外泌体是一种天然的生物纳米囊泡，因具有免疫原性低、生物相容性好和安全性高等优势，是生物药物递送的理想载体。然而如何实现药物在外泌体的高效负载是其应用的瓶颈问题。为解决这一问题，天津医科大学尹海芳教授课题组前期针对外泌体表面标志物，筛选鉴定出外泌体锚定肽CP05（Sci Transl Med, 2018），利用CP05实现了不同生物药物在外泌体的高效负载，应用于肿瘤免疫治疗和杜兴肌肉萎缩症（DMD）的靶向治疗，建立了外泌体表面功能化技术（Mol Ther, 2023; J Hematol Oncol, 2022; Nat Commun, 2020）。然而，在应用中发现核酸药物与肽的偶联技术难度大、成本较高，因此需要一个能够适用于核酸药物在外泌体上高效、简单的负载工具，而同样具有生物亲和能力的核酸适配体成为理想选择。近日 ，该课题组通过筛选和鉴定获得了外泌体锚定适配子EAA，实现了不同核酸药物在外泌体的高效负载，相关内容以“Generalizable anchor aptamer strategy for loading nucleic acid therapeutics on exosomes”为题发表于3月6日的学术期刊EMBO Molecular Medicine上（doi: 10.1038/s44321-024-00049-7）。第一作者为天津医科大学医学技术学院韩刚副教授。
为了筛选和鉴定外泌体锚定适配子，利用前期研发外泌体锚定肽CP05将外泌体固定于磁珠上，以外泌体为对象进行多轮筛选，再利用高通量测序获得候选外泌体锚定适配体，与外泌体的亲和实验显示EAA与外泌体的亲和力最佳，其与外泌体的kd值可以达到51.38nM，单分子成像显示一个外泌体上可以结合约40个EAA分子，并且与不同来源外泌体都具有较强的结合能力。为了测试EAA是否可以介导DNA或RNA核酸药物在外泌体上的装载，选择抑制凝血酶的DNA适配体NU172和抗凝血因子IXa (FIXa) 的RNA适配体(9.3t)进行测试，结果表明EAA可介导DNA或RNA核酸药物在外泌体上有效装载。近年来，反义寡核酸药物PMO治疗DMD已获得FAD批准，但在应用中存在PMO药物体内循环时间短、肌肉靶向性差和系统效果效果有限等问题。对此，尝试将PMO通过退火与EAA偶联，负载到外泌体上（EXOEAA-PMO），在DMD小鼠模型mdx小鼠上的系统测试显示，PMO能够被更多的递送至不同肌肉中，诱导了更高水平的抗肌萎缩蛋白表达，肌肉损伤减少，并且肌肉功能改善。该研究通过筛选和鉴定获得了与外泌体具有高亲和力了外泌体锚定适配子EAA, EAA能够介导不同核酸药物在外泌体的有效装载，进而增强核酸药物的稳定性、细胞摄取和组织靶向，来增强这些核酸药物的活性。总之，这项研究为外泌体核酸药物装载提供了一种通用策略，将加速外泌体在疾病治疗中的应用。该研究得的国家自然科学基金委国合重点项目及国家生物技术创新中心核酸药“揭榜挂帅”创新项目支持。Generalizable anchor aptamer strategy for loading nucleic acid therapeutics on exosomes, EMBO Mol Med. 2024 Mar 6. doi: 10.1038/s44321-024-00049-7.外泌体资讯网 EMBO Molecular Medicine | 天津医科大学尹海芳教授课题组：外泌体锚定适配子介导核酸药物装载及应用研究
