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癌症是最致命的健康状况之一，在全世界夺走了数百万人的生命。癌症治疗方式，例如化学疗法、免疫疗法、放射疗法、基因疗法、和热疗法 都在患者的临床结果方面取得了巨大进步。最近，整合了两种或多种癌症治疗方式的联合治疗模式显著提高了对癌细胞的治疗效力并同时减少了副作用。推进组合疗法的主要挑战依赖于将不同的组件集成到一个单一的可调纳米递送系统中。外泌体，一种由细胞分泌并可以被受体细胞吸收的内源性纳米颗粒（直径：50-150 nm），因其独特的结构/组成特征，可实现低细胞毒性、克服生物屏障和逃避免疫监视, 近年来已被广泛用作多功能治疗性天然载体，用于癌症诊断和治疗。特别是，外泌体由于与人体其他细胞的组成相似，具有稳定的脂质双层膜结构，可以在血液循环中有很好的稳定性，它们可以稳定包裹的核酸或蛋白质并提高疏水性药物的溶解度。基于此，华中科技大学刘笔锋教授课题组，近日在Biomaterials期刊上发表关于外泌体用于靶向癌症治疗的最新研究成果（题：Designer exosomes enabling tumor targeted efficient chemo/gene/photothermal therapy）。
在此工作中，研究人员提出了一种通过整合生物外泌体和合成成分来实现基因/化学/光热癌症治疗的组合治疗平台。该系统由生物素标记的供体细胞通过细胞代谢途径分泌膜表面带有生物素的功能化外泌体组成。通过电穿孔将阿霉素（DOX）封装到分离的外泌体中，然后用聚多巴胺包被的磁性纳米粒子功能化外泌体表面。聚多巴胺包被的磁性纳米粒子碱性条件下可以通过自聚合反应实现表面修饰亲和素和可以识别并结合miRNA-21的分子信标。miRNA-21已经被很多文献报道为一种新型肿瘤标志物，因为几乎所有的癌症组织都呈现miRNA-21的过表达状态，而抑制miRNA-21的表达也可以一定程度抑制肿瘤的生长与转移。在此工作中，聚多巴胺包被的磁性纳米粒子可以使外泌体在磁场下靶向积累在肿瘤部位。同时，涂覆的分子信标在进入肿瘤细胞之后特异性识别细胞内 miRNA-21，通过形成双链体结构来抑制 miR-21 功能。此外，在磁珠表面聚合的聚多巴胺可以将近红外光转化为热能，从而能够杀死靶癌细胞并引起外泌体的不稳定性，并促进封装化学药物 (DOX) 的释放。此工作设计的外泌体的治疗功效在体外和体内研究中均得到了验证，有望为未来设计具有多种功能的外泌体来实现精确的癌症诊断提供新的思路。
该工作的第一作者为华中科技大学生命科学与技术学院王婕博士 （现斯坦福大学博士后），青年教师陈鹏博士、董悦博士 （现香港中文大学博士后）为论文的共同第一作者。华中科技大学生命科学与技术学院刘笔锋教授为论文通讯作者。该工作的完成也离不开谢晗、王亚超博士、马鹏，冯晓均教授、杜伟教授等其他合作者的帮助。
华中科技大学刘笔锋课题组近年在基于功能化外泌体靶向药物运输用于癌症治疗的研究领域取得了一系列进展。之前工作包括：Nano Today 37 (2021): 101066.; Advanced Functional Materials 28, no. 18 (2018): 1707360.; ACS applied materials & interfaces 9, no. 33 (2017): 27441-27452.; Nanoscale 9, no. 40 (2017): 15598-15605.; Sensors and Actuators B: Chemical 333 (2021): 129559等。
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