外泌体被称为“天然脂质纳米颗粒”，是细胞在正常生理状态下或特定病理条件下释放的一类细胞外囊泡。由于它们能够以蛋白质、核酸和其他生物分子的形式在细胞间传递信息，正日益受到科学界的关注。它们在治疗和诊断方面的潜力正吸引着企业和学术机构的广泛兴趣。为了预测并充分利用外泌体的潜力，深入了解其研究格局的广度与深度至关重要。
在本系列三篇文章中，我们将探讨外泌体的历史，并介绍药物递送和诊断领域最新的外泌体研究。利用 CAS Content Collection™ 的洞察，我们提供了外泌体应用近期研究进展的概览，同时强调了这一快速扩展领域中的机遇与挑战。
外泌体应用的演变
50 多年前，研究人员 首次观察到人体血浆中的微小颗粒。他们发现这种被称为“血小板尘埃”的物质富含脂质，且可能参与了血小板的激活。然而，直到 20 世纪 80 年代，这些 30–150nm 的细胞外囊泡才 首次被定义 并 被命名为“外泌体”。
与 脂质体 一样，外泌体由脂质膜和内部水性介质组成。然而，研究发现外泌体的结构 更为复杂，包含多种蛋白质和脂质。外泌体在大多数真核细胞的 内体区室 中产生，随后通过与质膜融合释放到细胞外空间。从分泌细胞释放后，它们通过 多种机制 向受体细胞传递信息，包括表面受体相互作用、膜融合，以及受体介导的内吞作用、吞噬作用和/或胞饮作用 (图 1)。
图 1。 外泌体生物发生和分泌的示意图。插图显示了外泌体的分子组成成分。
自最初的表征以来，进一步的研究表明，外泌体由 大多数活细胞类型分泌，包括免疫细胞、肠上皮细胞和神经元。外泌体也 存在于多种生物流体中，如血液、尿液、唾液、母乳、羊水、滑液、脑脊液，甚至眼泪。
外泌体的细胞间运输途径在健康和疾病的许多方面发挥着重要作用，包括 免疫、组织稳态和 再生。外泌体实现了 细胞之间以及跨越生物屏障（包括 血脑屏障）的有效细胞间通讯和信号传导。外泌体是 高效的细胞运输系统，能够运送蛋白质、脂质和核酸等生物活性“货物”。尽管外泌体参与了重要的生理活动，但它们在癌症、心血管疾病、神经退行性疾病和 病毒感染 等疾病的发病机制中也起着重要作用。
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外泌体颗粒的独特属性
为了理解这些微小颗粒如何产生如此大规模的影响，让我们考虑它们的 独特属性。首先，由于其脂质双分子层膜，它们具有天然的稳定性，使其即使在严苛的 肿瘤微环境 中也能循环。它们的脂质双分子层还最大限度地减少了免疫原性和毒性，支持其在细胞外空间的稳定。由于其 内源性起源，外泌体还表现出极高的生物相容性。最后，外泌体具有出色的组织/细胞穿透能力。凭借这些特性，外泌体有望克服与其他药物递送系统相关的若干局限性。事实上，研究人员已开始认识到外泌体相较于其他药物载体系统的优势。
CAS 对外泌体研究的洞察
对 CAS Content Collection™（全球最大的人工标引科学知识库）的分析揭示了外泌体出版趋势的迷人见解。目前，CAS Content Collection 中有超过 40,000 篇与外泌体/细胞外囊泡相关的科学出版物（期刊文章和专利），且随时间推移呈稳步指数级增长 (图 2)。
图 2。药物递送和诊断领域外泌体研究的期刊与专利出版趋势及其与研究资助的关联。(A) 药物递送和诊断领域外泌体相关出版物（包括期刊文章和专利）的数量趋势。(B) 源自美国机构的文献数量与年度 NIH 资助的相关性。
在过去 3-4 年中，外泌体作为潜在药物载体已优于 脂质纳米颗粒 (LNPs)，且与外泌体药物递送应用相关的文献（包括专利和期刊文章）数量已显著超过 LNPs (图 3)。
图 3。外泌体与脂质纳米颗粒在药物递送领域的发表趋势。（A）外泌体与脂质纳米颗粒相关文献数量趋势对比。（B）外泌体（EX）与脂质纳米颗粒（LNP）在期刊论文（JRN）和专利（PAT）中的占比对比。
外泌体研究的关键参与者
根据 CAS 内容合集（CAS Content Collection）的数据，美国、中国、韩国和日本在外泌体研究领域处于领先地位，相关期刊论文和专利发表数量位居前列。外泌体相关专利活动在企业与学术机构间的分布较为均衡，凸显了各界对其在药物递送、诊断及其他领域应用前景的广泛认可。在企业中，MD Healthcare、Codiak Biosciences 和 OncoTherapy Science 拥有的专利数量最多；而在高校与医院方面，加州大学、路易斯维尔大学和浙江大学处于领先地位（图 4）。从专利分布来看，世界知识产权组织（WIPO）受理的专利申请数量最多，其次是美国、中国、欧洲专利局（EPO）以及韩国和日本的专利局。
图 4。外泌体在药物递送与诊断应用领域中，专利申请量排名前列的企业（A）以及高校与医院（B）。
外泌体的前景
凭借其独特的性质以及在多种生理和病理过程中的作用，外泌体已成为药物递送和诊断领域的一颗新星。这些天然纳米载体的应用潜力似乎无穷无尽，目前在化妆品和食品领域的应用也在探索之中。
在本系列下一篇博文中，我们将结合 CAS 内容合集的更多见解，深入探讨外泌体在药物递送和诊断中的关键治疗应用以了解更多相关信息。《外泌体洞察报告》
