期刊信息
- 论文链接：https://doi.org/10.3389/fmolb.2026.1838554
- 期刊：Frontiers in Molecular Biosciences（2026年，第13卷，Article 1838554，2026年6月18日在线发表）
- 作者：Na Liu, Xue Zhao, Xicai Sun, Yongmei Liu, Jing Xu, Donghua Xu, Wenchang Sun（潍坊市人民医院／山东第二医科大学，中国）
- Impact Factor：约为4左右
- 期刊简介：Frontiers in Molecular Biosciences 是一本连接分子/细胞层面的生命科学与医学应用的开放获取期刊。本论文同样以开放获取（CC BY）形式发表，任何人都可以阅读全文。类型上属于”综述（Review）“——它并非报告某一个实验，而是俯瞰近几年来自世界各地的大量研究、绘制出一张全景地图的论文。
那么，此前究竟有哪些未解之处？
长期以来，再生医学的主角一直是”移植干细胞本身”。然而随着研究的深入，人们逐渐发现，干细胞治愈机体的能力，很大程度上并非源于细胞存活并分裂，而是可以用细胞向周围”分泌的物质”——旁分泌（paracrine）效应——来解释。而这些分泌物的真实身份，相当大一部分正是细胞外囊泡 (EV)。
EV 是细胞向外抛出的、由脂质双分子层构成的极微小胶囊。其内部满满装载着蛋白质、脂质，以及作为基因信息的微小RNA (miRNA) 等，充当在细胞与细胞之间传递信息的”信件”角色。尤其是间充质干细胞 (MSC) 分泌的 EV（MSC-EV），具有生物相容性高（易被机体接纳）、免疫原性低（不易被免疫系统攻击）的特性，作为运送药物的载体堪称理想。
👦 学生：比起放入细胞本身，只使用细胞分泌出的”小包裹”会更好吗？
🧬 Exotaro：这要看情况。移植活细胞时，它们有时无法在目标部位定植，偶尔还得担心细胞癌变（肿瘤化）的风险。而 EV 是”并非细胞本身的胶囊”，因此能够在避开这些细胞特有的顾虑的同时，只把治疗的信息送达。而且 EV 有时还能穿过像血脑屏障（blood-brain barrier, BBB）这样对药物而言坚不可摧的壁垒。许多研究者为之振奋，原因就在这里。
不过，天然 EV 也有很大的短板。第一，天然 MSC-EV 精准靶向特定组织的能力较弱，注入体内后往往依赖”大致弥散并蓄积”的被动分布，送达效率有限。第二，天然 EV 能装载的”货物（药物）“的数量和种类，会因原始干细胞的状态不同而触及上限。第三，要用天然 EV 稳定地获得足够用于患者的数量与纯度并不容易。也就是说，“材料虽好，但原封不动却越不过实用化的壁垒”——这正是多年来的难题。
另一个根本性的疑问是”它对人体究竟安全吗”。尽管人们大谈其前景，但在真实患者身上，究竟怎样的给药剂量与给药途径才安全、会不会出现副作用——这类扎实的安全性验证数据散落各处，让人难以把握全貌。本综述试图汇集世界各地的研究，来回答这两个问题——(1) 如何把 EV 改造成”能用的运输载体”，(2) 在人体上试用是否安全。
这篇论文究竟揭示了什么？
EV 是什么——细胞分泌的三种”胶囊”
首先梳理一下 EV 的真面目。按生成方式和大小，EV 大致可分为三类。外泌体（exosome，40〜160 nm）诞生于一条颇为讲究的路径：细胞内先形成名为多泡体 (MVB) 的囊袋，它再与细胞膜融合，将内容物释放到细胞外。微囊泡（microvesicle，200〜800 nm）则由细胞膜直接鼓出芽再脱落而成。而凋亡小体（apoptotic body，1〜5 μm）是细胞走到生命尽头、发生自死（凋亡）时产生的、体积最大的碎片。纳米（nm）是一毫米的百万分之一。外泌体所处的，是比头发丝直径的千分之一还要小的世界。
MSC 分泌的 EV 带有”主人的名牌”。除了多数 EV 共有的四跨膜蛋白（CD9、CD63、CD81）之外，它还携带 MSC 的标志物 CD44、CD73、CD90、CD105，反之不携带血细胞的标志物 CD34、CD45——凭这一组合便可辨认出”这是来自 MSC 的 EV”。在内容物上，它运载蛋白质、脂质、核酸（如 miRNA）这三类信息分子，而它们会改写接收方细胞的增殖、分化、凋亡（自死）等行为。
而 MSC 本身其实也能从多样的”产地”获取。脂肪、外周血、骨髓、牙髓、胎盘、脐带、脐带血——来自哪种组织，所产出 EV 的擅长领域也随之不同。骨髓来源 MSC（BM-MSC）大量分泌 BDNF、NGF 等神经营养因子，因此适用于脑与脊髓的损伤；脂肪来源 MSC（AT-MSC）适用于皮肤（真皮、表皮）的再生及生殖系统疾病；脐带来源 MSC（UC-MSC）免疫调节能力强、免疫原性低，因此适合急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome, ARDS）等肺部疾病。像这样，选择材料的”产地”，也是工程化改造堂堂正正的第一步。
为什么 MSC-EV 适合做”运输载体”
MSC-EV 之所以作为药物载体（药物递送载体）受到关注，是因为它兼具以下优点。它拥有脂质双分子层这一天然的”外壳”，因而易被机体接纳、不易遭受免疫攻击。它蕴藏着穿越血脑屏障、抵达大脑的能力。此外，EV 本身还装载着对抗炎、组织修复有效的蛋白质与 miRNA，因此除了所运送的药物之外，胶囊自身也具有治疗效果。这种”内容物本身自带药效”的特点是合成纳米颗粒所不具备的，正是 MSC-EV 独有的优势。
👦 学生：既然它本来就有药效，那不特意去改造不也行吗？
🧬 Exotaro：好问题。原封不动有时也确实有效。但把”没有收件人地址的信件”大量撒出去，效率很低。要把目标剂量确实地送到目标脏器。为此，我们才用”改造（工程化）“，把天然的胶囊升级为”写明收件地址的挂号信”。
工程化改造：把普通信件变为”写明地址的挂号信”的六种方法
本综述的核心，是对提升 MSC-EV 功能的工程化策略的梳理。大致可分为预先刺激细胞的”预处理（预适应，preconditioning）“，以及直接对 EV 加以改造的方法，可归纳为以下六大类。
👦 学生：接下来一直会出现”M2型”这个词，它是什么？
🧬 Exotaro：巨噬细胞这个”免疫的清道夫”大致有两副面孔。M1型是煽风点火、挑起炎症的”进攻之脸”，M2型是平息炎症、修复组织的”治愈之脸”。在疾病现场炎症往往容易失控，所以只要能把细胞从 M1 切换到 M2，灭火与修复就能同时推进。MSC-EV 的许多治疗效果，都可以用这种”向 M2 倾斜”的作用来解释。所以接下来它会反复登场。
① 药理学预处理与药物装载。 用药物刺激 MSC 之后再采集 EV，EV 的内容物会随之改变。例如，用 Tanshinone IIA（TSA）预处理的 MSC 外泌体，能通过 miR-223-5p 缓解心肌缺血再灌注损伤。用 melatonin 预处理，则能通过 PTEN/AKT 通路增加 IL-10 和 Arg-1，使巨噬细胞向平息炎症的 M2 型倾斜，从而促进糖尿病小鼠伤口的愈合。用 atorvastatin（ATV）预处理的骨髓来源 MSC-EV，能通过 miR-139-3p/Stat1 通路推进 M2 极化，提升急性心肌梗死中的心脏修复。用 dexamethasone（Dex）预处理，则可抑制与炎症性 M1 型相关的基因，增多抗炎性的 M2 型。此外，还可以”事后往 EV 里装药”：装载了抗癌药 doxorubicin 的骨髓 MSC 外泌体（Exo-Dox）在骨肉瘤中既降低毒性又增强抗肿瘤效果；面向骨关节炎（osteoarthritis, OA）的 kartogenin（KGN），若与用靶向 MSC 的 E7 肽修饰的外泌体在关节腔内联合使用，其疗效比 KGN 单用显著提高。此外还有报告称，装载了抗 VEGF 药 bevacizumab 的 MSC-EV，能减少糖尿病视网膜病变所需的玻璃体内注射次数，减轻患者负担；MSC 外泌体则把中药的有效成分运送到大脑，促进阿尔茨海默病模型小鼠的自噬，改善其认知与运动功能。将预处理与药物装载相结合，能进一步夯实天然 EV 的抗炎、修复、再生之力——这就是这一类策略的要点。
② 基因改造。 这是通过导入基因、改写搭载于 EV 上”信息”的方法。导入了 GDNF（胶质细胞源性神经营养因子）的 MSC 外泌体能提升肾损伤的修复；用 CRISPR/Cas9 编辑了 SP1 的 MSC-EV，对肾缺血再灌注损伤显示出保护作用。若用 CRISPR 技术激活 TSG-6 这种抗炎蛋白，抑制炎症的能力便会增强；反过来，也可以采用”敲除”目标基因的用法。装载了用放射性碘标记的 Cas9 的骨髓 MSC-EV（¹²⁴I@EVs-Cas9），在骨肉瘤中抑制钾通道 KCNJ2，遏制其增殖与转移；用亲和软骨的肽（Cap）修饰的外泌体，则把 CRISPR/Cas9 送入 OA 患者的软骨细胞，精准敲除 ASPN 基因。有趣的是，MSC-EV 还能充当出色的基因编辑运输者，保护 CRISPR/Cas9 的”部件本身”免遭降解并加以运送。让天然胶囊一边保护脆弱的编辑工具、一边将其送入细胞内——这正是 EV 独有的用武之地。
③ 低氧（缺氧，hypoxia）处理。 刻意把氧气调稀（以被视为生理性低氧的 1〜5% 培养 24〜48 小时是有代表性的条件）来培养 MSC，细胞就会开启自我防御的开关，分泌出富含促进抗炎、抗凋亡、血管新生的因子的 EV。握有关键的是在低氧下被诱导的 HIF-1α。本综述在神经领域尤其举出的一项发现是：经低氧预处理的 MSC 的 EV（HS-EV）运载 miR-146a-5p，将巨噬细胞引导向 M2 型、抑制氧化应激，从而缓解了脊髓损伤 (SCI) 后的炎症与损伤。另一项研究则报告称，低氧预处理 MSC 的外泌体通过 miR-21/JAK2/STAT3 通路，助推了 SCI 后运动功能的恢复。
④ 细胞因子刺激（引发，priming）。 用 TNF-α、IFN-γ 等炎症性细胞因子预先刺激 MSC，就能获得免疫调节能力很强的 EV。同时给予 TNF-α 和 IFN-γ，与分泌相关的分子 RAB27B 会增多，从而大量生成免疫调节 EV。另有报告称，用另一种细胞因子白细胞介素1β（IL-1β）预处理的 MSC 外泌体，大量装载 miR-21，在脓毒症模型中促进巨噬细胞的 M2 极化，改善了症状。值得注意的是，这种预处理能减少”不同供体之间的差异”。单细胞分析显示，即便是性质因人而异的 MSC，也能在 TNF-α/IFN-γ 刺激下”趋于一致”、进入相似的免疫调节程序，因此被视为面向规格统一的产品制造的有望策略。不过，本综述也提醒：正因为是炎症性刺激，也可能运载不理想的分子，需要谨慎优化条件。
⑤ 杂合 EV。 将天然 EV 的”易被接纳”与人工纳米颗粒的”易于设计”融合到一起的，就是杂合膜纳米囊泡（hybrid membrane nanovesicle, HMNV）。把 EV 与脂质纳米颗粒（lipid nanoparticle, LNP）混合，细胞毒性会比 LNP 单用更低；把 EV 与 PLGA 纳米颗粒组合，则构成让 hUC-MSC 外泌体在患处长时间发挥作用的缓释系统。用微流控与超声制备的 MSC-Hyb 纳米颗粒，把大到天然 EV 装不下的 I 型胶原 mRNA 送达肌腱的干细胞，突破了 EV 的装载极限。此外，用瞄准骨与肌肉的双重靶向肽修饰的杂合囊泡，递送 miR-206-5p、抑制 DUSP4、激活 p38 MAPK 通路，促进骨与肌肉的分化，在小鼠肌萎缩模型中显示出效果。这是一条以天然与人工”各取所长”来弥补递送稳定性、装载能力等短板的方向。
⑥ 三维培养与物理刺激。 若不在平面（二维）而在立体（三维）中培养 MSC，EV 的分泌量会增至约 2 倍，内容物也会变得富含抗炎、诱导 M2 的成分。物理刺激同样有效。低强度脉冲超声（low-intensity pulsed ultrasound, LIPUS）可将骨髓 MSC-EV 的分泌提高至 3.66 倍，电刺激与光刺激（光生物调节）也被证实能提升 EV 的数量与功能。也就是说，给细胞施加”恰到好处的压力”，让它大量分泌优质的 EV。
实际用于人体时，安全吗？
无论改造的故事多么精彩，最终归结为一句”用于人体是否安全”。本综述的后半部分，跨疾病地细致盘点了 MSC-EV 的临床数据（安全性）。
肺部疾病中，与新冠（COVID-19）相关的急性呼吸窘迫综合征（ARDS）研究得最为充分。骨髓 MSC-EV 制剂”ExoFlo”的 II 期试验（102 人）尝试了静脉注射；在 2024 年一项双盲随机试验（21 人）中，把人胎盘来源 MSC 的小型 EV（hPMSC-sEV）按每 1 kg 体重 1.5〜2×10⁹ 个、连续 2 天给药，也在无严重不良事件的情况下改善了氧合指标。在慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease, COPD）中，吸入胎盘来源 MSC 的外泌体缓解了炎症与肺气肿，提高了患者的生活质量（QOL）。在特发性肺纤维化中，据报告经雾化器（吸入）给药的 hUC-MSC-EV（24 人），显著改善了用力肺活量（FVC）和 6 分钟步行距离。尤其重要的是，一项汇集了对照试验的个体患者数据荟萃分析结果显示，MSC-EV 给药使死亡的比值比降至 0.46（95% 置信区间 0.26〜0.81），具有显著意义。
皮肤疾病中，被列举的有：将脂肪来源 MSC（AT-MSC）的外泌体与微针联合使用的皮肤年轻化；即便把沃顿胶来源 MSC-EV 用于特应性皮炎患者，也未出现有害的局部与全身反应（安全性的确认）；AT-MSC 外泌体缓解了因特应性皮炎治疗药 dupilumab 而引发的难治性面部湿疹；以及在一项糖尿病足溃疡（diabetic foot ulcer, DFU）110 人规模的试验中，每周 1 次、连续 4 周的外泌体局部给药加快了创面愈合（无严重不良事件）。
神经疾病恰恰正中我（Exotaro）的关心所在。在轻度〜中度阿尔茨海默病中，AT-MSC 外泌体经鼻给药的 I/II 期试验（9 人）安全，且在中剂量下可见认知功能评分（ADAS-cog）的改善。在创伤性脑损伤中，I 期试验（5 人，300 亿个外泌体）改善了运动、认知与生活质量；而在脊髓损伤中，hUC-MSC 外泌体鞘内给药的 I 期试验（9 人）安全，并显示出可能与功能改善相关。
此外，在眼（难治性黄斑裂孔、GVHD 引起的干眼症）、肠（克罗恩病的难治性肛周瘘）、肾（III/IV 期慢性肾脏病中，给予 hUC-MSC-EV 100 μg/kg 改善了肾功能与炎症）、骨与关节（骨关节炎中 hUC-MSC 外泌体关节腔内注射无不良事件，MSC 来源凋亡小体〈MSC-apoV〉对止血与骨再生有效）等极为广泛的领域，都在尝试临床应用。
谈及安全性时不容忽视的，是以健康人为对象的剂量递增试验。脂肪来源 MSC-EV 的雾化吸入在 24 名健康志愿者中单次给药，即便从低剂量组到高剂量组分为 5 个梯度（从 2.0×10⁸ 个到 16×10⁸ 个），耐受性依然良好。在一项把 MSC 外泌体连续 20 天、每天 3 次涂抹于前臂皮肤的 10 人试验中，也未见严重不良事件的报告。不仅在患者身上，也在健康人身上扎实地查明安全域能到哪里——虽不显眼，却是实用化不可或缺的积累。总体而言，现阶段的数据支持 MSC-EV 的临床安全性以及与剂量相关的安全性（在一定范围内即便加量也无妨）。不过，本综述也坦率地承认了病例数仍偏小、个体差异、与其他药物联用等局限。
与合成纳米制剂（如脂质体）有何不同？
本综述把 MSC-EV 与脂质体、高分子纳米颗粒、脂质纳米颗粒（LNP）正面进行了比较。MSC-EV 的强项在于：因天然来源而具有高生物相容性、低免疫原性、穿越血脑屏障的能力，以及拥有蛋白质与 miRNA 这种”内容物本身的药效”。另一方面，脂质体与 LNP 凭借数十年的临床实绩，以及批次间质量易于统一、便于大量生产，处于领先地位。反过来说，MSC-EV 就是”材料最强，但质量均一化、大量生产、标准化是今后的课题”。正因如此，将天然 EV 与人工纳米颗粒融合的杂合策略（前述的⑤）被定位为兼具两者之长的有望方向。
未来将如何改变？（通往临床之路）
在光明的一面之外，本综述也向我们摆出了通往实用化的”冷静现实”。在 2025 年的一项系统综述中，共识别出 25 项使用细胞来源 EV 的临床试验，其中最多的是 COVID-19/ARDS（8 项，32%），其次是创伤愈合（5 项，20%），而设有对照组的试验仅有 7 项（28%）。尤其是神经领域以 I 期为主，针对脑卒中和脊髓损伤的大规模 II/III 期试验，仍是一片”空空荡荡的空白”。
👦 学生：既然已经知道安全了，那不就可以当作治疗手段来用了吗？
🧬 Exotaro：我理解这种心情。但”安全”和”有效”是两码事。I 期主要是确认安全性的阶段，要证明是否真正有效，就必须通过与安慰剂（placebo）比较的对照试验——II/III 期。如今设有对照的试验还不到整体的三成。安全性的地基已经稳稳筑起，接下来终于要进入”严格证明疗效”的阶段。这里正是关键一役。
剩下的课题主要有三个。第一是不均一性。EV 的生成方式、大小、内容物各不相同，加之原始 MSC 会随供体、组织以及培养传代的累积而性质起伏。第二是标准化。缺乏制备与纯化的统一规格，量、质、功能因试验而异，而且杂质的混入还可能损害药效。第三是保存、运输与成本。要维持 EV 的稳定性，需要低温、无菌的严格管理，从而推高大规模制造的成本。此外，其在体内的分布与代谢（药代动力学）尚未被充分阐明。静脉注射的 EV 会被常驻的巨噬细胞吞食，迅速从血液中消失，主要蓄积于肝脏和脾脏。据某项系统综述，静脉注射后首先在最初 1 小时内于肝脏和肾脏出现分布高峰，随后在 2〜12 小时内转移向肺和脾脏。而且这种分布会因给药途径、细胞来源、培养条件、纯化方法而大不相同。正因如此，最佳的给药剂量、次数、途径尚未确定。针对这种”消失得快”的短板，表面 PEG 化、导入逃避吞噬的 CD47、用水凝胶包裹以在患处长时间发挥作用等巧思，正在临床前研究中推进。给药途径本身也左右着疗效：经鼻则达脑，吸入则达肺，局部注射则留在患处——像这样选择”与想要送达的脏器相匹配的入口”的思路变得重要。
监管框架也正在逐步完善。欧盟在先进治疗医药产品（advanced therapy medicinal product, ATMP，欧盟法规 1394/2007）的框架下评估 EV 药物；美国 FDA 将其作为生物制品，重视 CMC 数据（化学、制造与质量控制）与 IND 申请；中国的 NMPA 也将其纳入 ATMP 框架，推进全生命周期管理。在国际层面，人们期待通过 ICH（国际人用药品注册技术协调会）实现规格的全球协调。本综述将以下事项列为今后的课题：根据疾病特征与药代动力学优化给药途径（吸入、微针、局部注射等），以大规模、多中心、随机对照试验夯实证据，以及确立能够断言”这就是 MSC-EV”的定量质量规格（如特定的蛋白质谱）。
Exotaro 的视角
我自己一直用间充质干细胞和细胞外囊泡，研究如何治疗以脊髓损伤为首的神经疾病。因此这篇综述，对我而言绝非事不关己。
最令我产生共鸣的，是”材料的优良”与”送达方式的设计”是两回事这一视角。天然的 MSC-EV 是一种难得的材料，它本身就自带抗炎与 miRNA 这种”内容物的药效”。然而，任由它原封不动地撒出去、消失在肝脏和脾脏，与用低氧或细胞因子预处理来优化内容物、再用杂合化或水凝胶把”送达方式”也一并设计好——两者送到患者手中的治疗质量截然不同。这与我平日所执着的、比起”装入多少”更看重”如何送达”的主题，直截了当地产生了共鸣。
而”神经领域以 I 期为主，脊髓损伤与脑卒中的大规模对照试验仍是空白”这一指摘，既是期待，也是课题。本综述所引的、脊髓损伤中 hUC-MSC 外泌体鞘内给药的 I 期”安全”这一步，虽小却确凿；把它接续到此后严格证明有效性的试验上去，我觉得这是身处这一领域的一员应尽的责任。给天然的胶囊，添上我们一点点智慧。我相信，这样的积累终有一天会抵达”曾无法行走的人重新站起”的未来——为此，我今天也继续着研究。