工程化外泌體雙引擎：從 293 細胞平臺到 MSC 修復使者的跨領域應用

       外泌體是直徑 30-150nm 的膜性囊泡，承載母體細胞的蛋白質、核酸、脂質等生物分子，介導細胞間通訊。其天然生物相容性、跨屏障能力及可修飾性，使其成為理想的藥物遞送載體。工程化外泌體通過基因編輯、表面修飾、載荷包載等技術，賦予其靶向遞送、功能強化等特性，突破天然外泌體的功能局限，在疾病治療中展現出精準調控潛力。

一、293 外泌體與 MSC 外泌體簡介 

293 外泌體：源于永生化人胚胎腎細胞系，其中以 HEK293T 細胞為典型代表。該細胞系因具備 SV40 大 T 抗原整合位點，展現出高達 80%-90% 的外源基因轉染效率，能夠穩定產生直徑 30-150nm 的外泌體囊泡。研究表明，每 1×10?個 HEK293T 細胞在 48 小時內可分泌約 10¹¹ 個外泌體，且其脂質雙層膜結構穩定，適合通過基因編輯技術（如 CRISPR-Cas9）或脂質體轉染方法，將靶向 RNA、治療性蛋白等生物分子裝載入囊泡內，是構建工程化外泌體藥物遞送系統的理想 “通用平臺”。臨床前研究已成功利用 293 外泌體搭載 miR-122，實現對肝癌細胞的特異性抑制。

MSC 外泌體：源自成體組織中的間充質干細胞，包括骨髓、臍帶、脂肪等來源，其中臍帶 MSC 因免疫原性低、增殖能力強而備受關注。這類外泌體天然富集轉化生長因子 -β（TGF-β）、血管內皮生長因子（VEGF）等 300 余種免疫調節因子，以及 HSP70、miR-146a 等抗凋亡和促修復信號分子。在體內微環境中，MSC 外泌體通過膜融合或內吞作用進入靶細胞，激活 PI3K-AKT、NF-κB 等信號通路，實現免疫抑制、血管新生和組織修復功能。臨床數據顯示，靜脈輸注臍帶 MSC 外泌體可顯著降低急性呼吸窘迫綜合征患者的炎癥因子水平，驗證了其作為 “天然使者” 在微環境調控中的獨特優勢。

       下面，就293 外泌體與 MSC 外泌體的具體改造策略與應用進行詳細的介紹

二、293 外泌體：高效工程化改造的通用平臺

工程化外泌體通過對天然外泌體進行修飾與改造，突破其在疾病治療應用中的局限性，顯著提升靶向性與治療效果。其核心技術體系涵蓋靶向遞送系統構建與多模態載荷包載兩大關鍵方向，具體改造方法策略如下：

靶向遞送系統構建

1.  膜蛋白修飾技術：基于外泌體膜蛋白 LAMP2 的跨膜特性，通過基因融合技術將靶向肽（如 Her2 抗體片段、RVG29 神經元靶向肽）表達于外泌體表面，實現對 Her2 陽性乳腺癌細胞等腫瘤細胞或中樞神經系統等特定組織的精準靶向識別 [1-2]。

2. 雙靶向策略：采用多價展示技術，聯合 αEGFR 抗體與 OX40L 等免疫調節分子，構建具有 “靶向 - 激活” 雙功能特性的 GEMINI-Exos，實現腫瘤細胞靶向與 T 細胞激活的協同效應

多模態載荷包載技術

1. 基因編輯工具遞送：運用電穿孔技術（參數設置為 1000V，10ms）將 CRISPR-Cas9 核糖核蛋白（RNP）包載入 293 外泌體，并結合靶向肽修飾，在體內實現肝臟 PCSK9 基因敲低等基因編輯功能 [4]。

2. 化學藥物與核酸共遞送：研發的 THLG-Exo 系統，通過超聲加載法將 5 - 氟尿嘧啶（5-FU）與 miR-21 抑制劑同步包載，借助 Her2 靶向肽遞送至耐藥結直腸癌細胞，有效逆轉腫瘤細胞的化療耐藥性 [1]。

應用領域

一、癌癥精準治療

293 外泌體在癌癥治療中構建了從靶向遞送到免疫激活的全鏈條干預體系。通過基因轉染錨定 Her2 抗體片段并包載 miR-21 抑制劑與化療藥物的 THLG-Exo 系統，可靶向 Her2 陽性腫瘤細胞，下調 miR-21 恢復抑癌基因表達，在耐藥結直腸癌模型中使腫瘤抑制率達 72%。表面展示 αCD3 抗體、PD-1 抗體及 OX40L 的 GEMINI-Exos，能激活 T 細胞并重塑腫瘤免疫微環境，聯合抗 PD-1 單抗時三陰性乳腺癌肺轉移結節減少 60%。RVG29 靶向肽修飾的 293 外泌體可穿越血腦屏障，遞送 CRISPR-Cas9 RNP 敲低膠質母細胞瘤致癌基因 IDH1，實現腫瘤體積縮小 35%。

二、基因編輯與遺傳疾病治療

作為精準遞送 CRISPR 工具的核心載體，293 外泌體通過電穿孔高效包載 CRISPR-Cas9 RNP，避免病毒載體免疫風險，在高脂小鼠中降低 LDL 水平 45%，并使血友病 B 模型小鼠肝臟 FIX 蛋白表達維持治療窗 12 周。其 RNA 療法遞送平臺可搭載 siRNA 靶向 KRAS 突變體抑制胰腺癌生長 50%，或修飾 TLR3 激動劑遞送 mRNA 疫苗，誘導中和抗體滴度較脂質體高 2 倍，為基因編輯藥物與 RNA 疫苗開發提供新路徑。

三、中樞神經系統疾病干預

針對神經疾病的跨屏障遞送是 293 外泌體的顯著優勢。RVG29 修飾的外泌體遞送 BACE1 siRNA，使 AD 模型小鼠海馬區 Aβ 沉積減少 35%，同時包載 BDNF 促進突觸再生，改善空間記憶；靶向 α-synuclein 的外泌體遞送 GDNF 至黑質 - 紋狀體通路，提升帕金森病模型小鼠多巴胺能神經元存活率 30%，改善運動行為。這些策略突破血腦屏障限制，為神經退行性疾病提供了靶向干預方案。

四、心血管疾病治療

在心血管領域，293 外泌體通過多重機制促進心肌修復與血管再生。包載 miR-155 抑制劑的外泌體減少心肌細胞凋亡 40%，并通過遞送 VEGF mRNA 使梗死區新生血管密度增加 50%，提升心功能射血分數 15%；靶向巨噬細胞遞送 miR-126 的外泌體，可抑制泡沫細胞形成 60%，促進 M2 型巨噬細胞極化，延緩動脈粥樣硬化斑塊進展，展現出對缺血性與代謝性心血管疾病的干預潛力。

五、自身免疫性疾病調節

針對異常免疫應答，293 外泌體通過精準靶向免疫細胞發揮調節作用。表面偶聯 CD19 抗體遞送 BTK 抑制劑，特異性抑制 SLE 患者異常活化的 B 細胞，使其增殖率下降 70%，抗 ds-DNA 抗體分泌減少 65%；聯合 MSC 外泌體的協同療法中，293 外泌體遞送 IL-17A siRNA 靶向 Th17 細胞，結合 MSC 外泌體抑制滑膜成纖維細胞，將類風濕關節炎小鼠關節腫脹評分從 4.2 降至 1.5，為自身免疫疾病的精準治療提供新思路。

三、MSC 外泌體：免疫調節與組織修復的天然使者

外泌體工程化改造旨在突破其天然功能局限，通過定向修飾與負載策略，賦予 MSC 外泌體更精準的治療特性。當前改造策略主要圍繞免疫調節功能強化與靶向遞送效率提升兩大方向，通過分子生物學與材料學技術協同創新，實現外泌體治療效能的最大化。

免疫調節分子的定向負載

1. 基因轉導技術：借助慢病毒轉染技術對 MSC 進行基因工程改造，可促使其分泌的外泌體高表達 IL-10、IDO 等免疫抑制因子，或 miR-486-5p 等抗炎性 miRNA。這些分子通過抑制 NF-κB 通路激活，有效阻斷炎癥級聯反應，在類風濕關節炎等自身免疫性疾病治療中展現顯著潛力 [6-7]。

2. 共培養負載：將 MSC 與經脂多糖（LPS）刺激的巨噬細胞進行共培養，可誘導外泌體選擇性富集促 M2 極化因子（如 IL-1Ra）。動物實驗表明，經此處理的外泌體可使體內巨噬細胞 M2 型比例提升 60%，加速炎癥微環境向促修復表型轉化 [7]。

歸巢能力優化與靶向遞送

1. 天然歸巢分子強化：通過過表達 CXCR4 配體或整合素 α4β1 等歸巢相關分子，可顯著增強外泌體向損傷組織的趨化能力。在心肌梗死與骨關節炎動物模型中，經改造的外泌體在靶向部位的富集濃度提升達 3 倍，有效提高治療精準度 [8-9]。

2. 響應性水凝膠載體：利用溫敏性殼聚糖水凝膠作為外泌體載體，可構建具備環境響應特性的遞送系統。該載體在關節腔注射后，可根據局部溫度變化實現外泌體的持續釋放，將外泌體在病灶部位的滯留時間從常規的數小時延長至 72 小時，顯著提升治療持續性 [9]。

應用領域

一、炎癥性疾病

通過調節免疫細胞極化與抑制 NF-κB 等通路，MSC 外泌體有效干預慢性炎癥。類風濕關節炎模型中，負載 miR-486-5p 的外泌體使關節腫脹評分下降 57%、軟骨破壞減少 55%；急性肺損傷模型中，高表達 HGF 的外泌體提升氧合指數 30%，降低肺纖維化相關蛋白表達，為膿毒癥、結腸炎等提供新策略。

二、組織再生

利用歸巢能力與修復信號遞送，MSC 外泌體在骨關節炎中通過 LncRNA H19 促進軟骨再生，新生基質增加 40%；骨質疏松模型中，miR-21-5p 調節成骨 / 破骨平衡，骨密度提升 25%；皮膚修復領域，其促進血管新生使糖尿病潰瘍愈合時間縮短 30%，并通過強化 CXCR4 配體提升心肌梗死區富集效率 3 倍，改善心功能。

三、免疫調節

針對系統性紅斑狼瘡，外泌體抑制漿細胞樣樹突狀細胞活化，抗 ds-DNA 抗體水平降低 45%；移植物抗宿主病中，誘導調節性 T 細胞增殖，生存率從 30% 提升至 70%，為銀屑病、多發性硬化癥等提供無細胞治療方案。

四、代謝性疾病

2 型糖尿病模型中，miR-130a-3p 改善胰島素敏感性，空腹血糖降 30%；FGF21 蛋白激活肝臟通路，高脂小鼠體重降 15%、肝脂減少 50%；非酒精性脂肪性肝炎中，抑制肝星狀細胞活化，纖維化評分從 3.2 降至 1.5，展現系統性調節能力。

四、293 外泌體與 MSC 外泌體的對比分析

五、工程化外泌體領域的共性挑戰與未來方向

1. 技術瓶頸與解決方案

在工程化外泌體的研發與應用中，規模化生產與質量控制以及靶向性與安全性優化面臨諸多挑戰。一方面，293 細胞采用貼壁培養時產量較低，每升培養基僅能產生約 10μg 外泌體；而 MSC 外泌體在分離過程中純度不足，雜蛋白污染率超過 30%。另一方面，293 外泌體存在脫靶效應，易在肝脾等部位非特異性富集；MSC 外泌體在炎癥微環境中的歸巢效率不穩定。

針對上述問題，可采取以下對策：在生產與質控方面，開發 293 細胞懸浮培養技術（如 Expi293F 系統）將產量提升至 50μg/L，并結合親和層析（如 anti-CD63 磁珠）與 100kDa 超濾膜實現高純度分離；在靶向與安全優化上，通過雙靶向修飾（如 Her2 抗體 + pH 響應型配體）、體內熒光成像實時監測外泌體分布，以及建立劑量 - 效應關系模型，提升外泌體的精準性與安全性。  

293 外泌體與 MSC 外泌體分別代表了工程化外泌體領域的 “人工設計” 與 “天然優化” 兩大方向：前者以基因編輯突破靶向遞送極限，在癌癥治療與基因編輯中展現 “精準打擊” 能力；后者以免疫調節與組織修復為核心，在炎癥性疾病與再生醫學中發揮 “系統修復” 優勢。二者的技術融合（如雜合載體構建、聯合療法設計）將推動外泌體從單一功能載體向多功能智能平臺升級。

未來，隨著規?；a技術的突破、安全性評價體系的完善及臨床轉化的加速，工程化外泌體有望成為繼單克隆抗體、CAR-T 細胞之后的新一代精準治療手段，為重大疾病的治療開辟全新路徑。