細(xì)菌外膜囊泡的研究及其在醫(yī)藥生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展

劉暢，李桂玲

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細(xì)菌外膜囊泡的研究及其在醫(yī)藥生物技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)展

劉暢，李桂玲

100050 北京，中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院醫(yī)藥生物技術(shù)研究所制劑室

細(xì)菌外膜囊泡（outer membrane vesicles，OMVs）是由革蘭陰性細(xì)菌以出芽的方式分離出來的直徑為 20 ~ 300 nm 的球形雙層納米結(jié)構(gòu)。細(xì)菌產(chǎn)生的膜囊泡保留了源細(xì)菌的理化特性，但不能再生和復(fù)制。

在最初發(fā)現(xiàn)的幾十年里，人們一直認(rèn)為 OMVs 是細(xì)菌生長的產(chǎn)物，然而后來證實(shí)它是原核細(xì)胞有目的產(chǎn)生的納米結(jié)構(gòu)。OMVs 的生物起源有多種機(jī)制，其生物起源伴隨著內(nèi)含物特異性富集和包被，是一個(gè)精細(xì)的、有選擇的過程，而不是隨機(jī)分泌的[1]。OMVs 從細(xì)菌分離后不影響細(xì)胞膜的完整性[2]。OMVs 在發(fā)病機(jī)制、細(xì)胞通訊、基因轉(zhuǎn)移等方面具有重要作用。比如，OMVs 可作為毒力因子的載體，使宿主感染細(xì)菌發(fā)病，并且 OMVs 可作為一種新型載體，通過遞送藥物達(dá)到治療癌癥或其他疾病的目的[3]。

本文將綜述 OMVs 近年來的研究進(jìn)展，包括 OMVs 的研究概況、結(jié)構(gòu)和成分、提取與純化、生物產(chǎn)生機(jī)制、免疫調(diào)節(jié)和發(fā)病機(jī)制及其應(yīng)用等。期望本文有助于增進(jìn)對 OMVs 生物學(xué)的了解，并為 OMVs 在醫(yī)藥及各種生物技術(shù)中的應(yīng)用提供新思路。

1 研究概況

近 50 年前，有研究報(bào)道了一個(gè)專性厭氧腸桿菌周圍 OMVs 樣結(jié)構(gòu)的透射電鏡（TEM）照片[4]。隨后，首次報(bào)道了大腸桿菌賴氨酸突變體在缺少賴氨酸的培養(yǎng)基中，發(fā)現(xiàn)其表面有許多氣泡[5]。此后，越來越多的文獻(xiàn)描述了各種革蘭陰性細(xì)菌分泌類似 OMVs 的結(jié)構(gòu)[6-10]。至此，由這類細(xì)菌分泌 OMVs 被認(rèn)為是一種常見現(xiàn)象[11-12]。革蘭陽性細(xì)菌的單層膜結(jié)構(gòu)使研究者起初認(rèn)為 OMVs 只產(chǎn)生于革蘭陰性細(xì)菌，但革蘭陽性細(xì)菌和陰性細(xì)菌相似的程度，又讓研究者猜想革蘭陽性細(xì)菌會(huì)不會(huì)同樣產(chǎn)生 OMVs。隨著研究進(jìn)展，發(fā)現(xiàn)革蘭陽性細(xì)菌和古細(xì)菌也有分泌 OMVs 的現(xiàn)象[13-16]。因此，所有原核細(xì)胞均可形成 OMVs，表明其在生物產(chǎn)生和進(jìn)化的過程中起著關(guān)鍵的作用[17-19]。

2 結(jié)構(gòu)和成分

OMVs 除了典型的球形結(jié)構(gòu)（圖 1），在古細(xì)菌和其他細(xì)菌中還發(fā)現(xiàn)了管形和莢狀囊泡等形狀結(jié)構(gòu)[20-21]。OMVs 主要包括細(xì)菌周質(zhì)、外膜的細(xì)胞成分，其中的物質(zhì)種類包括膜脂質(zhì)、分泌蛋白、膜蛋白、脂多糖、肽聚糖以及毒力因子等，也可能包含細(xì)胞內(nèi)成分，如胞內(nèi)蛋白、DNA、RNA 和酶等[22-23]。一些細(xì)菌產(chǎn)生的 OMVs 可包裹特定物質(zhì)，比如，某些細(xì)菌的 OMVs 可根據(jù)電荷包裹特定蛋白質(zhì)[24-25]，但這些物質(zhì)是如何進(jìn)入 OMVs 的確切機(jī)制尚不清楚。包含的成分被稱為“貨物”，OMVs 可將其在不需要接觸的情況下運(yùn)送到宿主的遠(yuǎn)端部位。

圖 1 OMVs 的典型球形結(jié)構(gòu)

3 提取與純化

通常，OMVs 從培養(yǎng)至對數(shù)生長期的菌株細(xì)胞中獲得，通過多次離心和過濾步驟純化制備，并且要確保完全消除污染物，如母體細(xì)菌碎片和游離內(nèi)毒素等。采用密度梯度超速離心法初步分離純化獲得粗 OMVs，收集離心后的上清液，并經(jīng) 0.22 μm 濾膜過濾以除去殘留的細(xì)菌，然后經(jīng)內(nèi)毒素清除柱去除游離內(nèi)毒素。隨后，將上述液體以超濾濃縮法離心，將離心后的包含 OMVs 的沉淀重新懸浮在 PBS（pH 7.6）中，采用 BCA 蛋白檢測試劑盒測定蛋白質(zhì)濃度。最后，為確保 OMVs 中沒有細(xì)菌，可在瓊脂生長板上孵育 OMVs，37 ℃過夜。若過夜后的瓊脂板上沒有細(xì)菌菌落，則證明 OMVs 制劑無菌[26-27]。

4 生物產(chǎn)生機(jī)制

目前，OMVs 的具體生物產(chǎn)生機(jī)制仍不明確，根據(jù)可能的產(chǎn)生機(jī)制，研究者們將其分為幾種假說。

第一種假說：OMVs 的產(chǎn)生依賴于細(xì)胞生長和環(huán)境條件[28]。例如，改變粘質(zhì)沙雷菌[29]和大腸桿菌[30]生長的溫度，或假單胞菌在抗生素存在的情況下[31]，都會(huì)使其產(chǎn)生 OMVs。鼠傷寒沙門菌 OMVs，在模擬細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的有限營養(yǎng)條件下富含與營養(yǎng)轉(zhuǎn)運(yùn)有關(guān)的膜蛋白，但在營養(yǎng)豐富條件下富含參與翻譯和細(xì)胞代謝的胞漿蛋白[32]。還有研究發(fā)現(xiàn)，脫氮作用會(huì)使銅綠假單胞菌產(chǎn)生大量 OMVs，并且在一氧化氮刺激下會(huì)產(chǎn)生細(xì)菌素和膿菌素。因此，研究人員認(rèn)為膿菌素的產(chǎn)生與 OMVs 產(chǎn)生的調(diào)控機(jī)制可能存在密切關(guān)系[33]。

第二種假說：減少外膜和其下層肽聚糖之間的交聯(lián)會(huì)使 OMVs 產(chǎn)生增加[34]。革蘭陰性細(xì)菌的細(xì)胞膜由外膜和內(nèi)膜組成，細(xì)胞質(zhì)周圍有一薄層肽聚糖連接著這兩種膜。Lpp 是一種豐富的外膜脂蛋白，共價(jià)交聯(lián)外膜和肽聚糖層。當(dāng) Lpp 被分解或合成的肽聚糖所破壞時(shí)，外膜的一小部分就會(huì)從肽聚糖層解離并向細(xì)胞外凸起，形成類似球形的隔室，即為囊泡[35]。鮑曼不動(dòng)桿菌[36]和大腸桿菌[35]產(chǎn)生 OMVs 的情況就是如此。

第三種假說：周質(zhì)中錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)或異常的包膜成分累積會(huì)促進(jìn) OMVs 形成。異常累積的細(xì)胞成分在高壓環(huán)境下將降低包膜完整性，從而使肽聚糖層和外膜層分離，向外突出一部分形成 OMVs[37]。此外，還有理論認(rèn)為外膜生物物理特性的改變可能導(dǎo)致 OMVs 形成[38]。在外膜中加入特定修飾的脂多糖（LPS）、磷脂或其他誘導(dǎo)膜彎曲的分子，均會(huì)使膜的靈活性和流動(dòng)性發(fā)生變化，導(dǎo)致膜曲率增加，從而產(chǎn)生 OMVs[39]。并且，維持細(xì)菌膜完整性所必需的 Tol-Pal 系統(tǒng)也可以調(diào)節(jié) OMVs 的產(chǎn)生，如幽門螺桿菌[40]和波伊德志賀菌[41]就通過這種機(jī)制產(chǎn)生 OMVs。

雖然迄今為止所描述的大多數(shù) OMVs 的生物產(chǎn)生機(jī)制是物種特異性的，但基于高度保守磷脂轉(zhuǎn)運(yùn)體（VacJ/YrB ABC）的革蘭陰性細(xì)菌中 OMVs 生物合成的潛在普遍機(jī)制已被報(bào)道。VacJ/YrB ABC 表達(dá)減少會(huì)導(dǎo)致細(xì)菌外膜中誘導(dǎo)彎曲的磷脂聚集，從而外膜膨出、分離并產(chǎn)生 OMVs[42]。

5 OMVs 介導(dǎo)的免疫調(diào)節(jié)和發(fā)病機(jī)制

OMVs 通過多重機(jī)制調(diào)節(jié)并作用于宿主的天然免疫反應(yīng)，從而使宿主發(fā)病。早期許多發(fā)病機(jī)制的研究集中在 OMVs 與黏膜表面的上皮細(xì)胞之間的相互作用以及由此導(dǎo)致的上皮細(xì)胞完整性的破壞。眾所周知，OMVs 通過多種機(jī)制進(jìn)入黏膜上皮細(xì)胞，如幽門螺桿菌、牙齦卟啉單胞菌和銅綠假單胞菌等[43-45]。OMVs 均是通過富含膽固醇的脂筏進(jìn)入黏膜上皮細(xì)胞。人上皮細(xì)胞對多種病原體（如幽門螺桿菌、空腸彎曲桿菌、大腸桿菌）的 OMVs 作出響應(yīng)，產(chǎn)生一系列促炎分子，包括白細(xì)胞介素-8（IL-8）[46-48]等，導(dǎo)致產(chǎn)生免疫調(diào)節(jié)及不良反應(yīng)[22]。最近有研究報(bào)道，OMVs與宿主細(xì)胞相互作用以介導(dǎo)炎癥和免疫的新機(jī)制，下文將對這些機(jī)制進(jìn)行討論。

5.1 OMVs 與上皮細(xì)胞相互作用

OMVs 與上皮細(xì)胞之間的相互作用可以調(diào)節(jié)細(xì)胞增殖[49]、凋亡[50]和免疫反應(yīng)[51]。阪崎腸桿菌，一種能引起新生兒嚴(yán)重的腦膜炎和小腸結(jié)腸炎的病原體，它所產(chǎn)生的 OMVs 可被腸壁細(xì)胞內(nèi)吞，從而誘導(dǎo)細(xì)胞增殖、分泌 IL-8、使細(xì)菌持續(xù)生存[52]。而且，大腸桿菌、銅綠假單胞菌、牙齦卟啉桿菌、霍亂弧菌等產(chǎn)生的包含細(xì)菌 RNA的 OMVs 在上皮細(xì)胞中具有免疫刺激能力[53-56]。強(qiáng)毒力大腸桿菌產(chǎn)生的 OMVs 通過細(xì)胞內(nèi)吞作用進(jìn)入人腸上皮細(xì)胞，釋放 OMV 相關(guān)毒力因子，誘導(dǎo) caspase-9 介導(dǎo)細(xì)胞凋亡和免疫反應(yīng)，尤其是 IL-8 的分泌[50]。

5.2 OMVs 與固有免疫系統(tǒng)相互作用

目前已有多項(xiàng)研究證實(shí)，OMVs 可能在防止補(bǔ)體介導(dǎo)的殺滅細(xì)菌方面發(fā)揮重要作用，從而使病原體在宿主體內(nèi)存活。如霍亂弧菌 OMVs 含有的毒力因子 OmpU 可使血清敏感性霍亂弧菌在補(bǔ)體介導(dǎo)的殺滅中存活[57]。牙齦卟啉桿菌 OMVs 含有 PPAD 酶，它使補(bǔ)體因子 C5a 功能喪失，使牙齦卟啉桿菌免疫逃逸[58]。腦膜炎奈瑟菌 OMVs 與一種急性炎性糖蛋白長角蛋白 3 結(jié)合，該蛋白在調(diào)節(jié)補(bǔ)體活化、細(xì)菌性腦膜炎和膿毒癥的發(fā)病機(jī)制中起著重要作用[59]。

最初研究發(fā)現(xiàn)，含有大量病原相關(guān)分子模式（PAMPs 如 RNA、DNA、LPS、脂蛋白和肽聚糖）的 OMVs 可以與宿主模式識(shí)別受體（PRRs）相互作用，從而誘導(dǎo)固有免疫反應(yīng)。例如，幽門螺桿菌、淋病奈瑟菌和銅綠假單胞菌產(chǎn)生的 OMVs 進(jìn)入宿主上皮細(xì)胞，隨后被胞質(zhì)免疫受體 NOD1 檢測，從而產(chǎn)生 NOD1 依賴的固有性和 OMV 特異性免疫應(yīng)答[45]。一旦 OMVs 被上皮細(xì)胞內(nèi)化，它們就會(huì)被宿主細(xì)胞內(nèi) NOD1 依賴的自噬降解方式降解，從而產(chǎn)生炎癥反應(yīng)[60]。大腸桿菌 OMVs 通過其毒力因子刺激宿主免疫系統(tǒng)，使宿主巨噬細(xì)胞產(chǎn)生 IL-6 和 TNF-α，引起膿毒癥[61]。此外，OMVs 還能將 LPS 傳遞給宿主細(xì)胞胞漿，誘導(dǎo) caspase-11 非典型炎癥小體通路的激活，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡和 caspase-11 的激活，這可能是一種重要的抗細(xì)菌感染機(jī)制[62]。

5.3 OMVs 與適應(yīng)性免疫系統(tǒng)相互作用

OMVs 可以通過多種機(jī)制調(diào)節(jié)對細(xì)菌病原體的適應(yīng)性免疫反應(yīng)，但 OMVs 激活或抑制免疫反應(yīng)的能力可能取決于它們攜帶的物質(zhì)及其細(xì)菌來源。例如，腦膜炎菌OMVs 既可以抑制人 CD4+T 細(xì)胞的活化和增殖以在感染部位周圍產(chǎn)生免疫抑制，又可以誘導(dǎo) CD4+T 細(xì)胞的增殖，這些結(jié)果的不同可能是由于細(xì)菌菌株的不同所致[63-64]。幽門螺桿菌 OMVs 通過刺激人單核細(xì)胞釋放促炎性（IL-6）和抗炎性（IL-10）細(xì)胞因子調(diào)節(jié)宿主免疫反應(yīng)，從而抑制 CD4+T 細(xì)胞增殖、誘導(dǎo) T 細(xì)胞凋亡[65]。相反，卡他莫拉菌和流感嗜血桿菌 OMVs 具有激活人 B 細(xì)胞的作用[66-67]。

總之，細(xì)菌 OMVs 在啟動(dòng)和調(diào)控發(fā)病機(jī)制中的重要貢獻(xiàn)日益突顯。OMVs 作為致病性納米粒子，可以從黏膜外傳播到宿主體內(nèi)的遠(yuǎn)端部位，最終破壞宿主細(xì)胞，使細(xì)菌存活，導(dǎo)致宿主發(fā)病。未來研究 OMVs 生物發(fā)生及其組成的調(diào)控將促進(jìn)在調(diào)節(jié)發(fā)病機(jī)制和疾病狀態(tài)方面的研究。

6 在醫(yī)藥與生物技術(shù)方面的應(yīng)用

OMVs 的包載和脫細(xì)胞特性使它們具有將源細(xì)菌中的生物物質(zhì)運(yùn)送到宿主遠(yuǎn)端位置的功能，從而實(shí)現(xiàn)細(xì)菌間或細(xì)菌與宿主間信息交流、物質(zhì)運(yùn)輸?shù)?。因此，可以?OMVs 設(shè)計(jì)成納米載體或藥物遞送載體用于呈遞抗原、抗癌藥物以及其他特定物質(zhì)。

6.1 OMVs 作為信息交流工具

OMVs 如同信號分子，具有傳遞物種內(nèi)或物種間信息的作用，如提供養(yǎng)分、降解競爭細(xì)菌和水平基因轉(zhuǎn)移等。因此，OMVs 可作為信息交流工具。它作為共同的資源，有益于共生細(xì)菌和源細(xì)菌。例如，含有清除酶（如蛋白酶或纖維素酶）的 OMVs 被傳遞到營養(yǎng)少的環(huán)境中有助于養(yǎng)分的獲取，從而為源細(xì)菌或共生細(xì)菌提供生存優(yōu)勢。攜帶菊粉降解酶的卵形擬桿菌 OMVs 在菊粉培養(yǎng)基中支持非利用菊粉的普通擬桿菌生長，證明OMVs 在擬桿菌的生態(tài)交流中發(fā)揮作用[68]。結(jié)核分枝桿菌 OMVs 攜帶鐵質(zhì)分枝菌素，這是一種鐵捕獲系統(tǒng)，有助于在敵對的宿主環(huán)境中遠(yuǎn)距離捕獲鐵這種必需的營養(yǎng)物質(zhì)[69]。當(dāng)然，OMVs 的信息交流是一把雙刃劍。有些細(xì)菌通過 OMVs 將水解酶和蛋白水解酶傳遞給競爭細(xì)菌，將其殺滅并利用競爭細(xì)菌溶解后釋放的營養(yǎng)物質(zhì)供給自己[70]。

近幾年，有研究發(fā)現(xiàn) OMVs 在抗菌素耐藥性中起作用。含有 β-內(nèi)酰胺酶的 OMVs 不僅使產(chǎn)生菌具有抗藥性，而且使其他細(xì)菌也具有抗藥性，包括在感染部位與源細(xì)菌共存的致病菌[71-72]。胞質(zhì) DNA 與 OMVs 的結(jié)合使 DNA 交換成為可能[73]，而這種 DNA 交換會(huì)導(dǎo)致抗生素耐藥性在細(xì)菌之間的轉(zhuǎn)移，如鮑曼不動(dòng)桿菌。OMVs 可以將雙鏈 DNA 轉(zhuǎn)移到同一物種或其他種屬細(xì)菌，如大腸桿菌中[74]。從食源性病原體大腸桿菌 O157:H7 分離的 OMVs 可以將毒力因子等遺傳物質(zhì)轉(zhuǎn)移給受體細(xì)菌，如腸內(nèi)沙門菌血清腸易激菌或大腸桿菌 JM109，從而使受體細(xì)菌對宿主細(xì)胞有更大的細(xì)胞毒性[75]。OMVs 介導(dǎo)的 DNA 轉(zhuǎn)移對從宿主細(xì)胞到混合微生物群落中的細(xì)菌進(jìn)化都具有重要作用。

6.2 OMVs 作為疫苗

由于 OMVs 中的膜相關(guān)蛋白和毒力因子可誘導(dǎo)細(xì)胞產(chǎn)生免疫反應(yīng)，表明 OMVs 可以作為免疫原性物質(zhì)刺激細(xì)胞阻止病原體入侵[22]。因此，具有高免疫原性和非復(fù)制性的 OMVs 是疫苗的優(yōu)良候選者之一。第一個(gè)被報(bào)道的是腦膜炎奈瑟菌 OMVs[76]。目前，B 型腦膜炎奈瑟菌 OMVs 已被開發(fā)成一種疫苗，商品名為 Bexsero，由諾華公司研發(fā)，于 2013 年 1 月由歐盟委員會(huì)批準(zhǔn)在歐洲上市。

目前，將 OMVs 經(jīng)基因工程改造用于疫苗的制備研究，展示了廣闊的應(yīng)用前景。研究發(fā)現(xiàn)，表達(dá)外來抗原的工程細(xì)菌 OMVs 可設(shè)計(jì)成疫苗，提供對病毒或細(xì)菌攻擊的保護(hù)作用。例如，大腸桿菌基因工程 OMVs 表達(dá)外顯子結(jié)構(gòu)域基質(zhì)蛋白 2（甲型流感病毒保守的 23 個(gè)氨基酸序列），用這種 OMVs 作為疫苗進(jìn)行接種，可以保護(hù)動(dòng)物免受甲型 H1N1 流感病毒的攻擊[77]。此外，研究工作還集中在工程非致病菌上，使所產(chǎn)生的 OMVs 表達(dá)具有生物學(xué)作用的外來細(xì)菌的甘露聚糖。例如，使非致病性大腸桿菌 OMVs 表達(dá)肺炎鏈球菌的表面聚糖，這些 OMVs 則能夠產(chǎn)生與市售可得的肺炎鏈球菌疫苗相當(dāng)?shù)拿庖邞?yīng)答[78]。

此外，革蘭陽性細(xì)菌的 OMVs 也能誘導(dǎo)體內(nèi)產(chǎn)生保護(hù)性免疫反應(yīng)。結(jié)核分枝桿菌OMVs 對小鼠給藥，可產(chǎn)生保護(hù)性細(xì)胞免疫和體液免疫應(yīng)答[79]。金黃色葡萄球菌 OMVs 進(jìn)行疫苗接種，可以防御活躍的金黃色葡萄球菌的攻擊[80]。

6.3 OMVs 作為佐劑

脂多糖（LPS）是革蘭陰性細(xì)菌外膜的主要組成部分，可引起強(qiáng)烈的炎癥反應(yīng)并調(diào)節(jié)免疫應(yīng)答，刺激細(xì)胞產(chǎn)生抗多種抗原的抗體。因此，革蘭陰性細(xì)菌 OMVs 中的 LPS 是疫苗的良好佐劑[81]。LPS 由內(nèi)毒素脂質(zhì) A、核心多糖和 O 抗原組成，O 抗原是一種暴露在細(xì)菌外膜表面的多糖，它是細(xì)菌菌體抗原的抗原決定簇。但是，作為佐劑的 OMVs 需要適當(dāng)減弱 LPS 毒性，通過基因改造就可以達(dá)到減毒目的。

典型病原體（如大腸桿菌和沙門菌等）的脂質(zhì) A 有6 個(gè)脂肪酰基鏈，其中的 LpxL 基因是脂質(zhì) A 生物合成中的一種酰基轉(zhuǎn)移酶。有研究表明在腦膜炎奈瑟菌突變株中具有與典型病原體 LpxL 同源的突變基因 LpxL 1，該基因同樣參與脂質(zhì) A 的?；?，使突變株脂質(zhì) A 產(chǎn)生 5 個(gè)脂肪?；湺皇?6 個(gè)。因此，研究者通過基因工程構(gòu)建了腦膜炎奈瑟菌 LpxL 1 突變體，發(fā)現(xiàn)缺乏脂質(zhì) A 生物合成基因 LpxL 的腦膜炎奈瑟菌突變株在保持良好佐劑活性的同時(shí)毒性比野生型菌株低[82]。引入外源 LPS 修飾酶也可以改變 LPS 結(jié)構(gòu)。如在大腸桿菌中表達(dá)的幽門螺桿菌 Hp 0021（脂質(zhì) A-1-磷酸酶的結(jié)構(gòu)基因）可在其中合成單磷酸脂質(zhì) A，而不是天然二磷酸化形式，這很可能減少宿主固有免疫反應(yīng)的刺激[83]。

總之，基因工程改造后的 OMVs 有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：既可以發(fā)揮脂多糖在免疫過程中的佐劑作用，又可以通過基因操作使其融合靶蛋白，兩者均有助于增強(qiáng)免疫應(yīng)答。

6.4 OMVs 作為藥物遞送系統(tǒng)

雖然人工合成的納米材料載體（如脂質(zhì)體、聚合物膠束、金屬納米粒子等）被認(rèn)為是高效的藥物轉(zhuǎn)運(yùn)體，但是這些載體并不能進(jìn)行有效的細(xì)胞間相互作用[84]。OMVs 比這些藥物載體更有優(yōu)勢，由于其獨(dú)特的生理特性而成為高靶向的藥物遞送系統(tǒng)[85]。

有研究報(bào)道稱包含外源基因 siRNAs 的 OMVs 可以影響或控制靶細(xì)胞翻譯后水平的基因表達(dá)。從治療的角度看，OMVs 具有介導(dǎo)遺傳物質(zhì)向癌細(xì)胞轉(zhuǎn)移的能力，從而利用抗腫瘤 siRNAs 沉默靶基因的表達(dá)實(shí)現(xiàn)治療癌癥的目的。而且，miRNAs 也可用作 RNA 傳遞系統(tǒng)和 RNA 干擾機(jī)制的潛在治療工具。

研究者們將 OMVs 進(jìn)行基因和表面修飾使其以細(xì)胞特異性的方式靶向和殺傷癌細(xì)胞[86]。比如，將抗 HER2 親和體融合到生物工程細(xì)菌（大腸桿菌）OMVs 的 ClyA 上，從而把顯示抗 HER2 親和體的 OMVs 作為一種靶向配體[26]。然后將 OMVs 通過電穿孔負(fù)載小干擾 RNA（siRNA）靶向于運(yùn)動(dòng)素紡錘體蛋白。結(jié)果表明，給小鼠注射包載 siRNA 的 OMVs 可導(dǎo)致靶基因沉默并抑制 HER2 陽性腫瘤細(xì)胞生長，而且經(jīng)修飾的 OMVs 具有良好的耐受性且無明顯的毒副作用。

將 OMVs 和 miRNA 結(jié)合也可以治療癌癥（如腸癌），從自身腸道細(xì)菌中提取 OMVs，將其包裹抗腫瘤 miRNA 后，可以通過口服輸送到胃腸道的癌組織，OMVs 和 miRNA 的結(jié)合可有效抑制轉(zhuǎn)移性腫瘤細(xì)胞[83]?？傊鳛橐环N天然載體系統(tǒng)，OMVs 用于藥物遞送具有廣闊前景。

7 小結(jié)與展望

綜上所述，OMVs 的納米尺寸和雙層脂質(zhì)膜結(jié)構(gòu)使其成為一種新型的納米藥物遞送系統(tǒng)。本文討論了 OMVs 的三種可能形成機(jī)制，在形成過程中 OMVs 捕獲源細(xì)菌內(nèi)的“貨物”，并且不同“貨物”對其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用至關(guān)重要。此外，OMVs 可被抗原提呈細(xì)胞識(shí)別，從而激活宿主固有免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答，并且可通過基因工程改造促進(jìn)其與腫瘤細(xì)胞表達(dá)的目標(biāo)受體結(jié)合，遞送抗腫瘤性“貨物”（如 siRNA、miRNA 和蛋白質(zhì)等）到靶細(xì)胞中，從而導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡。而且，OMVs 還具有促進(jìn)細(xì)胞間信息交流，具有獲取養(yǎng)分、降解競爭細(xì)菌和基因轉(zhuǎn)移等作用，使其可被應(yīng)用于疫苗、佐劑、藥物遞送系統(tǒng)等領(lǐng)域。

盡管 OMVs 的發(fā)展還存在一些障礙，如關(guān)于 OMVs 的生物發(fā)生和分泌的詳細(xì)機(jī)制以及“貨物”選擇性、被宿主細(xì)胞內(nèi)化的機(jī)制等很多問題尚不清楚，但它仍有許多值得深入研究的優(yōu)勢。今后，若能累積更多與 OMVs 相關(guān)的研究信息，充分發(fā)揮其潛力，OMVs 將成為一種高創(chuàng)新技術(shù)，其應(yīng)用將發(fā)展得更廣泛、更新穎，這些在疾病治療和預(yù)防方面的應(yīng)用也將對人類的健康做出重要貢獻(xiàn)。

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李桂玲，Email：liguiling1999@163.com

2018-06-13

10.3969/j.issn.1673-713X.2018.05.012