MD Anderson癌癥中心的研究人員Raghu Kalluri是外泌體領(lǐng)域的一員，在嘗試揭示外泌體相關(guān)生物學(xué)機理的同時(shí)，他也在思考如何將外泌體開(kāi)發(fā)成一種治療產(chǎn)品。
2015年，Kalluri與人聯(lián)合創(chuàng )辦了Codiak Biosciences，這是首個(gè)開(kāi)始外泌體療法（exosome-based therapeutic）臨床試驗的公司。其領(lǐng)先產(chǎn)品exoSTING由經(jīng)改造后腔內運載了小分子STING激動(dòng)劑的外泌體組成。今年10月，Codiak啟動(dòng)了exoSTING針對晚期實(shí)體瘤的I/II期臨床試驗。公司的另一重要候選產(chǎn)品exoIL-12是一種經(jīng)工程改造后在其表面表達促炎IL-12的外泌體，該產(chǎn)品目前正在早期皮膚T細胞淋巴瘤患者中開(kāi)展I期臨床試驗。
表1 部分在研工程外泌體療法
其他生物技術(shù)公司也在采用不同途徑開(kāi)發(fā)外泌體療法，利用不同來(lái)源的外泌體，不同的工程改造技術(shù)，使外泌體攜帶不同的載荷（表1）。近幾年，一個(gè)非常明顯的現象是，這些致力于外泌體療法開(kāi)發(fā)的生物技術(shù)公司吸引了越來(lái)越多制藥巨頭的合作。例如，總部位于英國牛津的Evox Therapeutics在今年3月與Takeda達成了開(kāi)發(fā)罕見(jiàn)病外泌體療法的合作，6月與禮來(lái)達成了開(kāi)發(fā)針對神經(jīng)病學(xué)靶點(diǎn)的外泌體療法的合作。
總部位于波士頓的公司PureTech先前與羅氏達成了合作，研究如何將從牛奶中分離出的外泌體開(kāi)發(fā)為一種口服遞送核苷酸療法（nucleotide-based therapies）的手段。不過(guò)，這一為期兩年的合作關(guān)系于2020年結束，PureTech現在正獨自進(jìn)行這項研究。
獨特優(yōu)勢
自20世紀70年代以來(lái)，科學(xué)家們一直在優(yōu)化藥物遞送系統。LNPs、聚合納米顆粒和無(wú)機納米顆粒等遞送平臺被用于遞送藥物到特定的細胞或器官中。目前，已有超過(guò)20款納米藥物（nanomedicines）獲FDA批準上市，適應證包括癌癥、丙型肝炎和血友病等。盡管聚合納米顆粒和無(wú)機納米顆?？蓴y帶多種載荷，但大多數成功的納米療法攜帶了化療藥物和其它小分子。外泌體的尺寸與納米顆粒相似(約30-150nm)，比AAVs更大。MIT的化學(xué)工程師、藥物遞送領(lǐng)域的大牛Bob Langer指出，相比現有的遞送平臺，有3個(gè)關(guān)鍵特征可以使外泌體更加有優(yōu)勢：免疫原性更低、毒性更低、更能跨越血腦屏障(BBB)等生物屏障。
由于外泌體的免疫原性較低，它們可能特別適用于重復給藥。由病毒載體（如AAVs）遞送的基因療法如果重復給藥，會(huì )導致抗病毒免疫反應，且臨床前工作表明，患者能夠接受的給藥次數是有限的。納米顆粒也是如此，人體最終會(huì )將其識別為外來(lái)物質(zhì)。
能穿越BBB對于遞送載體來(lái)說(shuō)也是非常關(guān)鍵的優(yōu)勢。在2011年發(fā)表于Nature Biotechnology上的一篇論文中，牛津大學(xué)的Matthew Wood及其同事揭示，靜脈注射神經(jīng)元歸巢肽標記的外泌體能夠穿越小鼠血腦屏障，并遞送足夠的siRNA來(lái)顯著(zhù)降低BACE（阿爾茨海默癥的一個(gè)潛在靶點(diǎn)）的表達?；谶@些數據，Wood與人聯(lián)合創(chuàng )辦了Evox。Evox目前正在修飾外泌體，以增加其通過(guò)血腦屏障遞送siRNA的能力。Evox也在優(yōu)化外泌體遞送蛋白或mRNA的能力，以治療罕見(jiàn)疾病。
不同應用
Codiak的首席執行官Doug Williams則指出，外泌體平臺的靈活性以及可針對不同應用優(yōu)化載荷的能力非常關(guān)鍵。Codiak對外泌體進(jìn)行設計后，使其能被腫瘤中的抗原呈遞細胞吸收，能保留在注射部分，不被網(wǎng)狀內皮系統吸收。Codiak兩款領(lǐng)先的處于臨床開(kāi)發(fā)階段的候選產(chǎn)品（exoSTING和exoIL-12）都被開(kāi)發(fā)用于恢復免疫系統識別和殺死癌細胞的能力。該公司還擁有其它處于臨床前開(kāi)發(fā)階段的免疫調節外泌體。
Kalluri目前專(zhuān)注于使用外泌體來(lái)靶向RAS（癌癥中最常見(jiàn)的突變蛋白之一）。雖然在RAS領(lǐng)域研發(fā)進(jìn)展最快的是靶向G12C突變（該突變是最常見(jiàn)的KRAS突變之一，具體指KRAS 12位的甘氨酸突變?yōu)榘腚装彼幔?/span>的小分子，但Kalluri將目光投向了G12D突變體。這種突變常見(jiàn)于胰腺癌。而研究顯示，胰腺特別擅長(cháng)“吸收”通過(guò)靜脈注射遞送的外泌體，Kalluri含KRASG12D siRNA的外泌體在胰腺癌模型中改善了生存。由MD Anderson癌癥中心開(kāi)展的一項I期臨床試驗已經(jīng)開(kāi)始。
PureTech采取了不同的方法，其目標是使用口服遞送的外泌體將表達載體（expression vectors）運輸到胃腸道細胞中。然后，這些細胞將在原地生產(chǎn)治療性蛋白，并通過(guò)淋巴系統將這些蛋白質(zhì)釋放到循環(huán)中。PureTech的CSO Joe Bolen認為，口服給藥因簡(jiǎn)單極具吸引力，可能增加患者對任何藥物的依從性。不過(guò)，將外泌體通過(guò)口服遞送到胃腸道細胞中還有另一個(gè)優(yōu)勢，即起點(diǎn)到目標細胞之間沒(méi)有免疫細胞。相比之下，大多數通過(guò)靜脈注射遞送的納米療法在到達其他目標細胞之前，都會(huì )被肝臟中的吞噬細胞吸收和破壞。
利用外泌體運送更復雜的貨物，如蛋白質(zhì)和抗體，也是可能的。Evox正在讓他們的外泌體裝載治療性蛋白，以彌補罕見(jiàn)代謝性疾病(如尿素循環(huán)紊亂)的遺傳缺陷。
生產(chǎn)挑戰
外泌體作為一種新型平臺，不僅面臨著(zhù)科學(xué)方面的挑戰，同時(shí)也面臨著(zhù)實(shí)踐上的挑戰，比如外泌體的生產(chǎn)制造問(wèn)題。
在歷史上，科學(xué)家們曾利用超速離心法純化外泌體，這是一個(gè)費力、耗時(shí)的過(guò)程，無(wú)法用于大規模生產(chǎn)。而現在，Codiak公司已經(jīng)用基于色譜和過(guò)濾的技術(shù)取代了超速離心。也正是因為在生產(chǎn)改進(jìn)方面先人一步，公司的領(lǐng)先候選產(chǎn)品迅速進(jìn)入了I期臨床試驗?！拔覀儚囊婚_(kāi)始就認為，如果不能大規模生產(chǎn)，就不是一種藥物?！盋EO Williams說(shuō)道。
同樣較早尋找生產(chǎn)解決方案的還有PureTech。該公司也開(kāi)發(fā)了一種簡(jiǎn)單的純化方法，可以產(chǎn)生足夠的外泌體用于臨床。在早期，PureTech使用超速離心法每周能分離出約1014個(gè)外泌體?，F在，利用專(zhuān)有的純化方法，約3天就能產(chǎn)生約1017個(gè)外泌體。Bolen估計，在臨床中，患者每一劑需要大約1013個(gè)外泌體。
此外，值得一提的是，PureTech使用的外泌體從乳清(一種經(jīng)常被丟棄的奶酪生產(chǎn)副產(chǎn)品)中純化而來(lái)，而不是從生物反應器中昂貴的哺乳動(dòng)物細胞培養物中，因此成本更低。這種獨特來(lái)源的外泌體的安全性也令PureTech放心，因為來(lái)源本來(lái)就是可食用的。
未來(lái)前景
現在，所有的目光都聚焦在Codiak及其首個(gè)基于外泌體的療法上。大家都想知道，外泌體療法在臨床上是否可行。如果Codiak的候選產(chǎn)品被證明是安全的，那么外泌體領(lǐng)域將集體松一口氣。之后的努力也將會(huì )轉向提高療效、改善組織選擇性以及篩選最佳載荷等方面。
“盡管外泌體療法還處于早期階段，但我認為它們是令人興奮的?！盠anger教授說(shuō)道。
如果外泌體能夠有效地將核苷酸療法遞送到特定的組織中，將開(kāi)啟基因醫學(xué)的新時(shí)代，這一領(lǐng)域迄今為止一直受到遞送問(wèn)題的阻礙。此外，理論上，病毒也可以被“裝進(jìn)”外泌體，保護AAVs不受免疫系統的影響，并使大量整合或非整合的DNA片段能夠重復給藥到特定組織中。甚至靶向細胞內蛋白質(zhì)的抗體理論上也可以被“裝進(jìn)”外泌體中。
“外泌體領(lǐng)域目前的競爭是，如何最好的利用它們。雖然大多數早期應用集中在核苷酸療法的遞送上，但外泌體可能還有更廣泛的功能?！?Kalluri說(shuō)道。
領(lǐng)導Evox的Tony De Fougerolles則表示，目前外泌體領(lǐng)域呈現的所有這些機會(huì )讓他想起了2004年左右的RNA干擾(RNAi)領(lǐng)域，當時(shí)科學(xué)家們對開(kāi)發(fā)RNAi療法充滿(mǎn)期待。而現在，所有業(yè)界預測能夠用外泌體做的事情（如siRNA肝外遞送，mRNA的安全重復遞送、基因編輯、AAV重復給藥）都有可能完全改變這些領(lǐng)域。
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