液体活检真正的黑马，为什么国外大牛公司都在研究外泌体？医学科学技术 四百味： 液体活检是一种通过非侵入性诊断手段，全面、及时获取肿瘤细胞或组织生物信息的技术。目前肿瘤的生物标志物主要有循环肿瘤细胞(CTC)、循环肿瘤DNA(ctDNA)、外泌体和循环RNA。 其中，三位获得2013年诺贝尔奖的科学家将外泌体研究推向新高潮。外泌体由于其独特的优势，在治疗、诊断和靶向药物载体三个领域得到了广泛的应用。 文丨张楠 贝壳协会(iBio4P) 10月23日至24日，由百迈科生物主办的2017第四届全国功能基因组学高峰论坛在北京举行。大会上，一位专家表示，血液样本原本是检验科最常规的样本，却被赋予了一个全新的名词“液体活检”，并称其为革命性的技术突破。 液体活检是一种通过非侵入性诊断手段全面及时获取肿瘤细胞或组织生物信息的技术。其最大特点是无创样本，如血液、唾液、尿液等，利用高通量测序技术，在体内过滤、捕捉、丰富肿瘤细胞基因组信息，检测肿瘤行踪，进行动态观察和治疗。 液体活检血液检测入选《麻省理工科技评论》“十大突破性技术”，2017年热度不减，入选世界经济论坛“2017年全球十大新兴技术”。 近日，国际医学期刊《新英格兰医学杂志》发表了一项研究报告。来自中国香港中文大学的研究团队发现，液体活检有助于增强癌症早期诊断，有望提高患者生存率。香港医生目前正在尝试头颈部癌症的液体活检技术。 诺贝尔奖掀起外泌体研究热潮 目前，循环肿瘤细胞(CTC)和循环肿瘤DNA(CT)是液体活检中四种主要肿瘤的生物标志物； DNA)、外泌体和循环RNA，除了众所周知的CTC、ctDNA、外泌体，液体活检近期又添新成员，研究发现通过检测循环血栓细胞吸收的肿瘤RNA，可以确诊非小细胞肺癌。 此外，关于microRNA用于肿瘤早期诊断的研究也很多。利用microRNA的特异性和敏感性提取外周血进行检测。国内团队正在攻克这一技术，将每次测试成本降至2元。 外泌体，虽然也是液体活检的主力，但似乎比CTC和ctDNA进展更少，至少在国内创业公司很少报道。海南医学院海南干细胞研究所专家白玉杰介绍了外泌体在液体活检中的前沿应用。 2013年诺贝尔生理学或医学奖由美国和德国的三位科学家获得，因为他们发现了细胞内主要转运系统--囊泡转运的调控机制，将外泌体研究推向了新的高潮。 白玉洁说，外泌体是活细胞分泌的纳米级囊泡。来自母细胞的蛋白质、核酸、代谢产物等成分被生物膜包裹，生物膜不仅携带着母细胞和局部微环境的信息，还直接或间接地调控着受种细胞的功能和表型。 因为它具有信息、物质、功能和载体的特性，“我给它起名叫生物快递。因为外面有膜包裹，所携带的物质不容易像细胞因子一样被蛋白质降解，所以可以实现细胞的远距离通讯和信息传递。” 诊断、治疗和靶向药物载体 从应用来看，外泌体主要有三个方向，即治疗、诊断和药物载体。目前最多的研究是在诊断领域，可以作为很多疾病的早期诊断标志物，因为外泌体含有大量丰富的信息。 一般临床检测会以正常值或标准值为依据，但实际上人与人之间的个体化差异很大，单凭单一指标未必准确。通过进行多次测试，生成连续动态的数据，可以克服传统的缺点。 “通过在测试中增加一条时间线，并将其变为四个维度，人们可以进行自我比较，使自身的变化成为诊断的依据，原来的标准值仅作为参考。”专家白玉杰介绍，外泌体信息容量大、分布广、操作方便、囊泡包裹且非常稳定。这些优点使其成为诊断依据，能更好地实现动态监测。 在三种检测方法中，外泌体具有ctDNA和CTC所不具备的优点，是液体活检最理想的分析材料。 首先，外泌体在信息层面有三个特征： 1.是信息的全面性。CtDNA只反映DNA信息，是DNA片段，信息量少，质量低；CTC是一个完整的细胞，包含最全面的细胞信息，但仅限于肿瘤细胞。外泌体由所有细胞分泌，包括肿瘤细胞和相关免疫细胞，因此可以反映肿瘤微环境等多种信息； http://www.zhucesz.com/提供了最多的二维信息。CTC本身是一个三维的细胞，但时间线密度不够。外泌体在体内流动，细胞不断地收发外泌体，因此活跃起来，构成了人体内的“物联网、互联网”； 3.每毫升血液只有1～10个CTC，而外泌体每毫升血液含有109个CTC，含量极高，可以提供蛋白质、核酸、代谢物等方面的信息。 “当然，外泌体并不能完全替代另外两种。首先，它没有细胞功能，无法建立细胞模型。另外，细胞质的性质决定了它DNA含量很少，缺乏DNA检测信息，所以三者都具有检测意义和适用范围。”他解释说。比如，美国批准上市外泌体诊断学的产品，就是同时检测ctDNA和外泌体RNA，大大提高了阳性率和灵敏度。 “虽然2013年后外泌体大热，但随着技术突破，从过去的超速离心到抗体标志物的筛选，行业爆发在即，所以一个 就能后来居上。“他想。 在治疗领域，由于外分泌细胞的细胞质中含有细胞成分，具有细胞的某些功能，可以替代细胞完成治疗效果。例如，干细胞疗法用于阿尔茨海默病或脑损伤，因为干细胞不能穿过血脑屏障，但外分泌可以进入大脑发挥作用。 对于心肌梗塞的治疗也是如此。研究发现，干细胞分泌的外泌体优于干细胞。由于干细胞容易被内脏吸附、摄入或清除，实际到达损伤部位的干细胞只有5~10个。而100纳米的外泌体体积较小，只有细胞的1左右，可以更顺利地到达靶点。 在受伤的心脏中，外分泌可以修复心脏的内皮细胞，使血管再生。“研究比较成熟，处于临床研究阶段。”专家告诉记者。 癌症疫苗也是一个进展迅速的领域。外泌体作为抗原，激活免疫细胞杀死黑色素瘤。据了解，这项研究在美国也已进入Ⅲ期临床。 第三个应用方向是外泌体的靶向载药功能。由于它含有由细胞膜组成的囊泡，可以装载药物并将其运送到靶位点。如果在膜上做一些标记，就可以准确定位。 白玉杰说，将预警检测与引导打击相结合，可以实现定位诊断和治疗的双重功能，是一种理想的打击体系。“我个人最期待的是外泌体的载药应用，未来更有可能产业化。” 放眼世界，聚焦前沿应用 贝壳社了解到，国外在外泌体领域进展迅速，但国内公司几乎凤毛麟角。美国Codiak生物科学公司是一家利用外泌体发现早期癌症的科技公司。它在成立三个月内迅速筹集了9200万美国元，可见其在国外备受追捧。 它的创始人都是学术界的大牌，比如MD安德森癌症中心癌症生物学系主任、欧洲囊泡协会主席等。创始人Raghu Kalluri说，基于外泌体的胰腺癌检测方法非常特异和敏感 可区分慢性胰腺炎与早期或晚期胰腺癌，具有良好的发展潜力。 第二家利用外泌体精确诊断癌症的公司Exosome Diagnostics发展迅速，已推出试剂盒产品。根据奇点。com公司成立于2008年，截至B轮融资结束时累计6000万美国元。10月，全球首款癌症诊断产品ExoDx肺(ALK)上市。 它是一种分析血液外泌体RNA（exosomal RNA）的液体活检技术，主要实时检测非小细胞肺癌(NSCLC)患者的EML4-ALK突变。其敏感度为88，特异度为100，结果理想。 第三家公司Exosome Science也参与了Exosome的分子标记和诊断。该公司基于外泌体的生物标志物诊断和监测阿尔茨海默病(AD)、慢性创伤性脑病(CTE)和其他神经系统疾病。 TauSome生物标志物（又称exosome tau）正被推广为血液检测诊断CTE患者的候选物，研究初步结果已发表在《阿尔茨海默病杂志》上。由于大多数足球运动员都是CTE的高危人群，该公司正在前职业足球运动员之间开展合作研究，并与美国多个站点展开后续临床项目。 还有一家成立于3月份的公司Exovita Biosciences，该公司利用exosomes治疗癌症。与免疫疗法不同，Exovita不动员免疫系统，而是动员正常人体细胞杀死癌细胞。这项新技术是公司的绝活。 专家还介绍了治疗领域的典型企业。例如，韩国一家制造载药产品的公司允许细胞产生大量高出正常40倍的外泌体，膨胀材料；专门研究再生医学的加州大学圣地亚哥分校教授BioRegenerative利用干细胞产生的外泌体产生美容、生发和干眼症 疾病、伤口和烧伤愈合绷带、喷雾剂等产品，其效果非常好。 目前，中国主要以科学研究为主。据悉，近年来我国外泌体基础研究论文数量直线上升，20篇超过100篇，今年达到290篇，明年有望突破300篇。 专家白玉杰告诉记者，他下一步要做的是利用微流控芯片技术，与联合企业合作，研发便携式家用检测仪，随时分析肿瘤病情。 “设备有芯片，在家体检只需一滴血。前期我们会聚焦肿瘤刚需领域，后期再拓展到疾病预防。”他说，事实上，唾液分离的外泌体已被报道用于测量实际生理年龄或作为抗衰老指标。 “国内真正的产业联盟还很少，外泌体产业化前景可观，尤其是便携设备。”他认为，如果能大力发展，将来就能避免被外国公司垄断的悲剧。未来该仪器检测成本有望降至10元，可大幅降低成本，让可持续动态检测成为可能。返回企名网查看更多信息