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本文是关于外切体（exomeres）和超聚体（supermeres）的综述。文章详细介绍了这两种非囊泡细胞外纳米颗粒（NVEPs）的生物发生、内容物、特性、分离鉴定方法，探讨了其在肿瘤、神经疾病等方面的应用潜力及面临的问题，为相关研究提供了全面参考。
1. 引言
细胞外囊泡（EVs）是由多种细胞分泌的膜性结构，在细胞间通讯等生理病理过程中发挥重要作用。随着技术发展，各种细胞外颗粒类型被发现，包括囊泡和非囊泡细胞外颗粒（NVEPs）。NVEPs 如脂蛋白、核小体、穹窿体等，具有不同的结构和功能。外切体和超聚体作为 NVEPs 家族的新成员，引起了广泛关注，它们有望成为疾病的生物标志物和治疗靶点，在精准医学领域具有重要应用潜力。
2. 外切体和超聚体
2.1 外切体
外切体是 2018 年利用不对称流动场 - 流分离技术（AF4）发现的 NVEPs 新成员。研究表明，外切体并非分离过程的副产物，而是细胞分泌的独特纳米颗粒。它富含参与代谢和蛋白修饰的多种蛋白质，如己糖激酶 1（HK1）、葡萄糖 6 - 磷酸异构酶（GPI）等，还含有核酸和脂质。外切体与小细胞外囊泡（sEVs）在组成上有显著差异，其 RNA 含量低于 sEVs，且以小 RNA 为主，脂质含量也较少，但富含 N - 聚糖，且不同细胞来源的外切体 N - 聚糖存在差异。
2.2 超聚体
超聚体是 NVEPs 中最新发现的成员，直径为 22 - 32nm，在分离过程中产量超过 EVs 和外切体。它富含与难治性疾病相关的细胞外 RNA 和蛋白质，如 APP、ACE2 等。超聚体还含有多种代谢酶，能调节肿瘤细胞的代谢谱，影响肿瘤微环境，并且可能与药物耐药性有关。在体内实验中，超聚体对小鼠肝脏脂质和糖原水平有影响，表明其在代谢调节方面具有潜在作用。
2.3 外切体和超聚体的异质性
外切体和超聚体在形成途径、组成、大小、寿命、细胞进入模式和与疾病的相关性等方面可能与传统细胞外囊泡和纳米颗粒不同。
- 生物发生：外切体可能通过非经典分泌途径形成，其形成机制可能与特定分泌蛋白的自组装有关，但具体过程尚不清楚。超聚体缺乏脂质膜，可能源于细胞表面分子片段的脱落或细胞内大分子复合物的主动释放，目前也缺乏直接证据证明其存在专门的产生细胞器或分泌小泡。
- 大小：超聚体直径约 22 - 32nm，体积约为外切体的一半。粒子大小影响其组成和功能，目前检测方法在检测小粒子大小时存在局限性，建议采用多种检测方法提高准确性。
- 形态和 zeta 电位：外切体呈点状，平均大小约 35nm，比 sEVs 更硬，zeta 电位比 sEVs 弱。超聚体的生物物理特性研究仍有限，但原子力显微镜证实其与外切体属于不同群体。
- 货物：外切体和超聚体的组成与其他细胞外分泌物不同。外切体更易携带糖酵解相关代谢酶，超聚体富含细胞外 RNA 和与葡萄糖、脂肪酸代谢相关的酶。它们作为细胞外 RNA 载体，在细胞间通讯中发挥作用，但转录谱存在异质性，且部分蛋白质来源难以确定。
- 标记物：外切体和超聚体的表面标记与 sEVs 不同。外切体主要由 FASN、ACLY 等标记物识别，超聚体则由 TGF - βI、HSPA13 等标记物表征。确定特定的标记物有助于提高对细胞外分泌物的理解，对疾病诊断和治疗具有重要意义。
- 寿命：细胞外囊泡和 NVEPs 的寿命受多种因素影响，如储存条件、进入细胞后的工作时间等。目前对其寿命的研究还存在许多未知，不同亚群的寿命也存在差异。
- 细胞进入和摄取模式：外切体和超聚体进入细胞的机制尚未完全明确，可能通过巨胞饮等途径。它们在不同器官的分布不同，超聚体具有较高的器官摄取率，且能穿过血脑屏障。在体外摄取实验中，外切体和超聚体的摄取速率比 sEVs 慢，但摄取量更大。
3. 外切体和超聚体的分离与鉴定
3.1 分离方法
分离细胞外颗粒的方法多样，各有优缺点。常用的外切体和超聚体分离方法包括超速离心（UC）、高分辨率梯度分级分离、不对称流动场 - 流分离（AF4）和光镊法。超速离心基于颗粒密度和大小分离，操作简单、成本低，但分离不同类型颗粒的能力有限，且高剪切力可能破坏颗粒结构。AF4 根据颗粒扩散系数差异分离，能提供高纯度的外切体和超聚体，但样本加载量有限。光镊法可精确捕获单个纳米颗粒，能最大程度保留颗粒完整性，但目前仅适用于单颗粒分析，不适合大规模制备。在分离过程中，非囊泡颗粒和囊泡颗粒可能相互干扰，可通过多种分离技术结合的方式解决，但这种方法也存在成本高、通量低等问题。
3.2 鉴定和表征
鉴定和表征是保证获得颗粒质量的必要步骤。常用方法包括透射电子显微镜（TEM）、流体相原子力显微镜（AFM）、纳米颗粒跟踪分析（NTA）等。TEM 可用于观察样本图像，确定细胞外分泌物的直径，但样本制备过程复杂，可能导致颗粒变形。AFM 能提供高分辨率的三维形貌成像，但测量尺寸可能因探针形状而高估。NTA 可分析颗粒大小分布和浓度，但结果易受颗粒聚集和环境影响，且目前无法检测超聚体大小。此外，还可通过免疫方法基于表面标记鉴定 EVPs，如 Western blotting、基于流式细胞术的方法等，同时可结合核酸分析方法如 RT - qPCR、RNA 测序等进行更全面的鉴定。但与 EVs 相比，外切体和超聚体的分离和检测技术仍有待完善。
4. 应用、未知问题和未来展望
4.1 有前景的应用
外切体和超聚体在疾病诊断和治疗方面具有潜在应用价值。
- 潜在的肿瘤作用：外切体和超聚体富含多种癌症相关分子，可作为肿瘤检测和诊断的新型生物标志物，如超聚体中的 GPC1 蛋白等。它们还可用于预后评估和疾病监测，如 TGFBI 蛋白在结直肠癌中的作用。此外，它们在肿瘤治疗反应和耐药性监测方面也有潜在应用，可作为新的治疗靶点，开发干预策略抑制其分泌或清除循环中的致病性超聚体，有望增强癌症治疗效果。
- 潜在的神经疾病作用：在神经退行性疾病方面，外切体和超聚体可能携带与疾病发病机制相关的分子，可作为早期诊断生物标志物。例如，超聚体中富含与阿尔茨海默病（AD）相关的 APP 蛋白片段，检测血液中的这些颗粒及其携带的 APP 片段，可能实现 AD 的早期诊断。对于帕金森病等其他神经疾病，虽然目前研究较少，但超聚体的血脑屏障穿越能力使其有望成为药物递送载体，为疾病治疗提供新途径。
- 潜在的临床研究和转化应用：目前针对外切体和超聚体的临床试验有限，但相关的转化研究正在积极进行。研究团队已申请外切体相关专利，探索其在癌症检测和治疗中的应用。NIH 将超聚体列为重要科学突破，一些临床前研究已验证其在患者样本中的实用性。未来，临床试验将评估其在癌症早期检测和复发监测、神经疾病早期筛查等方面的效果。此外，外切体和超聚体还具有治疗潜力，可作为药物或 siRNA 的载体，实现靶向递送，提高治疗效果，减少副作用，但这些仍需进一步研究和临床验证。
4.2 未知问题和未来展望
- 更多关于外切体和超聚体的探索：外切体和超聚体的研究仍存在许多问题，如它们是否属于同一类细胞外纳米颗粒，是否存在未被检测到的颗粒类型，其来源和生物发生机制尚不明确，货物装载是选择性还是随机的，以及某些蛋白质和核酸成分在不同载体中的作用差异等。
- 外切体和超聚体的作用机制：外切体和超聚体进入细胞的潜在摄取机制在不同细胞和亚型中是否存在差异，缺乏脂质双分子层膜结构对其细胞摄取的影响，以及它们进入细胞后如何发挥生物学效应，是通过配体 - 受体结合还是激活下游信号通路，主要由 RNA 还是蛋白质发挥生物学功能等问题均有待研究。
- 纳米颗粒的处理优化：在超聚体提取过程中，存在一些问题，如跨膜受体的胞外结构域在超聚体中的存在情况是否受提取方法影响，白蛋白等蛋白质的干扰问题等。需要优化分离、纯化和鉴定方法，建立标准化的方法比较，同时参考国际细胞外囊泡协会（ISEV）的建议，规范对这些细胞外分泌物的研究，解决 RNA 研究中的问题，建立广泛接受的标准，提高研究的严谨性、可重复性和透明度。
- 外切体和超聚体的临床转化：细胞外囊泡的临床转化应用为外切体和超聚体提供了参考，但它们在临床转化中面临类似挑战，如在疾病观察和检测中需要更标准化、精确的分离和表征方法，建立可靠的数据网络；在疾病治疗中需要评估疗效和生物安全性，解决异质性问题，确定合适的剂量、给药方式和体内半衰期等关键参数。
- 外切体 / 超聚体与 EVs 的关系：外切体和超聚体与细胞外囊泡（EVs）在生物学价值上可能存在重叠或互补。目前难以判断它们与 EVs 相比谁更经济实用，但外切体和超聚体独特的表达特征使其具有潜在的研究价值。随着技术发展，对细胞间通讯机制和细胞外颗粒研究价值的理解将不断加深。
5. 结论
纳米级细胞外囊泡和颗粒在疾病诊断和治疗方面展现出巨大潜力，外切体和超聚体作为 NVEPs 家族的新成员，富含多种生物活性物质，在疾病进展和治疗中发挥重要作用，尤其是在癌症和神经退行性疾病方面。然而，目前对其基本细胞生物学机制、分泌过程等仍需深入研究，先进的分离和纯化方法对颗粒分类和后续研究的准确性至关重要。同时，还需解决其功能机制、制药生产、可扩展性和批次一致性等方面的挑战，加强与 EVs 的比较和质量控制。外切体和超聚体的基础和转化研究仍有很长的路要走，但前景广阔。
