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前言
随着医学科技的不断进步,疾病诊疗从经验医学、循证医学进迈入精准医学时代。对分子标志物的精确检测可以为临床提供更多有价值的医学信息,帮助实现个体化医疗。外泌体(exosome)作为宿主细胞分泌的一种胞外膜泡,包含有多种蛋白质、核酸、脂质等成分,是宿主细胞与受体细胞进行信息交换和远程调控的主要方式。尤其是外泌体携带的RNA分子,被报道参与了众多疾病的发生过程。外泌体作为一种新型的明星分子,在疾病的诊断与治疗方面具有广阔的前景。
1983年,外泌体首次于绵羊网织红细胞中被发现,1987年Johnstone将其命名为“exosome”。这时候外泌体只被看作一种细胞排泄废物。
2007年,Valadi等发现鼠的肥大细胞分泌的 exosome可以被人的肥大细胞捕获,其mRNA成分可以进入细胞浆中可以被翻译成蛋白质,不仅仅是mRNA,exosomes所转移的microRNA同样具有生物活性,在进入靶细胞后可以靶向调节细胞中mRNA的水平;
2013年诺贝尔生理学或医学奖由美国、德国3位科学家摘得,因他们发现细胞内的主要运输系统——囊泡运输的调节机制,由此将外泌体研究推向了新高潮。
Exosome主要来源于胞内溶酶体微粒内陷形成的多囊泡体,包括肿瘤细胞在内几乎所有类型的细胞(免疫细胞、神经细胞、干细胞),都可以产生并释放exosome。其直径约为30-200 nm,密度在1.13-1.21g/ml,具有杯状形态、双层膜结构,天然存在于血液、尿液、唾液、母乳和细胞培养基等生物体液中。
外泌体膜能直接与靶细胞膜融合,非选择性的释放蛋白质﹑DNA﹑mRNA以及microRNA。外泌体参与众多疾病的发生过程:
研究表明有些miRNA可以通过外泌体到达其它细胞组织,为一些肿瘤细胞营造适合转移的微环境,从而促进肿瘤细胞转移;
外泌体中的miRNA通过转录调控基因表达,进而调控癌细胞的生长与衰老。2019年10月,广州医科大学附属第二医院曹良启教授在Molecular Cancer杂志(影响因子10.679)上报道肿瘤中常常高表达的miR-21不仅直接调节PTEN的表达,而且通过调节TETs/PTENp1/PTEN的途径促进肝癌细胞的生长;
2018年8月,宾夕法尼亚大学医学院的郭巍教授与徐小威教授研究团队合作,报道了癌细胞为了抑制免疫系统,竟会放出“无人机”(携带PD-L1的外泌体)远程干扰免疫细胞的活性。现由Exo Bio公司获得宾夕法尼亚大学的这项专利许可。
液体活检,是以非侵入性诊断方法全面及时获得肿瘤细胞或组织生物信息的技术。目前主要肿瘤来源的生物标志物分别是循环肿瘤细胞(CTC)、循环肿瘤DNA(ctDNA)、外泌体和循环RNA(ctRNA)。外泌体诊断作为液体活检的一员,进展似乎不如CTC、ctDNA,至少目前在国内鲜有报道。但是外泌体在数量上多于CTCs,更易富集;在形式上双层膜结构能够保护核酸类物质,克服了ctDNA以及ctRNA在血液中容易降解的问题。因此依然具有较大的发展潜能。
此外,由于外泌体的特殊组成,使之能通过生物屏障在细胞间传递功能性核酸分子,具有很好的药物释放系统开发潜力,有望成为一种新药给药途径及基因治疗载体。在再生医学领域,外泌体还作为干细胞的治疗载体进行测试,目前已用于皮肤修复﹑抗衰老治疗以及自闭症治疗等。
BCC Research的研究报告表明外泌体诊断和治疗全球市场规模有望在2018-2023这5年内实现重大增长,2023年预计达到3.585亿美元,复合年增长率在40%:
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外泌体诊断和治疗的全球市场应从2018年的3470万美元增长到2023年的1.862亿美元,2018-2023年的复合年增长率(CAGR)为39.9%。
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外泌体诊断和治疗试剂市场将从2018年的1830万美元增长到2023年的1.023亿美元,2018-2023年的复合年增长率为41.1%。
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外泌体诊断和治疗仪器市场将从2018年的1,380万美元增长到2023年的7,000万美元,2018-2023年的复合年增长率为38.4%。
公司成立于2008年,在A轮和B轮融资中筹集了8000万美元,随后在C轮融资中筹集了3000万美元。2018年6月25日,Bio-Techne宣布以2.5亿美元的现金和高达3.25亿美元的里程碑款项收购Exosome Diagnostics。
主要产品为ExoDx® Prostate(IntelliScore) (EPI),通过检测尿液中的遗传信息,以帮助医生确定PSA(前列腺特异性抗原)检测结果不明确的患者是否需要进行前列腺活检。该产品可以为全世界每年超过一百万人避免不必要的前列腺活检。
Codiak BioSciences是新兴外泌体疗法领域的领导者。目前已获得了9000+万美元融资。该公司发现胰腺癌癌细胞外泌体(exosome)中包含的一种蛋白Glypican-1,这种蛋白有可能可以作为一种非侵入性诊断和筛查处于适合手术治疗阶段的早期胰腺癌。
2019年1月,该公司与Jazz Pharmaceuticals达成价值10亿美元的战略合作,共同研究、开发和商业化工程外泌体,为难以治疗的癌症创建外泌体疗法。
ExoCoBio成立于2017年1月,总部位于韩国首尔。主要开发基于干细胞来源外泌体的创新生物药物和药妆品。2018年9月,该公司、完成了2670万美元的B轮融资,这笔资金将用于建立符合GMP的外泌体生产设施,生产外泌体药物。
Caris生命科学公司成立于1996年,致力于专业的肿瘤基因诊断,对与FDA批准的抗肿瘤药物相关的生物标志物进行综合检测分析。已经为全球70多个国家,100,000+的肿瘤患者提供肿瘤分子图谱检测分析。因此成为美国大通福克斯肿瘤中心(Fox Chase Cancer Center)、梅奥诊所(Mayo Clinic)、The Cancer Therapy & Research Center 及The Barbara Ann Karmanos Cancer Institute等美国顶级肿瘤中心指定的检测机构。
这家位于以色列名为Stem Cell Medicine Ltd(SCM)的生物技术公司开发了一种治疗神经疾病的新方案,利用一种创新性的间充质干细胞外泌体(MSC-exo)技术治疗自闭症谱系障碍(ASD)。这项技术由以色列特拉维夫大学萨克勒医学院和萨格尔神经科学学院共同开发,通过间充质干细胞外泌体鼻给药治疗,一些患者的自闭症行为出现了显着改善。
上海华盈生物医药科技有限公司(简称,华盈生物),是中国蛋白组学科研服务领域的特色企业和标杆企业。华盈生物几乎为中国所有知名院校和研究所提供过luminex液相悬浮芯片、磷酸化抗体芯片、细胞因子新片、蛋白组芯片等蛋白质的筛选和检测技术服务。公司聚焦在细胞因子、血管生成、MMP蛋白家族等生物标志物的研究,涉及肿瘤、肥胖、心血管疾病、神经退行性疾病等领域。采用多因子检测工具,深入分析生物标志物,推进各类疾病的防控与诊断,新药研发和评价。
目前外泌体行业上游公司主要为外泌体提取以及测序试剂盒研发公司,国外厂家主要有HBM、SBI、Biovision、101Bio﹑invitrogen及QIAGEN等,国内厂家主要有华盈生物﹑翊圣生物﹑吉赛生物﹑锐博生物等。行业中下游为提供外泌体提取和测序的科技服务公司。临床转化方面,北京恩泽康泰宣布已完成数千万元Pre A轮融资,将主要用于外泌体在肿瘤早期筛查及临床诊疗方面的技术转化和产品研发。
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作者 刘玲玉 | 编辑 刘稷轩 | 排版 Elsa
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