransfection™第三代毛細(xì)管型電轉(zhuǎn)儀，憑借獨(dú)特的Gold-Tip設(shè)計(jì)，毛細(xì)管絕緣，保證電極表面積小的同時(shí)，使電極間距大，因此電場(chǎng)相較于傳統(tǒng)比色皿更加穩(wěn)定。該設(shè)計(jì)可以最大限度地減少氣泡的形成和電解。因此，在外泌體直接電轉(zhuǎn)的外源性裝載或電轉(zhuǎn)藥物至細(xì)胞中的內(nèi)源性裝載上，均能顯著提高效率且降低外泌體或外泌體細(xì)胞的損傷。
 

ExTransfection在外泌體藥物載藥應(yīng)用中的特點(diǎn)：

①適應(yīng)性廣
對(duì)于內(nèi)源性載藥，ExTransfection廣泛適用于哺乳動(dòng)物細(xì)胞類型，涵蓋工程化細(xì)胞系、難轉(zhuǎn)染細(xì)胞（干細(xì)胞、神經(jīng)元、免疫細(xì)胞等）。無(wú)論是內(nèi)源性載藥還是外源性載藥，該系統(tǒng)均能遞送DNA、RNA及CRISPR/Cas9復(fù)合物等。因此，工程化外泌體來(lái)源細(xì)胞（如HEK293、MSCs、iPSC等）還是特異性腫瘤細(xì)胞均能適用。

②效率性高
通過(guò)密集、均勻的電能將核酸和蛋白質(zhì)等遞送到細(xì)胞中，不會(huì)出現(xiàn)意外損失并最大程度降低細(xì)胞及外泌體的損傷，顯著提升效率與存活率。

③優(yōu)化性高
對(duì)于內(nèi)源性載藥，內(nèi)置300+細(xì)胞類型轉(zhuǎn)染參數(shù)，并搭配24/18孔板優(yōu)化方案，還可進(jìn)行精密調(diào)參，對(duì)于最佳轉(zhuǎn)染參數(shù)摸索友好，能快速摸索出藥物遞送外泌體來(lái)源細(xì)胞極為便捷。

④重復(fù)性高
標(biāo)準(zhǔn)化操作流程，及簡(jiǎn)便的操作步驟，可在相同條件下提供可重復(fù)的結(jié)果。

⑤簡(jiǎn)便性強(qiáng)
操作流程簡(jiǎn)便，三步法操作（混樣——電轉(zhuǎn)——培養(yǎng)）極大省去人為操作，且無(wú)縫兼容10μL和100μL體系，小體系摸索條件，大體系放大轉(zhuǎn)染。

隨著對(duì)外泌體研究的不斷深入，外泌體展現(xiàn)了其在精準(zhǔn)醫(yī)療領(lǐng)域的無(wú)限潛力。而奎克泰生物推出的ExTransfection™第三代毛細(xì)管型電轉(zhuǎn)儀為外泌體藥物遞送的實(shí)際應(yīng)用提供了強(qiáng)有力的支持。未來(lái)，隨著技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)生物學(xué)機(jī)制理解的加深，外泌體有望成為治療多種難治性疾病的關(guān)鍵力量，開啟個(gè)性化醫(yī)療的新篇章。

參考文獻(xiàn)
[1]Zheng R, Zhang K, Tan S, Gao F, Zhang Y, Xu W, Wang H, Gu D, Zhu L, Li S, Chu H, Zhang Z, Liu L, Du M, Wang M. Exosomal circLPAR1 functions in colorectal cancer diagnosis and tumorigenesis through suppressing BRD4 via METTL3-eIF3h interaction. Mol Cancer. 2022 Feb 14;21(1):49. doi: 10.1186/s12943-021-01471-y. PMID: 35164758; PMCID: PMC8842935.

[2]Liang G, Zhu Y, Ali DJ, Tian T, Xu H, Si K, Sun B, Chen B, Xiao Z. Engineered exosomes for targeted co-delivery of miR-21 inhibitor and chemotherapeutics to reverse drug resistance in colon cancer. J Nanobiotechnology. 2020 Jan 9;18(1):10. doi: 10.1186/s12951-019-0563-2. PMID: 31918721; PMCID: PMC6950820.

[3]Lennaárd AJ, Mamand DR, Wiklander RJ, El Andaloussi S, Wiklander OPB. Optimised Electroporation for Loading of Extracellular Vesicles with Doxorubicin. Pharmaceutics. 2021 Dec 24;14(1):38. doi: 10.3390/pharmaceutics14010038. PMID: 35056933; PMCID: PMC8780628.

[4]Wu G, Zhang J, Zhao Q, Zhuang W, Ding J, Zhang C, Gao H, Pang DW, Pu K, Xie HY. Molecularly Engineered Macrophage-Derived Exosomes with Inflammation Tropism and Intrinsic Heme Biosynthesis for Atherosclerosis Treatment. Angew Chem Int Ed Engl. 2020 Mar 2;59(10):4068-4074. doi: 10.1002/anie.201913700. Epub 2020 Jan 23. PMID: 31854064.