在癌症免疫疗法快速发展的时期,使用细胞释放的微小囊泡刺激免疫系统引起了人们极大的兴趣。外泌体是由细胞产生的纳米囊泡,由于其分子转移能力和免疫原性,它们在癌症免疫治疗中具有巨大的潜力。最近的技术进步使得识别控制免疫反应的外泌体有效负载成为可能。来自肿瘤细胞和免疫细胞的外泌体尤其具有独特的组成特征,这对于抗癌免疫治疗至关重要。外泌体可以将其有效负载转移到目标细胞,这有可能影响这些细胞的表型和免疫调节能力。
根据过去十年越来越多的数据,外泌体可以参与许多有助于癌症发展并具有治疗作用的细胞过程,表现出促进和抑制癌症的双重特征。外泌体在癌症免疫治疗领域具有巨大潜力,它们最终可能成为最有效的癌症疫苗以及特定抗原和药物的载体。控制癌症的扩散需要了解如何将外泌体用于免疫治疗。外泌体还对诊断和新治疗方法的创建具有影响。
Data Bridge Market Research 分析称,在 2022 年至 2029 年的预测期内,该市场将以 16.9% 的复合年增长率增长,预计到 2029 年将从 2021 年的 46.898 万美元增至 1,602.54 万美元。外泌体疗法的技术发展可能是预测期内推动市场需求的主要驱动力。全球外泌体治疗市场根据类型、来源、治疗、运输能力、应用、给药途径和最终用户进行细分。由于美国FDA批准的伤口清创设备、健康薪酬政策、慢性伤口的增加以及老年人口的增加,预计美国将主导全球外泌体治疗市场。
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背景
癌症是全球死亡的首要原因,也是一个重大的公共卫生问题,其发病率和死亡率都在迅速增加。目前,预计每年有 900 万人因癌症死亡,新增约 1800 万例癌症病例。手术、化疗、放疗和靶向治疗是当今主要的癌症治疗方法。然而,尽管化疗和/或放疗是治疗癌症最重要和最有效的治疗方法,但它也可能导致不良反应、耐药性和长期问题。鉴于药物筛选技术的巨大进步,现在人们对开发可以通过利用新型癌症治疗方法解决这些问题的肿瘤药物越来越感兴趣。
癌症免疫治疗是通过控制免疫系统重新激活抗癌免疫反应、阻断肿瘤逃逸途径来抑制和消灭肿瘤的治疗方法。非特异性免疫激活、免疫检查点阻断、过继细胞转移和疫苗接种技术是关键的治疗选择。美国食品和药物管理局 (FDA) 已授权使用多种免疫治疗药物,包括程序性细胞死亡 1 (PD-1) 和程序性细胞死亡 1 配体 1 (PD-L1) 抑制剂、细胞毒性 T 淋巴细胞相关药物蛋白 4 (CTLA-4) 抑制剂等。
外泌体是单膜细胞器,大小从 30 到 100 纳米不等,可由多种细胞分泌,包括免疫细胞和癌细胞。外泌体主要由来自细胞的蛋白质、脂质、糖复合物和核酸组成。外泌体具有多种功能,包括修饰细胞外基质 (ECM) 和作为细胞间信号和化学物质交换的管道。外泌体在癌症过程中发挥的多种功能的研究已经考虑到了外泌体在促进和抑制癌症方面的双重特性。外泌体是一种细胞衍生的纳米囊泡,由于其免疫原性和分子转移能力,可用于癌症免疫治疗。
由于其增强免疫系统、可用于治疗多种恶性肿瘤、且疗效持久,癌症免疫治疗近年来成为研究热点。它已在多种恶性肿瘤中表现出有效的抗肿瘤作用,包括黑色素瘤、非小细胞肺癌 (NSCLC) 和肾癌。癌细胞产生的外泌体可以修饰多种基质细胞类型,以支持癌细胞的发育和侵袭,并触发内皮细胞的自分泌 VEGF 信号传导以支持肿瘤血管生成。外泌体还可以表达 PD-L1 和转化生长因子 (TGF) 等在免疫抑制中发挥作用的物质。癌症产生的外泌体可以阻止 CD8+ T 细胞生长和激活,同时促进调节性 T 细胞生长,从而抑制免疫系统。
此外,最近发现外泌体具有一些意想不到的抗癌能力。主要组织相容性复合体 I 类分子 (MHC I) 和肿瘤标志物,例如热休克蛋白 (HSP),它们参与抗原呈递和 T 细胞刺激,并已被证明可在体外触发 CD8+ T 细胞依赖性抗肿瘤反应在体内和树突状细胞(DC)和肿瘤来源的外泌体中高表达。外泌体在免疫治疗中的潜在用途对于了解癌症如何进展至关重要,因为它们充当抗癌免疫反应和药物输送的载体。这对诊断和新治疗方法的创建具有重要意义。
临床应用
由于对外泌体在癌症免疫治疗中的功能及其作为诊断和治疗靶点的重要性的大量研究,已经进行了大量使用外泌体的临床试验。鉴于 TAE 在促进癌细胞存活和增殖方面的功能,一种新的癌症治疗方法涉及关注 TAE 失调途径,例如肝素酶/syndecan-1 轴。外泌体也被用作免疫治疗的治疗指标。恶性胶质瘤患者在抗生存素免疫治疗后无进展生存期较长,可能与 CD9+/GFAP+/SVN+ 和 CD9+/SVN+ 外泌体释放减少有关。
肿瘤细胞产生的外泌体 DNA (ExoDNA) 也可能通过 STING/cGAS 通路激活免疫细胞。因此,外泌体可能既控制肿瘤免疫,又充当检查点免疫疗法的关键调节器。在正在进行的临床试验中,外泌体被用作治疗癌症的药物输送载体、免疫治疗疫苗以及癌症诊断、预后、复发和转移的标志物。外泌体已在胰腺癌中作为免疫治疗疫苗进行研究,包括用于治疗非小细胞肺癌的 DEX 与环磷酰胺配对、用于治疗神经胶质瘤的 TAE 与反义分子结合以及间充质基质细胞衍生的外泌体与 KrasG12D siRNA (iExosomes)。
根据许多临床研究,外泌体可用作肺癌、前列腺癌、肾细胞癌、胃癌、乳腺癌、胆囊癌、胰腺癌和直肠癌的诊断、预后和治疗指标。临床实验证实了外泌体作为姜黄素载体治疗结直肠癌的有效性和安全性。因此,根据现有的实验数据和临床试验,外泌体有望作为一系列恶性肿瘤的生物标志物、药物载体和免疫治疗疫苗。
外泌体用于癌症治疗的优势
外泌体比合成纳米颗粒的毒性和免疫原性更低,因为它们与身体的生物相容性更好并且生物降解更快。尽管其他细胞来源的 EV 同样具有生物相容性,但它们的药物装载和给药使用受到限制,因为它们比外泌体更大且更多样化。由于大多数细胞类型都能够产生外泌体,因此外泌体的产生同样简单。外泌体可以很容易地逃脱肺部清除并穿过血脑屏障,因为它们在生物体液中稳定并且足够小,可以做到这一点。外泌体在肿瘤细胞内的粘附和内化速度是同等大小的脂质体的十倍,这表明外泌体更能特异性地针对癌症。
此外,由于更高的渗透性和保留效应,纳米外泌体在血管形成不正确的肿瘤组织中比在正常组织中聚集得更多。因此,外泌体可以通过到达大多数实体瘤来更有效地分配药物。外泌体还可以被修饰以含有肿瘤靶向肽、抗体或蛋白质,以实现精确的药物递送和治疗性核酸递送。这些品质使外泌体成为癌症靶向治疗的综合顶级竞争者之一。
外泌体是一个相对较新的研究领域,但由于其作为新型低毒性免疫治疗抑制剂、前瞻性癌症指标或更安全有效的给药方式的潜在应用,在癌症治疗领域引起了广泛关注。抗癌药物。外泌体是一种微小的细胞外囊泡,可以被免疫细胞或肿瘤细胞释放到细胞外环境中。越来越多的研究结果表明,外泌体可以表现出免疫调节特征并作为可能的治疗剂发挥作用,最近的证据更新。外泌体还在蛋白质、核酸和脂质含量的转移中发挥着重要的功能,支持细胞间通讯和免疫系统控制。
未来的方向和结论
外泌体由于其在癌症发展中的功能及其独特的生物学特性,在癌症治疗中具有广阔的前景。基于外泌体的癌症疗法已经以多种方式进行了探索和开发,包括利用免疫细胞天然产生的外泌体来抑制癌细胞、阻止癌细胞产生的外泌体活性以及利用外泌体作为基因/药物载体。然而,还有很多问题需要解决。首先,目前尚不清楚不同来源的外泌体之间有何不同。其次,达到治疗效果所需的外泌体数量可能因癌症类型而异。第三,肿瘤的异质性和可扩展性可能会影响治疗的有效性。
此外,各种来源产生的外泌体的许多作用尚不完全清楚。此外,目前尚不清楚如何改变外泌体以对特定癌细胞具有高水平的选择性。最后但并非最不重要的一点是,外泌体如何储存和维护仍不清楚。鉴于这些困难,必须仔细分析源自各种细胞/组织的外泌体,以便选择最适合特定癌症治疗的细胞。为了构建外泌体作为癌细胞的高选择性药物载体,还需要发现癌细胞独特的表面指标。由于肿瘤的复杂性和异质性,基于外泌体的癌症治疗可能还需要与其他方法相结合。
最后,为了确定该应用的有效性,需要立即进行基于外泌体的癌症治疗的临床试验。尽管仍然存在需要克服的障碍,但外泌体显然有望在癌症治疗方面具有创新和重要的应用。
基于外泌体的方法已被证明可以改善抗癌免疫疗法,尽管其在癌症患者中实际使用的证据只产生了较小的优势。在外泌体充分发挥临床潜力之前,其分离、合成、生物相容性和制造工艺仍面临一些挑战。首先,外泌体的合成和纯度没有限制,因为目前大多数外泌体是从复杂的生物液体(例如血浆)和细胞培养上清液中提取的。此外,目前全球范围内还没有专门的指南来管理这种新型治疗剂的生产和使用,并且基于外泌体的免疫疗法仍处于临床试验的早期阶段。
据世界卫生组织称,癌症是全球头号死因,2020 年约有 1000 万人死亡。Data Bridge Market Research 分析,外泌体研究产品市场在 2022 年为 5.5 亿美元,到 2030 年将飙升至 22.6 亿美元,预计2023年至2030年的复合年增长率为19.3%。2020年,Lonza收购了Codiak Biosciences的外泌体设施。后者保留了候选治疗药物和外泌体载药技术的研发管线。由于医疗基础设施支出增加、研发活动投资增加以及政府更加重视,亚太地区预计在 2023 年至 2030 年预测期内将以最高增长率增长。
要了解有关该研究的更多信息,请访问: https://www.databridgemarketresearch.com/zh/reports/global-exosome-research-products-market