外泌体癌症诊断市场
看了那么多外泌体最新的科研成果，今天跟大家分享是年4月发表在《NATUREBIOTECHNOLOGY》上的文章，这篇文章讲述了基于外泌体的目前癌症诊断市场以及前景。年1月21日，临床第一个基于外泌体的癌症诊断产品在美国上市，来自马萨诸塞州剑桥市的ExosomeDiagnostics公司推出的这一液体活检产品标志着外泌体生物学雏形科学的成熟。投资资本也开始流入该领域：1月7日，ExosomeDiagnostics公司在B轮融资到万美元，而不久之后，位于马萨诸塞州沃本市的一家致力于诊断和治疗应用的CodiakBiosciences公司在B轮融资到万美元，从去年11月成立以来，已总共募集到万美元。虽然关于外泌体的基本生物学问题仍然没有答案，然而大规模高通量应用开发仍然在不断向前推进。对于用作治疗，工业制造外泌体的挑战将更大。“要将外泌体癌症诊断治疗得到广泛适用就必须接受这一挑战，”Codiak的创始CEODougWilliams说。
外泌体首先被描述是在20世纪80年代，那时候外泌体被认为是在所有活细胞中发现的微泡。来自胞内体膜的囊泡与细胞的质膜融合后将其包含的微小膜泡释放到细胞外形成外泌体，而不是与溶酶体融合被内部消化。它们包含胞质环境中大量的DNA，RNA，蛋白质和其他分析物，所以它们的内含物成分与其细胞来源有关。“他们就像亲本细胞生产的产品”，位于波士顿的哈佛医学院放射学教授和系统生物学教授RalphWeissleder说。
从患者血液获得的微囊泡含有足够的RNA用于分析和作为诊断。由ExosomeDiagnostics公司开发的ExoDxLung（ALK）产品可检测5种不同的突变，这些突变都是编码棘皮动物微管相关蛋白样4（EML4）和间变性淋巴瘤激酶（ALK）这两个基因之间的融合体，其中每种突变可产生一种类型的非小细胞肺癌（NSCLC）。因为这些突变对ALK抑制剂如Xalkori（克唑替尼）和Zykadia（色瑞替尼）的治疗敏感，所以这些突变的鉴定也可以指导治疗方案。基于外泌体中的RNA分析（例如ExoDx）的诊断是侵入性较小的且更容易获得的替代传统需要肿瘤活检的免疫荧光或免疫组织化学测试。基于外泌体的诊断还更容易地监测癌症病情的发展，重复血液样品比重复活检组织更容易收集。
是什么触发细胞分泌外泌体仍然未知，但科学家通过长时间观察到这些直径在30-nm之间的微泡最后都到了大多数体液中，包括血液，尿液，唾液和母乳等。Codiak联合创始人兼非执行董事RaghuKalluri说，“迄今为止，被研究的每个细胞都可以分泌细胞外囊泡和外泌体”，他同时也是德克萨斯大学MD安德森癌症中心担任癌症生物学主席（为了保证信息的透明，他补充说，他在Codiak持有股权且他的实验室可从公司获得资金）。
第一篇创造术语“外泌体”的文章认为它们可以具有生理功能，但是在接下来的几十年中，它们大部分被视为细胞碎片的供应者和多余的大分子。外泌体研究仍然是一个小众的追求，直到瑞典哥德堡的哥德堡大学的JanL?tvall报道说，外泌体可以通过转移功能性RNA分子（包括mRNA和miRNA）作为细胞之间遗传交换的新机制。这一发现激发了该领域的兴趣，现在构成Codiak知识产权（IP）资产基础的一部分。
不久，位于医院的研究员JohanSkog，现在是ExosomeDiagnostics的科学创始人和CSO，在一项研究中发现外泌体可以通过mRNA，miRNA和血管生成蛋白促进肿瘤生长，并且还可以提供基于血液的诊断信息。
外泌体作为细胞间传递载体的作用现在已被普遍接受。“最重要的是要了解的是外泌体可以到达体液可到达的任何地方，便可以进入几乎任何组织”，Kalluri说。
外泌体是相当惰性的，但它们与细胞膜融合，可递送有效物质至受体细胞，并改变其生物学功能，因此它们具有纳米药物递送或基因治疗载体的潜力。“这些东西表现得像一个有包膜的病毒”，Biogen研发的前任执行副总裁，现就职与Codiak的Williams说。外泌体甚至有作为癌症疫苗的潜力，因为自抗原呈递细胞来源的外泌体含有完整的主要组织相容性复合物，并且能够呈递抗原。
外泌体诊断应用中的另一个关键点是胰腺癌。在最近位患者研究中，Kalluri及其同事发现一种细胞表面蛋白聚糖磷脂酰肌醇蛋白聚糖-1（GPC1），在胰腺癌个体血液循环外泌体中含量特别丰富。GPC1能够以％的准确性和灵敏度诊断早期和晚期胰腺癌。这种水平的精准度，在分子诊断领域闻所未闻，听起来实在是太好了。“当然，这是我的第一反应，”威廉姆斯说，然而，他补充说，数据是一个“非常令人信服的故事”，即使这一发现仍然是初步的，而且数据需要被其他人重复。
广泛的液体活检检查类别除了外泌体还包括循环肿瘤细胞和来自死亡癌细胞的无细胞循环肿瘤DNA（ctDNA）的分析。这一领域的市场预测达数十亿美元，最近已有一些市场应用活动启动。近日，位于圣地亚哥的Illumina凭借其所谓的“超深度测序”检测cfDNA的应用募集到1亿美元的风投。另外一家也位于圣地亚哥的公司MolecularStethoscope着眼于利用循环无细胞RNA早期检测和监控神经变性疾病、冠状动脉病和自身免疫性疾病。
外泌体ExoDxLung（ALK）测试可一步同时检测外泌体RNA和ctDNA。“之前没有人能同时利用两个参数，”Skog说。利用外泌体的诊断可在检测罕见癌症基因突变上提升诊断灵敏度，尤其是在基于循环肿瘤细胞或ctDNA等液体活检时不易检测到的情况下。在m0/m1aNSCLC患者双盲试验中，其基因突变状态被认为是特别难以用液体活检进行评估，与仅有ctDNA分析相比，外泌体RNA和ctDNA两者结合可将灵敏度提高近三倍以上（74％对26％）。该测试是该公司计划将在今年在马萨诸塞州剑桥市的设施开展的测试总量的四分之一，这是得到美国医疗保险和医疗补助服务中心运行的临床实验室改进修正案（CLIA）质量计划认证的。
考虑到这个领域尚不成熟，科学家们还没有标准化用于分离和分析外泌体方法。大多数学术研究人员依靠超速离心分离外泌体，这种技术不方便、不适合大多数临床场所。ExosomeDiagnostics正在研发两种可供选择的方法。一个研究方案是基于离心柱核酸纯化的，另一个是基于动态药品生产管理规范（cGMP）的、涉及定量PCR的。通量在这一点上已不是问题了，Skog说，“我们现在有一个中等通量检测方法，可以很容易一天做到几百个样品。”
目前总部设在马萨诸塞州剑桥市LabCentral的初创公司YmirGenomics开发了从尿液中分离细胞外囊泡和细胞外核酸的两种高产量方法。一种是基于一种新的特异分子使它们以沉淀；另一种是基于一个广泛使用的树脂捕获法。联合创始人兼CSOP.ShannonPendergrast说：“大多数分离方法的开发主要在血浆和血清，尿的一直很少有人做”。“在血清和血浆的外泌体分离工作是较容易的，因为其细胞外囊泡的浓度高得多，据报道要高0倍以上。”尿有几个优点：获得样品比取血样侵入性更低；此外，外泌体是在尿中于室温下稳定长达一周。Weissleder研究组集中于分析外泌体的蛋白质，而不是核酸。在临床试验中分离和分析外泌体可以很容易地部署在医疗点以测试新方法。一个是基于一个磁-电化学传感器（ACSNano.10,–,）。另一个涉及表面等离子体共振（SPR）芯片，称为纳米等离子体外泌体（nPLEX）传感器，它使用具有结合亲和配体“纳米孔”的金属-薄膜阵列检测预先规定的外泌体蛋白。
外泌体作为治疗剂仍处于很早期的阶段，但最合乎逻辑的路径，Williams说，就是用外泌体递送治疗药物。MD安德森计划在今年年底推出第一阶段的研究，建立动物模型。Williams还认为外泌体可能具有天然的靶向特定组织的特性，并且可以通过修改其生产细胞系重新改变他们的选择性。一个重要的证据就是，纽约威尔康乃尔医学院DavidLyden实验室研究表明，不同细胞分泌的外泌体拥有不同的整合素类型，从而靶向不同的器官，影响特定器官转移前微环境的形成。该研究提供了在使用特定外泌体整合素阻滞剂可对抗癌症转移概念的体内证据。
虽然外泌体生物学仍然不成熟，但越来越多的兴趣和资金被吸引过来，这将加速其成熟。早期的推动者拥有一个额外的动力Weissleder说：“这是一个全新的领域。”目前他们是否会获得回报仍然是一个悬而未决的问题。
原文链接：Exosomecancerdiagnosticreachesmarket.NatBiotechnol.Apr;34(4):-60.doi:10./nbt-
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