科研圈爆火的“外泌體”究竟是什么?
外泌體(Exosomes)是細胞分泌到胞外的一種囊泡(ExtracellularVesicles,EVs),其大小為30-150nm,具有雙層膜結(jié)構(gòu)和茶托狀形態(tài),含有豐富的內(nèi)含物(包括核酸、蛋白和脂質(zhì)等),作為重要的傳遞信號分子,形成了一種全新的細胞-細胞間信息傳遞系統(tǒng),可參與細胞通訊、細胞遷移、血管新生和腫瘤細胞生長等過程。
1983年,外泌體首次在體外培養(yǎng)的綿羊紅細胞上清液中發(fā)現(xiàn)且能被多種細胞分泌,當(dāng)時外泌體的發(fā)現(xiàn)并沒有引起太多關(guān)注,僅僅被它發(fā)現(xiàn)者定義為細胞代謝的“垃圾”;2013年諾貝爾醫(yī)學(xué)獎頒發(fā)給了三位科學(xué)家,以表彰他們發(fā)現(xiàn)細胞內(nèi)的主要運輸系統(tǒng)——囊泡(外泌體等)運輸?shù)恼{(diào)節(jié)機制。外泌體一朝成名天下知,也將相關(guān)學(xué)術(shù)研究推向前所未有的高潮。
近年,外泌體研發(fā)賽道熱度不降,各家研究機構(gòu)和企業(yè)紛紛躬身入局,全球科研大咖紛紛扎堆此領(lǐng)域,有關(guān)外泌體載藥、診斷、免疫療法等方向的文章陸續(xù)發(fā)表在Science、Nature等各大頂級期刊上,外泌體儼然成為生命科學(xué)/基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)研究的一大熱點。
(外泌體在臨床上的三個主要研究方向)
外泌體攜帶多種DNA、RNA和蛋白多種成分,在患者血液、尿液、腹水胸水等體液中廣泛存在,因此外泌體成為繼游離DNA(ctDNA)和循環(huán)腫瘤細胞(CTC)之后又一液體活檢方法。在外泌體前景方面,科學(xué)家給它定義了三個身份:疾病診斷標(biāo)志物、藥物載體及治療藥物。
考慮到外泌體含有獨特的內(nèi)容物,在幾乎所有的生物液體中都有很強的存在感,具有很高的生物穩(wěn)定性,并可作為細胞間的信使,探索其在液體活檢中作為生物標(biāo)志物的效用是不可避免的。有研究報道,通過對患者血液中的外泌體進行分析,肺癌和胰腺癌的早期診斷率分別已經(jīng)能夠達到75%和90%。
這個方向的代表企業(yè)是2008年就成立的美國公司ExosomeDiagnostics(簡稱“ExosomeDX”),作為最早研究外泌體診斷產(chǎn)品的公司之一,2016年推出首款產(chǎn)品ExoDXLung(ALK)輔助醫(yī)生判斷患者是否可以進行ALK抑制劑治療。而第二款產(chǎn)品ExoDxProstateIntelliScore(EPI)通過檢測尿液中外泌體RNA的三個基因指標(biāo),結(jié)合專有算法,得出一個與前列腺癌危險程度相關(guān)的評分。
未來,外泌體的診斷潛力不僅限于癌癥,其他治療領(lǐng)域也在探索之中,如疼痛、自身免疫性疾病和妊娠高血壓疾病。
外泌體與細胞膜融合可將所攜帶的物質(zhì)和信號傳遞到受體細胞并改變其生物學(xué)功能,因此,外泌體是納米藥物遞送或基因治療的潛在載體。其次,外泌體作為功能性小RNA和蛋白質(zhì)的天然載體,它可以利用這些囊泡治療性遞送各種核糖核酸分子、肽和合成藥物。
這個方向的代表企業(yè)是美國的Codiak。Codiak一直致力于利用其專有的外泌體技術(shù)平臺engExTM,為包括腫瘤、免疫疾病以及罕見病等諸多領(lǐng)域的疾病提供有效的治療方法。
外泌體由多種細胞產(chǎn)生,通過多種方式與目標(biāo)細胞作用,產(chǎn)生醫(yī)療效果。目前,有關(guān)外泌體的臨床研究大部分是醫(yī)院或者研究機構(gòu)進行的探索性研究,只有兩家公司的外泌體治療產(chǎn)品已經(jīng)進入到臨床I期,澳大利亞的Exopharm和美國的UnitedTherapeutics
●多方布局,外泌體賽道前景誘人
據(jù)不完全統(tǒng)計,全球目前有近50家企業(yè)積極布局外泌體這一賽道;2019年,全球關(guān)于外泌體開展融資項目超過13000余個,融資總金額超80億元。以Codiak為例,在成立的兩年時間里,一級市場累計融資金額已經(jīng)達到1.685億美元。由于看重外泌體在藥物遞送方面的巨大潛力,包括羅氏、武田、禮來在內(nèi)的多家制藥巨頭紛紛進場布局,4筆10億美元級大額合作接連產(chǎn)生。
業(yè)務(wù)布局方面,可以看到,全球外泌體相關(guān)企業(yè)近1/3布局外泌體診斷業(yè)務(wù);超過2/3布局外泌體治療。其中,國際企業(yè)在腫瘤(30%)、腦部疾病(16%)、疫苗開發(fā)(13%)、基因治療/罕見?。?3%)四大領(lǐng)域的布局,占比達72%。
(全球外泌體相關(guān)企業(yè)在各細分領(lǐng)域布局業(yè)務(wù)情況)
就市場份額而言,在2018年,北美占外泌體研究產(chǎn)品市場的最大份額。根據(jù)R&DMagazine(2018),北美占全球研發(fā)支出的27.36%。同時,生物技術(shù)和制藥行業(yè)的增長以及該地區(qū)癌癥病例數(shù)量的增長也支持了市場增長。按照區(qū)域分,北美市場占40%、歐洲30%、亞洲10%、其他地區(qū)20%。
●未來可期,中國企業(yè)蓄勢以待
視線轉(zhuǎn)回國內(nèi),2015年后中國外泌體企業(yè)如雨后春筍般紛紛成立,主營業(yè)務(wù)涵蓋了外泌體提取、提純、檢測、測序及技術(shù)平臺等多個研發(fā)環(huán)節(jié),初步顯露出產(chǎn)業(yè)鏈雛形且具備本地化協(xié)同研發(fā)潛力。
對于外泌體賽道,資本市場更是表現(xiàn)出極大的熱情,慷慨地將資金“活水”注入到企業(yè)的快速發(fā)展之中。近兩年,資本更是頻頻出手,對外公布融資情況的公司有8家,其中,霍德生物、睿建醫(yī)藥、唯思爾康、艾爾普再生醫(yī)學(xué)四家公司尤受青睞,均獲得億元級融資。
相較于已經(jīng)有成熟市場和突破性成果公司的歐美,中國的整體的外泌體賽道尚處于起步階段,只有解決好制約外泌體產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵問題,如外泌體的靶向性遞送、分離純化等基礎(chǔ)性問題,才能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)上的突破,在歐美企業(yè)重重圍困的全球市場中殺出一條血路、搶占更多的市場機會。
●賽道充滿懸念,鹿死誰手尚未可知
縱觀外泌體行業(yè),整個領(lǐng)域都處于早期發(fā)展階段,從純化、檢測、藥物傳遞到標(biāo)準化生產(chǎn),都存在等待解鎖的奧秘。雖然面臨著未知的問題與挑戰(zhàn),但因為其本身存在的天然優(yōu)勢和巨大的臨床應(yīng)用前景,外泌體仍然被醫(yī)學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界寄予厚望,近幾年越來越多的融資信息也印證了資本對外泌體的認可。
可以想見,在不遠的未來,隨著外泌體研究產(chǎn)業(yè)化水平的提升,布局企業(yè)數(shù)量的持續(xù)增加,在科技賦能、理論支撐、資本布局下,外泌體將為疾病治療帶來更多不同思路和選擇,創(chuàng)造更大的產(chǎn)業(yè)效益和社會效益。