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STEM CELL REV REP | 天津中医药大学一附院徐士欣/天津南开医院鲍会静:细胞外囊泡作为脑部药物递送系统的全面评估

​中枢神经系统给药一直是科学家们感兴趣和亟需解决的难题。天然衍生的纳米颗粒——细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs),具有免疫原性低、药物血液循环时间长、能够穿越血脑屏障、安全性高等优点,作为药物递送系统在疾病研究中非常受欢迎,这也包括在脑部疾病中的研究。EVs的细胞来源影响其多种特性,这对EVs能否作为药物载体也至关重要。干细胞来源的EVs继承亲代细胞的特性,避免了细胞治疗的缺点,一直受到研究人员的青睐。干细胞来源的细胞外囊泡作为脑部药物递送系统的应用是值得讨论的。
近日,天津中医药大学第一附属医院徐士欣/天津南开医院鲍会静合作研究团队Stem Cell Reviews and Reports杂志上发表了题为 “Stem Cell‑derived Extracellular Vesicles: A Promising Nano Delivery Platform to the Brain?”的综述文章 ( DOI: 10.1007/s12015-022-10455-4 ), 总结了脑部药物递送不同的策略,重点介绍了干细胞衍生的EVs作为中枢神经系统疾病纳米递送系统的研究进展,并讨论了其面临的挑战和可能的解决方案。文章的通讯作者为天津中医药大学第一附属医院、天津市中医方证转化研究重点实验室徐士欣副教授和天津市南开医院精准医学实验室鲍会静副主任技师,第一作者为天津中医药大学第一附属医院、天津市中医方证转化研究重点实验室郭玉莹研究实习员和天津医科大学硕士研究生胡冬生。

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图1 图形摘要
该综述首先概述了当前中枢神经系统药物递送的策略。基于对中枢神经系统和血脑屏障的深入了解,研究人员已经开发了多种技术来增强脑靶向给药与脑部药物吸收(侵入性技术和非侵入性技术)。基于上述技术输送到大脑的药物通常装载在载体上,以提升药物输送效率。纳米给药系统具有许多无可比拟的优点,在给药方面显示出巨大的潜力。该综述概述了应用于中枢神经系统的几种纳米级递送系统,包括合成载体,如聚合纳米颗粒(PNPs)、无机纳米颗粒、脂质体和脂基纳米颗粒,以及生物载体,如细胞外囊泡。其中,重点关注细胞外囊泡尤其是干细胞来源的细胞外囊泡的生物发生、药物装载及应用。

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图2 EVs的生物发生和药物装载
由于EVs具有穿过血脑屏障的能力,显示出了在大脑中传输药物的巨大潜力。干细胞衍生的EVs不仅可以装载小分子药物(如紫杉醇、姜黄素),实现“常规药物新用途”的效率优化,还可以作为物流系统递送核酸(mRNA、miRNA和siRNA)和蛋白质(如CCR-2、脑啡肽酶、CXCR4),用于治疗中枢神经系统疾病。该综述对近十年来干细胞衍生EVs在主要脑部疾病(中风、脑部肿瘤、神经退行性疾病)药物递送方面的研究进展进行了较为全面的总结,以期为未来干细胞衍生EVs的进一步应用提供依据和参考。核酸、蛋白质和小分子药物可以被封装在EVs中,经过或不经过修饰,通过全身或局部给药进入大脑,对各种中枢神经系统疾病发挥治疗作用。

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图3 干细胞衍生EVs在中枢神经系统中的应用
尽管EVs作为给药系统有诸多优势,但在真正大规模应用于临床之前,还需要进行更多的研究。EVs本身缺乏统一的提取、表征、储存和产率标准,而作为给药系统,EVs存在特定的如何提高载药效率、脑病灶靶向性等有待解决的问题。当然,这些问题并不是无解的,科学家们做了很多努力逐渐优化了这些性质。此外,还有待开发更广泛的神经系统药物,在先进的给药系统的帮助下,有望解决中枢神经系统疾病的困境。综上所述,利用干细胞衍生的EVs作为纳米载体,对于开发高效的脑给药系统具有深远的价值,为临床转化带来希望。
参考文献:
Stem Cell-derived Extracellular Vesicles: A Promising Nano Delivery Platform to the Brain?, Stem Cell Rev Rep. 2022 Sep 29. doi: 10.1007/s12015-022-10455-4.

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