已有大量研究表明细菌细胞外囊泡（EVs）在细菌之间以及细菌与宿主之间的相互作用中发挥着重要的作用。此外，细菌EV由于良好的生物相容性正在逐步成为下一代的药物递送载体，能够将药物分子长距离靶向运输到组织中。因此，了解细菌EV的生物发生机制以及如何调控其生产对扩大其应用具有重要意义。
近日，江南大学邓禹教授团队在国际权威期刊Critical Reviews in Biotechnology发表题为“Biogenesis mechanisms, regulatory strategies, and applications of bacterial extracellular vesicles”的综述论文（DOI: 10.1080/07388551.2025.2496300）。文章总结了革兰氏阴性菌与革兰氏阳性菌EV的形成机制、调控方法及其在疫苗开发、癌症免疫治疗和药物递送中的创新应用，为微生物医学领域提供了重要理论支持。江南大学黄超为该文章的第一作者，周胜虎副研究员和邓禹教授为通讯作者。
文章首先就细菌EVs的分类、生物发生和功能进行了概述。由于革兰氏阴性和革兰氏阳性菌细胞壁结构的不同导致产生了各种类型的EVs，比如革兰氏阴性菌产生的外膜囊泡（OMVs）和内外膜囊泡（OIMVs），以及革兰氏阳性菌产生的细胞质膜囊泡（CMVs）（图一）。另外，从膜出泡和爆炸性细胞裂解两方面对细菌EVs的生成机制进行了详细讨论。在革兰氏阴性菌中，肽聚糖与外膜间交联的减少、周质成分的积累以及膜曲率的增加都会促进OMVs的产生，而细胞裂解会形成OIMVs。在革兰氏阳性菌中，CMVs的产生被分为形成和释放两个步骤，某些抗生素或者表面活性剂样小肽的作用导致膜曲率增加促进CMVs的形成，而自溶素或内溶素对细胞壁的水解作用导致肽聚糖层交联的减少有助于CMVs的释放（图二）。
文章针对细菌EVs的生成机制进一步讨论了调节细菌EVs生产的方法。培养条件的改变会使细菌产生应激反应影响EVs的产生，但这并不普遍适用于所有细菌。抗菌肽、抗生素和EVs生成抑制剂分别作用于细胞膜、细胞壁和EVs产生的相关基因表达来调节EVs的产生，但是这些化合物的存在可能会影响细菌EVs的下游应用具有局限性。基因改造被认为是具有潜力的可调控细菌EVs生成的方法，尽管仍存在着遗传背景不清晰、遗传操作系统不成熟等的挑战。随着生物技术的发展和细菌EVs生物发生机制的深入研究，通过基因改造的方法调控细菌EVs的产生有助于实现细菌EVs在医药、生物技术和研究领域更广泛的应用。
图一：细菌EVs和细菌细胞壁结构的功能和分类
图二：革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌中细菌EVs的生物发生机制
文章最后总结了细菌EVs在疫苗开发、癌症治疗和药物递送等应用方面的优势（图三），比如细菌EVs的安全性、特有的免疫刺激作用，以及生物相容性高等。同时也提出了细菌EVs在这些应用中面临的大规模生产以及向临床转化的挑战。该文章期望通过整合这些见解，增进对细菌EVs领域的理解，并激发创新方法以充分利用细菌EVs的潜力。
图三：细菌EVs在疫苗开发、癌症免疫治疗和药物递送方面的应用
参考文献：
Biogenesis mechanisms, regulatory strategies, and applications of bacterial extracellular vesicles. Critical Reviews in Biotechnology. 2025 May; 1–17. doi: 10.1080/07388551.2025.2496300
外泌体资讯网 Critical Reviews in Biotechnology | 江南大学邓禹：细菌细胞外囊泡生物发生机制、调控策略及应用
