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为打造全球ADC/RDC未来产业高地，成都医学城拟于2024年4月18日-19日举办首届未来XDC新药大会！大会以“共创偶联药物产业未来”为主题，由同写意策划，安排一场主论坛和九场主题论坛，邀请“政、产、学、研、金、媒”各领域专家，通过“成果发布、主题演讲、热点对话、表彰颁奖、展览展示”五位一体的多元化的组织形式，迸发更多XDC产业新科技、新业态、新模式，构建XDC产业全新生态，触摸医药产业未来脉动。2013年，三位“外泌体“领域的科学家荣获“诺贝尔奖”，这也让“外泌体”这个名词进入大众视角，这是一种30-150nm的纳米级的脂质结构，自身对抗衰、修复、抑制炎症、美容等都具有非常显著的功效，并且它的穿透性极强、吸收更佳、无免疫原性，是一种非常优质的“活性物质递送系统”。图1. 2013年诺贝尔生理或医学奖-外泌体本研究报告在维渡纵横发布的2022年研究报告基础上，更加系统、深入、多角度的对外泌体/细胞外囊泡领域进行研究，并分析了该领域的投资机遇与挑战。1外泌体行业概述 01递送系统的演变随着治疗方式从“小分子”扩展到包括“核酸”、“多肽”、“蛋白质”、“抗体”、“核酸”、“活细胞”，活性物质的递送和吸收能力成为了新的挑战。图2. 治疗方式的演变现代药物递送技术始于1952年，诞生了Spansule（缓释胶囊）技术，到20世纪80年代，口服和透皮制剂为小分子药物提供了长达24小时的治疗持续时间，并主导了药物递送领域和市场；1989年，基于Lupron Depot（PLGA聚合物）的批准为长效注射剂和植入剂打开了大门，并出现递送各种小分子、多肽、蛋白质的系统的百花争艳；1990年第一个Adagen（PEG化蛋白）的问世标志着聚乙二醇化药物的新纪元，在过去的30年里已开发约20种聚乙二醇化蛋白药物，该技术从1995年的Doxil（PEG化脂质体）批准开始在纳米制剂中应用，在2018年批准了siRNA药物如Onpattro（PEG化LNP）、2021年批准了mRNA药物如Comiranty（PEG化LNP）。2000年，美国政府推出了“国家纳米技术倡议”(NNI) ，被称为“纳米医学”，Mylotarg（ADC）、Doxil（PEG化脂质体）、Abraxane（白蛋白-紫杉醇复合物）成为纳米医学的典型代表；药物-聚合物复合物和偶联物中的ADC至今备受关注，2009年第一个抗体-药物偶联物Mylotarg（ADC）获批；2018年Onpattro（LNP）的获批打开了LNP递送系统的广泛应用，众多创业公司进入该领域，但还需要进一步的发展，如“内体逃逸”以实现胞质溶胶等；2017年首个眼科AAV基因递送药物Luxturna（AAV）上市，AAV等病毒递送系统进入了爆发期；2021年，exoIL-12(Exosome，外泌体）率先进入人体临床试验，标志着外泌体递送系统进入了产业化的征途。虽然该产品由于某些原因暂停，但后起之秀ExoFlo™（Exosome, 外泌体）外泌体药物已处于临床III期，外泌体作为活性物质的递送系统将开启纳米医学和细胞与基因治疗的新篇章。图3. 递送系统的演变外泌体递送系统不同于传统递送系统，包含天然外泌体和工程化外泌体：天然外泌体内部包裹了多种调节蛋白、microRNA和mRNA等天然活性物质，具有优异的治疗和美容效果，作为细胞治疗的“无细胞疗法”的重要手段。1）在医美护肤领域：ExoCoBio的干细胞外泌体已经于2018年上市销售，是世界首创将源于干细胞培养液的外泌体（ASC-EXOSOME™）成分冷冻干燥制成的产品，以具卓越的肌肤再生及抗炎效果为主要产品特征；国内“天津外泌体科技”的Y3系列美容产品已经获得欧洲的CE认证，可在欧盟进行大规模销售。2）在治疗药物领域：干细胞天然外泌体药物ExoFlo™中发现了多种蛋白和核酸物质，可替代干细胞治疗，处于美国III期临床试验；CAR-T细胞来源的EVs表达高水平的穿孔素和颗粒酶B以及CAR，有效地杀伤实体肿瘤。表1 外泌体药物ExoFlo™中发现的调节蛋白工程化外泌体是通过“基因工程”或“化学工程”对外泌体进行工程化改造以实现活性物质的靶向递送，可广泛递送小分子、多肽、蛋白、抗体、核酸等活性物质，具有增强的载药效率、靶向性、抵抗机体清除率等特点。工程化外泌体领域目前没有产品获批，作为药物治疗处于临床II期阶段，2023年3月，工程化外泌体代表企业Codiak由于产品开发失利而宣告破产保护，该领域开发具有一定挑战性。02外泌体结构及形成外泌体（Exosome）是几乎所有细胞均可释放的、直径约30-150 nm的细胞外囊泡（Extracellular vesicle, EV），由细胞内多泡体（multivesicular body，MVB）与细胞膜融合后，释放到细胞外基质中。EV可分为Exosome（外泌体, 30-150 nm）、Ectosome（核外颗粒体, 100-1000 nm）、Apoptotic bodies（凋亡小体, 50-5000 nm）三大类。Exosome由胞吐作用（exocytosis）释放，Ectosome由质膜向外出芽（Outward budding）而分泌，Apoptotic bodies在凋亡后期由程序性死亡细胞释放（图4）。图4. 细胞外囊泡亚型示意图；(Int. J. Mol. Sci. 2016, 17, 170)在经典分泌途径中，带有蛋白质货物如胞外蛋白的囊泡在高尔基体（GOLGI）中分拣和包装，将其货物运输到质膜（PM），通过与质膜融合，膜蛋白和分泌蛋白都被有效地运输到它们预定的目的地（图5）。各种类型的货物，如蛋白质、RNA等，也可以通过质膜向外出芽形成脱落的囊泡（核外颗粒体, Ectosome）方式运输到细胞外空间。货物通过细胞内吞作用（受体介导和自由摄取）摄取，形成初级内体（EE）。在初级内体（EE）中，货物要么被回收到质膜（PM），要么被封闭在多泡体（MVBs）的腔内囊泡（ILV，外泌体前体）中（图5）。外泌体（Exosome）的形成始于初级内体（EE）的膜向内出芽，随后形成多泡体（MVBs）。在胞吐途径①中，多泡体（MVBs）与质膜（PM）融合，将其内容物（外泌体，Exosomes）释放到细胞外空间，外泌体货物运送到受体细胞可以通过直接与受体细胞膜融合（Membrane fusion），胞饮作用/吞噬作用（Pino- or phagocytosis），或配体-受体结合（Receptor binding）等各种机制发生；在降解途径②中，多泡体（MVBs）被运送到溶酶体（LS）进行酶辅助降解。这一途径对于抑制激活的生长因子受体的信号传导尤为重要（图5）。图5. 不同类型EV形成通路Extracellular protein-胞外蛋白；Receptor-受体；Cargo-货物: 蛋白、RNA等；Regular protein export/secretion-调控蛋白运输/分泌；Intraluminal vesicle (ILVs)-腔内小囊泡；Exosome-外泌体；Shed vesicle/Ectosome-核外颗粒体；PM-质膜；ER-内质网；EE-初级内体；LE-次级内体；LS-溶酶体；MVB-多泡体；GOLGI-高尔基体；NUCLEUS-细胞核；Exocytic pathway-胞吐途径；Degradative pathway-降解途径；(Int. J. Mol. Sci. 2016, 17, 170)在外泌体的生成过程中，有几种蛋白密切参与，包括Rab GTPases、ESCRT蛋白，以及被用作外泌体标记的CD9、CD81、CD63、flotilin、TSG101、神经酰胺和Alix等。不同来源的细胞生成外泌体的速率、大小、组分(货物)均有异质性。外泌体腔内组分主要由mRNA、miRNA、gDNA片段、以及无数不同的蛋白质组成，这些组分类型取决于细胞的起源（图6）。图6. 外泌体的组分和鉴定外泌体作为细胞间物质交流和信号传递的途径，不同细胞间通过分泌携带有不同组分的外泌体实现通讯，这些分泌的外泌体被受体细胞吸收，通过释放内含物实现物质和信号的交流（图5）。03天然外泌体使用不同细胞来源产生的“天然外泌体”已经在医美领域实现商业化，同步也正在进行多项药物临床试验，最快已处于临床III期试验，显示出不错的安全性和有效性。布局天然外泌体的代表企业包括ExoCoBio、天津外泌体科技、佰傲医学、Direct Biologics等，这些企业将是外泌体行业最先商业化的企业。1983年，Pan和Johnstone在研究网织红细胞成熟到红细胞过程的研究里，在体外培养的绵羊红细胞培养液上清液中发现了一种从网织红细胞释放的囊泡，含有网织红细胞来源的脂质、蛋白质和酶，后来命名为“外泌体”。1996年，Raposo等发现B淋巴细胞分泌的外泌体携带MHC-Ⅱ类分子、共刺激因子和黏附因子。2007年，Lotvall和Valadi发现细胞之间可以通过外泌体中的RNA来交换遗传物质。2013年，诺贝尔生理或医学奖授予从事细胞内囊泡(外泌体)运输调控机制研究的3位科学家——James E. Rothman、Randy W. Schekman和Thomas C. Südhof，由此将外泌体研究推向了前所未有的新高潮。图7. 细胞分泌外泌体图示几乎所有类型的细胞，都可以产生并释放外泌体。根据不同生物来源分类，外泌体分为动物细胞外泌体、植物外泌体、微生物外泌体。（1）动物细胞外泌体哺乳动物细胞外泌体由几乎所有类型的“健康细胞”和“病理细胞”分泌，存在于不同的体液中，例如血浆、尿液、乳汁、唾液、羊膜、细支气管肺泡、滑膜以及腹水等。在循环外泌体中，80-90%来自血小板、淋巴细胞、树突状细胞、其他免疫细胞，通过循环系统到达其他细胞与组织产生远程调控作用。正是基于此，外泌体天然具有活性物质的递送功能（天然递送系统）和作为疾病的特异性生物标记物（诊断标志物）。图8. 哺乳动物细胞外泌体目前可通过GMP大规模生产获得动物细胞外泌体的主要包括：牛奶外泌体、人心脏祖细胞外泌体、骨髓间充质干细胞外泌体、脂肪干细胞外泌体、树突状细胞外泌体、HEK293细胞外泌体。图9. 处于临床的外泌体种类和GMP生产；（Tzu Chi Medical Journal 2020, 32, 113-120）（2）植物外泌体植物外泌体（plant exosome）的形成区域通常始于反式高尔基体或者早期内体，随后形成多囊泡内体（MVEs）或者多泡体（MVBS），并选择性地将mRNA、miRNA、其他非编码RNA等多种RNA、脂质、DNA等结合进囊泡中，最终植物外泌体与质膜结合将内含物释放。植物外泌体体积小、组织穿透性强，在不同的酸碱度和温度下都能维持较好的理化稳定性，成为经皮递送、靶向给药、基因传递等递送理想载体。目前，公开报道的植物外泌体研究包括葡萄外泌体、生姜外泌体、芦荟外泌体、人参外泌体、金银花外泌体、甘草外泌体、红景天外泌体、西兰花外泌体、葡萄柚外泌体、小麦外泌体、大蒜外泌体、蒲公英外泌体、洋葱外泌体等。研究发现，植物外泌体蕴含了植物中90%的活性成分，是植物有效成分浓缩的精华中的精华。1kg植物仅能提取1μg植物外泌体，而其活性却远高于1kg植物提取物。图10. 植物外泌体或衍生的PELNV的生物功能；（Molecular Therapy. 2021, 29, 13-31）植物外泌体含有较为丰富的miRNA，为一类长度约为22个核苷酸的内源单链非编码RNA，来自药用植物外泌体的miRNA可能作为新的生物活性成分与哺乳动物系统相互作用，外泌体作为中药活性成分的应用将越来越广泛。（3）微生物外泌体微生物外泌体的研究主要集中在细菌胞外囊泡(BEVs) ，其发现可追溯到20世纪60年代。BEVs类型多种多样，根据产生方式不同包括：革兰氏阴性细菌来源的外膜囊泡（outer membrane vesicles，OMVs）、古菌和革兰氏阳性细菌来源的细胞质膜囊泡（cytoplasmic membrane vesicles，CMVs）、外-内膜囊泡（outer-inner membrane vesicles，OIMVs）、破裂性外膜囊泡(explosive outer membrane vesicles，EOMVs）。图11. 不同的途径导致形成不同的膜囊泡类型；（Nat Rev Microbiol . 2019, 17(1):13-24.）BEVs直径范围为20-400 nm，影响多种生物过程，包括毒力因子的运输、DNA转移、噬菌体的拦截、抗生素和真核宿主防御因子、细胞解毒、细胞代谢物输出、细胞间通讯等。BEVs与哺乳动物宿主细胞的相互作用多集中在肠道微生物菌群。肠道菌群积极促进肠道和远端器官的基本功能。在肠道生态系统中，微生物群与宿主之间的双向通讯不涉及直接的细胞接触。越来越多的证据表明，细菌分泌的BEVs通过向宿主细胞运输和传递调节宿主信号通路和细胞过程的效应分子来介导菌群功能，肠道微生物群释放的BEVs可能对健康和疾病有很大的影响。BEVs可能作为预防肠道感染或炎症和免疫相关疾病的治疗、营养策略，使用分离的BEVs将可能克服在免疫缺陷个体中使用活益生菌的潜在风险。肠道微生物群组成和多样性的失衡与包括癌症、神经、代谢和免疫紊乱在内的多种疾病有关，在患者和健康人群的血液和尿液样本中发现了肠道微生物群来源的BEVs，其特征与肠道微生物组高度相关，这为诊断提供了新的策略。04工程化外泌体为了拓展其作为纳米递送系统的可能性，科学家通过生物工程、化学工程策略来设计并装载“工程化外泌体”，开发出了基于工程化外泌体的“纳米递送系统”。生物工程（Biological Engineering）通过膜结合蛋白的遗传融合引入靶向基序，如多肽、蛋白、ASO等，代表企业有Codiak、Evox、唯思尔康、恩泽康泰等。化学工程（Chemical Engineering）指通过“脂类化学反应”或“膜结合蛋白化学反应”或“脂质-脂质相互作用”安装不同的片段，如抗体、蛋白、适配体、小分子、聚合物等，代表企业有天津外泌体科技等。图12. 工程化外泌体的表面修饰方式 根据外泌体纯化前还是纯化后进行装载分为三种装载方式：内源装载 (Endogenous loading)：对来源细胞进行生物工程改造，使其分泌工程化外泌体，也称Pre production；外源装载 (Exogenous loading)：先分离纯化好高纯度外泌体，进行负载改造，也称Post production；Per production：在外泌体形成过程中，利用物理方法破坏-再造质膜而封装活性物质，挤压出细胞膜过程中装载上目标分子的“类EVs样囊泡”；图13. 工程化外泌体的装载方式；（Advanced Drug Delivery Reviews. 2021, 178: 113972.） （1）内源装载内源装载 (Endogenous loading) 是在分泌外泌体的细胞上做基因工程改造，让其产生携带目标分子的外泌体。例如，构建融合表达特定蛋白和外泌体膜蛋白的质粒，通过转染等方式，让该融合蛋白在外泌体来源细胞中大量表达，这些细胞分泌的外泌体就会携目标融合蛋白。RNA、蛋白质、核酸、各种小分子，都可以采用内源装载。不过，与外源装载相比，内源装载的实验难度更大、周期更长。图14. 内源装载方式；(Crit Rev Biotechnol. 2020, 40(6): 804-820.)（2）外源装载外源装载 (Exogenous  loading) 的常用方法有孵育、超声透化、电穿孔、脂质体融合、化学偶联(点击化学)。孵育是让待装载的分子与外泌体在一定条件下充分接触，依靠外泌体膜本身的疏水性被动完成装载。孵育法操作简单，不会破坏外泌体膜的完整性，主要适用于疏水小分子，装载效率受药物浓度影响，所需时间较长。电穿孔是通过外加电场，在外泌体膜上形成临时的亲水性孔道，增加外泌体膜的通透性，使小分子物质能够穿过孔道进入外泌体内部。主要适用于装载亲水分子，过量投入外泌体有助于提高回收率。但会引起外泌体聚集，破坏外泌体膜的稳定性，也可能导致核酸药物本身聚集导致假阳性结果。超声是利用探针超声仪对外泌体进行超声处理，使外泌体膜变形，产生瞬态小孔，增加膜的通透性，从而小分子物质扩散到外泌体中。主要用于装载亲水分子，装载后有些小分子物质也会附着于外泌体膜外侧。装载效率高于电穿孔和孵育，但对外泌体膜的损伤较大，可能导致外泌体破裂且实验重复性较差。脂质体融合外泌体是实现活性物质直接装载的一种有希望的替代方法。为了控制和改变外泌体纳米载体的生物功能，京都大学Katsura通过用冻融技术融合脂质体和外泌体的质膜从而得到杂交的外泌体。特定遗传修饰细胞分泌的外泌体与各种脂质体融合，是非常有效的膜工程方法。如Lipofectamine含有脂质亚基，可在水环境中形成脂质体并捕获核酸，带正电的脂质体表面与带负电的外泌体质膜融合，随后释放核酸完成杂交外泌体的装载。也有研究单位利用穿膜肽（CPP）转染核酸药物到外泌体中，快速简便且高效。维渡纵横认为，脂质体融合外泌体技术与LNP的四组分原理有着异曲同工之妙，为mRNA和siRNA药物的发展提供了更广阔的空间。图15. 脂质体融合外泌体；(Sci Rep. 2016, 25: 21933.)化学偶联外泌体是最具商业化潜力的新兴技术，通过“脂类化学反应”或“膜蛋白化学反应”安装多种功能性分子，如多肽、抗体、蛋白、脂质、适配体、小分子、聚合物，在外泌体上进行可控、可调节的多功能化改造。化学偶联技术可控制功能化分子在外泌体上的“装载数量”与“装载位点”，实现多种功能化分子的“多元装载”，用于靶向递送、药物示踪等。值得注意的是，外泌体偶联药物（EDC）的高效Payload装载，突破了抗体偶联药物(ADC)载药率低、安全性有限的瓶颈。根据维渡纵横统计，天津外泌体科技有限公司(简称“天津外泌体科技”)可能是国内唯一掌握该技术商业化的公司，根据已发表文章显示其药物装载率达92.3%、溶解性提高71.4倍、半衰期提高36.2倍、药峰浓度提高3倍、 口服相对生物利用度提升2.6倍；装载Herceptin抗体的外泌体呈现靶向效果相比对照组提升174.5倍。图16. 外泌体化学偶联技术05外泌体的功能不同的细胞通过分泌携带不同组分的外泌体实现细胞间通讯，这些外泌体被受体细胞吸收，通过物质交换或释放内含物实现物质和信号的交流。外泌体与受体细胞的信息交流可能通过以下四种途径实现：1）外泌体表面膜蛋白被目的细胞表面受体识别，激活靶细胞；2）外泌体在蛋白酶作用下产生的表面膜蛋白碎片作为目的细胞表面受体的配体；3）外泌体脂膜与目的细胞膜融合，将蛋白质和 RNA等内容物释放进去；4）目的细胞通过胞吞的形式摄入外泌体。经由以上几种途径，外泌体将其携带的生物信息运输到靶细胞或经体液运输而被远端组织细胞摄取，进而影响目的细胞的基本功能和基因表达，这些外泌体参与了一系列生理和病理过程，如繁殖和发育、抗原呈递、免疫调节、组织愈合、感染、代谢和心血管疾病、神经退行性疾病、癌症发生发展等。2外泌体的商业应用 外泌体在美容抗衰、药物治疗、递送载体、体外诊断和科研试剂方面有着广阔的应用前景，其中美容护肤抗衰产品已率先实现了商业化。本章将详细阐述：天然外泌体疗法、工程化外泌体递送、外泌体偶联药物(工程化外泌体)、医疗美容与护肤、体外诊断早筛的商业化应用。01天然外泌体疗法干细胞由于其旁分泌机制发挥治疗作用成为再生应用中最流行的外泌体细胞源。间充质干细胞、胚胎诱导的多能干细胞、组织特异性干细胞、初级前体和成熟细胞等分泌的外泌体都有案例成功应用于再生治疗中。同时，科学家也发现免疫细胞来源和肿瘤细胞来源的外泌体可用于肿瘤免疫治疗和开发肿瘤疫苗。表2. 天然外泌体疗法全球临床进展（1）肺部感染和ARDS治疗2021年3月，美国FDA批准Direct Biologics公司的干细胞外泌体药物ExoFlo™的IND申请，顺利进入临床I/II期试验。它是从人骨髓间充质干细胞中分离出来的细胞外囊泡型生物产品——外泌体，首发适应症为治疗中度至重度新型冠状病毒感染和急性呼吸窘迫综合征(ARDS)。根据Direct Biologics公司披露，ExoFlo™的II期临床没有出现不良事件(AE)和重大不良事件(SAE)；ExoFlo-15ml组的死亡率具有统计学意义上的降低，与安慰剂组相比，在18-65岁的呼吸衰竭患者中，绝对和相对风险分别降低了30.8%和61.6%；在18-65岁的ARDS患者中，死亡的绝对风险和相对风险分别降低了41.9%和57.7%。2022年7月，ExoFlo™进入临床III期试验，2023年1月，ExoFlo™完成了400例患者的临床III期临床入组，是美国FDA首次批准应用干细胞外泌体用于疾病治疗的重大里程碑。ExoFlo™除了新冠感染治疗和ARDS适应症外，其他适应症包括克罗恩病、肠易激综合征、溃疡性结肠炎、器官移植排斥、下腰痛，处于临床I期试验阶段。Direct Biologics公司认为ExoFlo™的成功源自公司的cGMP放大工艺和无菌工艺获得了超纯无菌外泌体；每毫升可提供超过100亿个外泌体带来了优异的功效；完美的质量控制使每一瓶外泌体都具有质量一致性。图17. ExoFlo产品西比曼的haMPC-Exos用于肺部感染处于IIT研究，入组了60例志愿者，正在瑞金医院开展（NCT04544215）。肺损伤相关实验研究表明，干细胞外泌体具有积极的治疗作用。Vitti Labs的外泌体药物EV-Pure用于治疗肺纤维化和女性生殖障碍/原发性卵巢功能不全适应症已经于2022年10月进入临床I期（NCT05387239）。（2）心血管疾病治疗干细胞外泌体的心脏保护机制已成为研究热点，越来越多的研究证实，干细胞外泌体具有与干细胞相似的心脏保护功能，能显著提高心肌细胞的存活率、抗心肌细胞损伤、促进新生血管形成、改善心脏功能、抗炎、抗心肌细胞凋亡、促进心肌细胞再生。外泌体具有较好的稳定性，较少引起受体细胞的突变以及免疫排斥反应，有望成为治疗心血管疾病的有效方法。间充质干细胞外泌体在治疗心血管疾病如心肌梗死和心力衰竭方面具有巨大的潜力。《Stem Cells journals》发表了相关综述，讨论了间充质干细胞外泌体促血管生成、增强其生物活性改善心脏组织修复的方法。2022年4月，由Tehran University of Medical Sciences发起的Mitochondria and MSC-derived exosomes用于治疗心肌梗塞的临床试验正式开展，入组了20例志愿者来评估疗效（NCT05669144）。间充质干细胞外泌体在缺血性心脏病中具有很好的疗效。发表在《BioMed Res》杂志的研究发现，间充质干细胞外泌体的注入抑制了缺血性心脏病疾病模型大鼠的心脏的纤维化和炎症反应，并且明显改善了心脏的功能。2021年9月，伊斯法罕医科大学的最新临床研究（NCT03384433）通过5例患者探索了携带miR-124的间充质干细胞外泌体对缺血性心脏病的临床治疗作用。（3）肝肾损伤治疗肝脏疾病相关实验研究表明，干细胞外泌体具有保护和治疗作用，Du等研究证明干细胞外泌体通过激活SPhks和s1p信号通路保护肝脏免受肝缺血/再灌注损伤，促进细胞增殖；Li等研究发现干细胞外泌体可以通过抑制肝细胞上皮间充质细胞的转移和胶原蛋白的生成来改善肝纤维化。肾损伤相关实验研究表明，外泌体中携带的miRNA和蛋白能够减轻肾缺血/再灌注损伤，减少细胞凋亡，促进细胞增殖，从而修复肾损伤。2022年4月，ILIAS Biologics公司的外泌体药物ILB-202进入了临床I期，靶向NF-κB用于治疗急性肾损伤。图18. ILB-202机制（4）眼科治疗外泌体可在泪液、房水、玻璃体液、血液等眼部体液中稳定存在，在调节眼部细胞迁移、增生、凋亡、免疫反应、血管生成等方面发挥重要作用，与角膜损伤、糖尿病视网膜病变、年龄相关性白内障、青光眼、年龄相关性黄斑变性、葡萄膜黑色素瘤等眼病关系密切。Erciyes University的治疗产品Wharton jelly derived mesenchymal stem cell exosomes处于II/III期临床（NCT05413148），用于治疗视网膜色素变性。该研究于2022年8月开始，入组135例志愿者。原生生物的间充质干细胞外泌体PSC-MSC-Exo处于IIT研究，用于治疗干眼症。中山大学脐带来源间充质干细胞来源的外泌体也处于IIT研究用于治疗干眼症。（5）肿瘤治疗肿瘤细胞来源的外泌体通常包含一些肿瘤抗原，可以使抗原递呈细胞激活，故而外泌体可用于肿瘤疫苗的开发，且一些研究发现此类肿瘤疫苗具有很好的可行性和安全性。医药魔方数据显示，复旦张江的Chimeric exosomal tumor vaccine（嵌合外泌体肿瘤疫苗）目前处于临床I期研究，用于治疗膀胱癌。图19. 外泌体在肿瘤免疫中的功能免疫细胞来源的外泌体能够介导和调节机体对肿瘤的免疫反应，外泌体在肿瘤免疫治疗方面的潜力受到广泛关注。树枝状细胞（DC）产生的外泌体包含大量的MHC-多肽复合物和免疫刺激相关的分子，能够激活相关的T细胞，介导体内抗肿瘤应答，在多个临床试验中表现出良好的抗肿瘤疗效。CAR-T细胞来源的EVs表达高水平的穿孔素和颗粒酶B以及CAR，诱导表达其同源抗原的肿瘤细胞死亡，EV由于体积小，能够跨越生物屏障，可以有效地穿透实体肿瘤，该文章CAR-T-Derived Extracellular Vesicles: A Promising Development of CAR-T Anti-Tumor Therapy发表于《Cancer》（Cancers 2023, 15(4), 1052）。图20.  T淋巴细胞衍生的细胞外囊泡参与免疫反应（6）软骨损伤治疗骨关节炎是临床常见病，以关节软骨损伤、软骨下骨硬化、滑膜炎症等为特征。近年来大量研究表明，干细胞外泌体具有抗炎、免疫调节、促进组织修复和再生等作用，是治疗骨关节炎和软骨损伤的新疗法，不同干细胞来源的外泌体对骨关节炎均能起到保护和治疗的作用。SF-MSC-EX用于治疗软骨损伤处于临床II期试验阶段（ NCT05261360），该试验于2022年3月开展，入组受试者30例。Cells for Cells的CelliStem OA-sEV处于临床I期，用于治疗膝骨关节炎。四川大学华西医院的Autologous AdMSC-Exo治疗骨关节炎已开展IIT研究。（7）其他治疗干细胞外泌体可以用于治疗脑卒中、糖尿病、卵巢早衰、克罗恩病、肠易激、皮肤相关疾病、移植物抗宿主病、伤口愈合等疾病。02工程化外泌体递送外泌体的作用不断被发掘，广泛作为药物、医美护肤、疫苗的递送载体。外泌体载体作为“新型纳米递送系统”，综合了细胞药物递送和纳米技术的优势，一经发现就备受学术界和工业界关注。外泌体作为递送载体具有诸多优势：a. 具有天然的靶向能力，通过工程化修饰，可靶向到特定的组织和器官，解决传统递送系统难以解决的靶向问题；b. 无免疫原性，包裹的核酸药物不易降解，降低药物全身暴露毒性；c. 外泌体是纳米级的，并携带细胞表面分子，具有克服生物屏障的能力；d. 可跨越血脑屏障，实现颅内药物递送；e. 奶源外泌体可将易降解药物制成口服制剂；f. 外泌体更容易储存；g. 作为天然纳米颗粒可降低安全风险。科学家通过内源装载或外源装载的技术手段（1.4 工程化外泌体），构建工程化外泌体，装载递送蛋白类、核酸类、多肽类分子实现创新药和疫苗（1类新药）、装载小分子化学药或中药有效成分实现老药新用（2类新药/505b2），提高患者用药效率、降低用药频率、联合用药提升治疗效果、减少全身暴露的副作用，是全球给予厚望的下一代革命性纳米递送载体。截至目前有5个工程化外泌体药物进入临床试验，1个处于IIT研究（表3）。表3. 工程化外泌体全球临床进展（1）装载蛋白CovenD24（也称EXO-CD24）由OBCTCD24 Ltd和Elpen Pharmaceutical Co. Inc.联合研制，用于抗新冠肺炎，共计开展了一个临床I期试验和4个临床II期试验（NCT04969172、EudraCT2021-002184-22、EudraCT2021-004259-17、NCT04902183、NCT04747574），先后共入组了526例志愿者，取得积极成果，超过90%的参与试验的新冠重症患者在5天内治愈出院。CovenD24是一种以外泌体为载体、内含CD24蛋白的药物，CD24主要通过与特定细胞受体结合，能够抑制免疫反应及细胞因子释放，抵抗COVID-19。但目前CD24这一靶点尚无新药获批，默沙东以4.25亿美元预付款收购的CD24-Fc融合蛋白药物（MK-7110）终止了新冠肺炎的临床III期试验，实体瘤适应症正在开展临床I/II期试验。所以CovenD24选择CD24或具有较大研发风险。图21. CD24/Siglec-10信号通路CD24与巨噬细胞上的Siglec-10互相作用，可抑制巨噬细胞对肿瘤细胞的吞噬，敲除CD24或Siglec-10，将促进巨噬细胞对肿瘤细胞的杀伤作用。CD24被认为是一种新型肿瘤免疫靶点，与明星分子CD47一样，也是一种肿瘤细胞“别吃我”信号蛋白。exoIL-12™和exoSTING™由Codiak BioSciences研发，是基于该公司工程化外泌体技术平台engEx™ PLATFORM开发的两款产品，也是全球最先进入临床的工程化外泌体递送药物。该平台使用PTGFRN和BASP1作为支架蛋白，将靶向配体或治疗分子安装到外泌体的表面PTGFRN蛋白上或腔内BASP1蛋白上，达到运输至靶组织靶细胞和治疗疾病的作用。图22. engEx™ PLATFORM外泌体递送平台exoIL-12™是一种外泌体治疗候选药物，通过外泌体支架蛋白PTGRFN在表面展示完全活性形式的IL-12。回溯历史，白介素类产品通过激活T细胞和NK细胞具有强大的抗肿瘤免疫反应，但由于无法在局部持续保留、全身暴露引起严重不良事件，导致多个临床试验失败，特别是在刚刚过去的2022年，所以Codiak在外泌体全新领域再叠加风险极高的IL-12或将带来较大的研发风险。小贴士：白介素临床失败案例2009年11月，罗氏的重组IL-12（Ro24-7472）宣告II期临床试验失败；2022年3月，BMS与Nektar合作开发的IL-2受体激动剂NKTR-214联合Opdivo治疗黑色素瘤的III期临床试验宣告失败；2022年8月，Moderna停止开发靶向IL-2的治疗自身免疫性疾病的mRNA药物mRNA6231；2022年8月，Codiak宣布暂停推进exoIL-12™的II期临床试验，具体原因未披露；2022年9月，红细胞治疗先驱Rubius首发的两个产品RTX-224（IL12/4-1BBL）、RTX-240（IL15/4-1BBL）也是触碰了白介素的魔咒宣告I期临床试验失败并破产清算；2022年10月，赛诺菲宣布终止偏向性IL2疗法SAR444245的II期临床试验；2022年11月，IL-2/IL-15激动剂NL-201宣布临床I期失败，Neoleukin公司裁员70%；2023年1月，默克转让IL-12类似物M9241给PDS Biotechnology。该分子于2011年进入临床I期，至今已开发12年，仍处于临床II期试验，可见白介素类产品开发的难度之大；2023年2月，阿斯利康放弃IL-12产品MEDI9253的推进。exoIL-12™适应症为皮肤T细胞淋巴瘤（CTCL），给药途径为瘤内注射。2020年12月，Codiak公布临床Ⅰ期试验达到了主要终点，55例健康志愿者中显示出良好的安全性和耐受性，没有局部或系统治疗相关的不良事件，也没有检测到IL-12的全身性暴露。2022年6月，Codiak公布CTCL试验部分，2例患者均得到治疗，每位患者在多个肿瘤病变处接受了20余次exoIL-12注射（6.0 μg），治疗时间大于6个月，未观察到3级及以上治疗相关不良事件。患者001表现出部分缓解，疾病负担减少61%，注射和未注射的所有皮肤病变CAILS评分的改善范围为20-80%，治疗医生认为不需要再注射。患者002注射了20次，疾病负担降低了43%，注射和未注射的所有病变的CAILS评分均有30-50%的改善。披露数据结果的同时宣布将于2023年第一季度启动II期试验，但2022年8月公司突然公告暂停exoIL-12™的临床II期，具体原因未披露。图23. exoIL-12™的结构exoSTING™是将STING激动剂纳入外泌体腔内，同时在外泌体表面表达高水平的PTGFRN蛋白，以促进肿瘤抗原提呈细胞的特异性摄取。该产品依然通过瘤内注射方式治疗头颈部鳞状细胞癌、三阴性乳腺癌、甲状腺间变性癌、皮肤鳞状细胞癌，2022年9月完成27例志愿者参与的临床I/II期试验。在所有剂量队列中，exoSTING耐受性良好，未观察到三级或更高级别的剂量限制毒性或治疗紧急不良事件，但在3例患者中观察到与治疗相关的不良事件(TRSAE)——2例二级细胞因子释放综合征、1例一级发热。在注射肿瘤和远端非注射肿瘤中观察到抗肿瘤活性的迹象。数据支持将exoSTING推进到II期临床，特别是在早期疾病中，与免疫治疗结合可能疗效增强。公司计划2023年第一季度启动临床II期试验，但2022年8月公司突然公告暂停exoSTING™项目。图24. exoSTING™的结构（2）装载核酸exoASO™-STAT6是在外泌体表面装载了针对STAT6转录因子的反义寡核苷酸(ASO)，同时在外泌体表面表达高水平的PTGFRN蛋白以促进选择性靶向M2极化肿瘤相关巨噬细胞的摄取。该产品适应症为晚期肝细胞癌(HCC)、胃癌转移至肝脏、结直肠癌转移至肝脏，给药方式为静脉注射，处于临床I期阶段，入组30例志愿者，暂无临床数据披露。图25. exoASO™-STAT6的结构（3）装载小分子将小分子药物装载于外泌体有利于提高药物的稳定性、溶解度、生物利用度、靶向性等, 增强药物的有效性和安全性。小分子既可以装载在外泌体内部，也可以装载在外泌体表面，但需要筛选一些适合装载的小分子，方法有共孵育、挤压、超声、反复冻融、微流控、供体细胞共培养和再分泌以及下文提到的外泌体偶联药物。目前已经有研究团队研究了外泌体装载紫杉醇、阿霉素、紫草素、青蒿琥酯等分子，表现出优异的效果，为后续新药的开发奠定了坚实基础。图26. 牛奶外泌体-阿霉素的内部装载；（Journal of Extracellular Vesicle, 2021, 10 (13): e12163）（4）口服给药牛奶是外泌体的可扩展来源，含有来自多种细胞来源的丰富外泌体，已经证明牛奶外泌体(MEs)是进化上保守的细胞外囊泡(EV)，具有良好的稳定性和低免疫原性，显示出优异的跨物种耐受性。牛奶外泌体可以在胃中的强酸性条件和肠道中的降解条件下存活，保持结构的完整性，从而在局部或运输到循环系统后发挥作用。牛奶外泌体穿越胃肠道屏障的能力使其成为一种有前途的口服给药工具，已被广泛接受为运输多种生物分子和化疗药物的有前途的口服药物载体。2023年3月11日，天津外泌体科技（Tingo Exosomes Technology Co., Ltd）开发出mRNA-牛奶外泌体新型口服递送系统，相关研究成果于发表于《Vaccines》。牛奶外泌体能够保护mRNA免受消化道酶和pH值变化等因素影响，基于这些特性，天津外泌体科技研发团队开发出高效mRNA-牛奶外泌体新型口服疫苗，初步实现SARS-CoV-2 RBD mRNA的口服递送。图27. mRNA-牛奶外泌体新型口服疫苗；（Vaccines 2023, 11(3), 673）03外泌体偶联药物2021年7月26日，Nature子刊Nature Biomedical Engineering在线刊发了中科院魏炜教授团队联合首都医科大学陶勇教授团队和昆士兰大学余迪教授团队共同署名文章，开发出外泌体偶联VEGF单抗，利用Treg来源的外泌体(rEXS)为载体，通过基质金属蛋白酶(MMP)敏感肽段(cL)连接VEGF抗体(aV)，创建了rEXS-cL-aV体系。当玻璃体腔注射后，利用rEXS向炎症部位的趋化性，携带aV富集于眼底新生血管病灶，随后利用病灶部位高表达的MMP酶解敏感肽段cL并释放aV，在小鼠模型中证明其潜在成药性，疗效显著优于VEGF单抗，具备强大的市场潜力。图28. 外泌体偶联VEGF单抗；(Nat Biomed Eng. 2021, 5(9): 968-982)天津外泌体科技自主研发的“EXC外泌体生物靶向药物递送平台”（Exosome-Xenobiotic Conjugation）已经实现Her2抗体负载的外泌体靶向递送，外泌体对Her2抗体的负载阳性率高达76%，抗体负载后的外泌体在37℃与4℃下被Her2阳性细胞摄取率分别高于对照组阴性细胞6.3倍与174.5 倍。除了偶联抗体，天津外泌体科技使用小分子青蒿琥酯作为模型药物，实现了超过90%的装载率和包封率，每个外泌体可装载超过7×10E5个青蒿琥酯分子，实现了毫克级药物装载。该公司利用EXC平台设计并制备了首个EDC（Exosome-Drug Conjugation）模板药物，外泌体表面化学偶联抗体和小分子，突破ADC药物载药率低、安全性有限的瓶颈。图29. EDC相对ADC的潜在优势04医疗美容与护肤“外泌体/细胞外囊泡”携带原细胞分泌的蛋白质、活性因子等高生物活性物质，激活细胞再生功能，渗入皮肤后释放囊泡包裹的营养物质，持续滋养，调整细胞微环境，增强细胞活力，进而促进细胞迁移，促进胶原蛋白及弹性修复损伤、细胞再生，恢复皮肤年轻态，在医疗美容与护肤品领域的应用非常有潜力。韩国ExoCoBio（ASCE+™、EXOMAGE™ 和 CELLTWEET™）、佰傲医学（芙媄逸、绽媄娅、秘零）、远想生物（凝光E.R.T）、三禾医疗（奥永丽）、捍马医疗（奥本源）、天津外泌体科技（牛奶外泌体原料+Y3）、娇韵诗（光芒小瓷瓶）等公司的产品已陆续实现商业化落地。图30 ExoCoBio外泌体美容护肤品的机制（1）皮肤修复2019年，ExoCoBio在Stem Cell Research and Therapy上发表了一篇科学论文，证明干细胞来源的外泌体可以显著改善“特应性皮炎”，抑制多种炎症靶点，促进伤口愈合，在世界上属首次系统化的报道。研究表明，干细胞具有旁分泌的特性，能够修复损伤组织、促进细胞生长及调节免疫反应，其分泌的外泌体作为细胞分泌的关键一环，可以通过大部分毛细血管到达远处损伤部位，并且可以与现有已知活性药物进行组合，增强疗效，促进炎症消除和伤口愈合。“ASCE plus-SRLV”是世界首创将源于干细胞培养液的外泌体（ASC-EXOSOME™）成分冷冻干燥制成的产品，以具卓越的“肌肤再生”及“抗炎”效果为主要产品特征。产品组成为含有冷冻干燥的外泌体及多种有效成分的粉末安瓶及液态安瓶，使用时将两种安瓶混合后使用。ASCE plus外泌体可以减少55%的炎性细胞因子，促进7倍的胶原蛋白合成，以及增加3倍的弹性蛋白合成，达到皮肤修复再生、延缓衰老、改善痘肌、炎症等作用，从而全方面改善皮肤问题。2021年6月，ExoCoBio公司与biobijou公司合作进入中国市场。图31. 美容产品ASCE+2021年3月，梅奥诊所开展了一项《A Phase I Open-Label Trial to Determine the Safety of PEP on a Skin Graft Donor Site Wound》研究，入组了37例受试者，确定一种被称为PEP（一种源自美国人的聚集血小板的血液制剂）的生物制剂在有皮肤移植供体伤口的人中的安全性（NCT04664738）。（2）延缓衰老2019年，美国约翰霍普金斯大学科研团队研究发现，高度纯化的诱导多能干细胞来源的外泌体（iPSCS-EXO）用于培养活性氧（ROS）水平升高的衰老间充质干细胞时， 衰老间充质干细胞的ROS水平降低，衰老表型减轻。因此，来自人类干细胞的外泌体可以缓解干细胞在培养中的老化（Stem Cells. 2019, 37(6):779-790.）。2020年7月7日，英国伦敦玛丽皇后大学Ana O’Loghlen 团队在《Cell Metabolism》（IF=21.567）发表了“Small Extracellular Vesicles Have GST Activity and Ameliorate Senescence-Related Tissue Damage”。研究指出，年轻细胞分泌的细胞外囊泡（sEV）可以通过减少氧化损伤来改善老年个体细胞的衰老，揭示了外泌体通过自身GST活性调节GSH/GSSG而影响细胞和器官的ROS积累，从而调控衰老表型。近期，该研究在《Nature Reviews Molecular Cell Biology》杂志（IF=55.47）上进行了Highlight推荐（Cell Metab . 2020, 32(1): 71-86.）。2022年，Science Advances杂志上发表一篇文章，用来自年轻动物的脂肪间充质干细胞(ADSC)的小细胞外囊泡(sEV)治疗老年动物，发现通常随着衰老而改变的几个参数有所改善，例如运动协调性、握力、抗疲劳性、毛皮再生、肾功能、虚弱（Sci Adv. 2022, 8(42): eabq2226）。图32. 外泌体的抗皮肤衰老作用（3）敏感肌修复据中山大学附属第三医院皮肤科副主任郑跃介绍，该院皮肤科从 2020年10月开始到2021年7月完成了一项临床试验，招募了44例不同类型皮肤敏感的患者，用涂抹式的外泌体舒缓修复敏感性皮肤。临床研究初步显示，外泌体对皮肤屏障有较好的修复作用，它对敏感性皮肤，特别是有红斑或者是有红区炎症的敏感性皮肤有较好的治疗效果，也就是反映了外泌体的抗炎作用。郑跃表示，临床试验结果认为，外泌体作为皮肤修复的手段之一，可以单独使用或根据皮肤状态和需求联合功效性护肤品、玻尿酸、光电等其他医美手段一同使用。中山大学附属第三医院皮肤科主任赖维认为：外泌体免疫原性低，还含有抗炎成分等，除了修复敏感肌，还有抗衰老和皮肤美容的功能，可以满足敏感肌和衰老肌肤的修复、抗炎、舒缓及皮肤活力再生。在科罗拉多州丹佛市举行的2022年美国皮肤外科学会（ASDS）上，梅奥诊所的Saranya Wyles 医学博士团队公布一项外泌体美容研究，招募了56名患者，平均年龄为 54岁，将外泌体产品应用于患者面部，6周后，面部发红的状况得到改善、血红蛋白过程改善 92%、不同年龄组的脉管系统也有所改善。特别是40多岁、50多岁和60多岁的患者，在发红和皮肤老化方面得到了持续改善。（4）美白淡斑娇韵诗参与的一项发表在Nature子刊上的研究发现：角质细胞释放的外泌体可以调节黑色素细胞的色素沉着，这种外泌体会携带有能力调节色素沉着的微小RNA与黑色素细胞进行交流。基于这项研究，娇韵诗发现了能够通过抑制外泌体中包含的信息来发挥美白淡斑效果的光滑金虎尾果提取物。目前，光滑金虎尾果提取物已在娇韵诗护肤品中使用，即娇韵诗旗下的美白产品光芒小瓷瓶的主打美白成分之一（Nature Communications. 2015, 24(6), 7506)。（5）生发法国化妆品原料商Silab与法国国家健康与医学研究院INSERM合作的研究发现，成纤维细胞外泌体在毛发生长中具有关键作用：真皮与毛囊之间的外泌体通讯是毛发生长的一条值得关注的生物学通路，来自成纤维细胞的外泌体能促进Norrin（一种能激活参与毛发生长的β-连环蛋白通路的配体）的分泌。Silab据此推出了一款能够作用于“真皮和毛囊之间的外泌体通讯系统”的天然生发成分HAIRGENYL®酵母提取物。2022年4月，韩国外泌体生物技术公司ExoCobio推出ASCE plus-HRLV，这是世界上首个基于外泌体的防脱生发产品。图33. ASCE plus防脱和抗皮肤衰老/抗炎作用;（Cells. 2020, 9(5): 1157.）05体外诊断/早期筛查外泌体可在多种体液（例如血液、尿液、唾液、脑脊髓液）中检测到，其结构较为稳定、内容物丰富，携带大量特异性细胞因子、功能性mRNA、生长因子、脂类物质等参与细胞间物质运输和信息传递，与多种疾病的发生和发展过程密切相关。特定的蛋白质、核酸、信号分子、脂质等可反映细胞水平的异常，可被用作疾病诊断的无创或微创生物标志物。作为新兴体外诊断技术，在肿瘤肿瘤及其他多种慢性疾病的筛查和诊断等领域应用前景巨大。（1）肿瘤外泌体已成为继循环肿瘤细胞（CTC）、循环肿瘤DNA（ctDNA）后液体活检领域研究的热点。相较于CTC、ctDNA两种检测方式，外泌体检测具有样本形式丰富、内含物更稳定两大优势，更易得到理想的检测浓度。图34. 外泌体应用于肿瘤早筛的检测流程（2）中枢神经系统外泌体作为一种由细胞分泌的、能够通过全身循环和局部扩散作用介导细胞间信息交流的载体，对CNS疾病的发生发展和传播以及治疗都有着重要的作用。外泌体源性miRNA能通过血脑屏障，稳定且不易被降解，敏感性高，有望成为CNS疾病早期诊断指标；但是，需要提高脑脊液或血液样本外泌体的获取效率和分离纯化，减少外泌体在提取过程中的分解。此外，外泌体在CNS疾病的发生、发展以及参与疾病的机制等尚需进一步研究。（3）感染疾病外泌体参与细胞间信号传递、凝血、炎症和细胞内稳态等多种生物学过程影响感染性疾病的发生发展。越来越多的研究表明外泌体与感染性疾病的关联性，外泌体可能被用作感染性疾病的生物标志物，具有预防感染的可能性，多项研究表明外泌体可作为细菌感染、病毒感染（HIV、肝炎病毒、呼吸道病毒）及其它感染性疾病诊断标记物，揭示外泌体能够为感染性疾病的诊断、治疗及预防提供新思路。（4）心血管疾病心血管疾病诊断的生物标志物主要是对已知心肌蛋白的靶向分析，肌酸激酶同工酶、肌红蛋白及肌钙蛋白等生物标志物目前已广泛应用于临床。肌钙蛋白是急性心肌梗死诊断的金标准，但对其他心血管疾病的诊断缺乏特异性。外泌体的成分和生物学内容物对细胞激活和损伤具有特异性，它们具有作为心血管疾病诊断和预后生物标志物的潜力。由于有些外泌体是在特定的应激条件或损伤条件下形成，因此循环系统中的外泌体逐渐被认定是心血管疾病的生物标志物的候选者。近年来研究发现外泌体miRNAs参与心血管疾病的生理和病理机制及外泌体miRNAs的临床应用已成为心血管疾病诊断研究的前沿和热点外泌体miRNAs作为急性心肌梗死、慢性心力衰竭和冠状动脉疾病等心血管疾病新的诊断性生物标志物有很好的研究前景。（5）呼吸系统疾病外泌体miRNA在呼吸系统疾病的疾病标志物研究中有着广泛的应用，外泌体miRNA在特发性肺纤维化、慢阻肺、肺结核及哮喘等呼吸系统疾病的发病机制中具有重要意义，且它们具有非免疫原性和快速提取的特点，因此，外泌体miRNA有希望作为肺部疾病的一种新的诊断和治疗的生物标志物。3外泌体的生产与质控 外泌体行业已经到了大规模产业化的前夕，规模化生产和质量控制成为非常重要的一环。01生产工艺产量低、回收率或纯度低、靶向特异性差，使得外泌体的大规模生产仍是阻碍其发展的主要瓶颈之一。实验室阶段的外泌体生产具有一定的局限性，一些开放性操作拓展至放大生产时会导致一系列挑战，因此需要一些创新性的技术来衔接，以支持更大规模的生产需求。图35. 外泌体实工业化生产外泌体的生产流程包括：外泌体的获取(生产)、分离、纯化、制剂。如果是外源装载外泌体还需要经过工程化后再纯化，再制备成相应制剂。（1）外泌体的生产来源于干细胞和293细胞等动物细胞外泌体的收获需要先进行大规模细胞培养，以生产获得含有外泌体的原料。牛奶外泌体的收获不需要细胞培养，直接从新鲜牛奶中即可获取，是一个高效、大量获取外泌体的来源，最容易产业化。植物外泌体需对植物进行提取获得外泌体原料。• 干细胞外泌体的获取干细胞是一种“贴壁依赖细胞”，具有贴壁依赖性，在二维表面上如T型方瓶、烧瓶、多层细胞工厂等培养系统已经相当成熟，但不足以满足未来商业化可行性的需要。贴壁细胞培养平台扩大生产的技术要素主要集中在最大化培养表面积上， Cytiva推荐基于3D微载体贴壁悬浮培养的工艺。微载体（Microcarrier）培养系统是贴壁培养和悬浮培养相结合的一种操作单元，具有比表面积大、允许环境参数监控、方便取样、易于放大、可在无蛋白水解酶的作用下实现细胞迁移等优点，既解决了2D贴附培养技术中的空间问题和在线监控问题，又解决了悬浮的均质问题。图36. 干细胞3D微载体培养生产外泌体来自马萨诸塞大学医学院的研究人员开发了一种稳健可放大的符合GMPs的间充质干细胞生产外泌体的方案，即生物反应器中基于3D微载体进行贴壁依赖性细胞培养并结合切向流过滤（Tangential Flow Filtration，TFF），使外泌体的产量提高了140倍，在治疗性siRNA转移至原代神经元的能力上具有7倍的活性。在搅拌式生物反应器（SR）中使用微载体悬浮培养，可明显增加"贴壁依赖细胞"的培养效率及外泌体产量，适用于中试和大规模生产，但保持细胞和外泌体的表型不发生改变方面也存在挑战。当细胞从静态平面培养转移到动态3D环境时，搅拌和通气引起的剪切应力可能导致细胞及外泌体表型改变。有报道称，在转速为180 rpm生物反应器中培养T淋巴细胞引起IL-2受体下调，细胞扩增减少。剪切应力可诱导间充质干细胞p38丝裂原活化蛋白激酶和细胞外信号相关激酶的机械转导途径，导致成骨分化，进而改变外泌体表型。此外，限制高剪切动态系统中的细胞死亡以最大限度减少凋亡小体杂质至关重要。• HEK293细胞外泌体的获取HEK293细胞是一种悬浮适应细胞，在病毒载体（如LV、AAV）的生产中被广泛使用，其无血清悬浮培养工艺已相对比较成熟。搅拌式生物反应器（SR）尤其适合悬浮适应细胞的外泌体生产，与其他悬浮适应的细胞系相比，HEK293细胞具有明显的结团倾向，通过使用抗结团剂纠正细胞的结团现象，可使细胞生长得到明显改善，单位体积外泌体产量提高8倍。• 牛奶外泌体的获取牛奶外泌体需从新鲜牛奶中提取制备，采用超速离心法(UC)或多种化学前处理方法去除乳蛋白，切向流超滤技术(TFF)进一步去除残留的乳蛋白，实现牛奶外泌体样品的初纯与浓缩。• 植物外泌体的获取植物外泌体与其他外泌体的提取方式类似，可适用如超速离心法、免疫亲和捕获法等传统分离方法；但由于植物细胞存在细胞壁和机械组织，必要时也可以考虑纤维素酶解等辅助手段。例如浆果类植物，如番茄、荸荠等富含水分，仅需通过传统的机械粉碎结合已有的外泌体提取技术即可实现对外泌体的有效提取。而对于非浆果类植物，如人参、田七等块茎类药用植物，外泌体直接提取较为困难，需采用酶解等样品前处理手段。（2）外泌体的分离纯化外泌体分布在极其复杂的体系中，单一方法很难获得高纯度的外泌体，需要利用外泌体的不同物理化学和生化特性进行多方法的联合，这使得高产量的外泌体分离纯化非常具有挑战性。对于外泌体的分离纯化，可以通过确定的程序，超速离心法、超滤法、免疫亲和层析、基于电荷中和的聚合物沉淀法、尺寸排阻色谱、微流体技术、切向流过滤来完成产品的分离纯化（Theranostics 2020; 10(8):3684-3707）。• 超速离心法超速离心法可分为“密度梯度离心法”和“差异超速离心法”两大类，该方法是公认的外泌体分离金标准方法。超速离心法需要昂贵的设备和训练有素的技术人员，特别是对于梯度超速离心。同时，分离的外泌体的结构和生物学功能可能会受到长时间的超离心力的影响，不利于下游应用（例如样品中的高水平蛋白质聚集体和脂蛋白污染不利于外泌体的功能研究和药物开发），超滤和尺寸排阻色谱法可以弥补此类问题。• 超滤法超滤可以使用具有不同分子量截止值（MWCO）的超细纳米过滤膜从样品中分离细胞外囊泡，并通过大小区分外泌体和核外颗粒体。与超速离心方法相比，大大缩短了处理时间并不需要特殊设备。重要的是，通过轻松调整滤光片大小，超滤允许研究人员对具有定义粒径的细胞外囊泡（包括外泌体）的特定亚群进行分类。该方法包括串联配置的微滤器和顺序超滤两种。图37. A.微滤器；B. 顺序超滤运行模式包括直流过滤（DFF）或切向流过滤（TFF）。图38. 切向流过滤示意图DFF对于采用离心式装置的较小流量（最多30mL）处理过程效果较好，但DFF技术会受到膜堵塞问题的不良影响。为了减少胶质层的形成，可使用浮动式搅拌棒配置（搅拌槽）或通过生成一个受控的层流，在膜片的上游侧生成交叉流。搅拌棒运行可改善超滤效果，但在获得最佳性能方面仍有局限性。因为搅拌速度和时序水平取决于棒体摆动范围，而此范围会随着摆动半径的改变而变化。切向流过滤（TFF）是一种应用于生物分子分离和纯化的快速有效的方法。该方法可用于各生物领域，例如免疫学、蛋白质化学、分子生物学、生物化学和微生物学。TFF可用于对容量从10mL到数千升的样品溶液进行浓缩和脱盐处理。此方法可用于分馏大小不一的生物分子、获取细胞上清液，以及对发酵培养基和细胞裂解物进行澄清处理。图39. 切向流过滤设备由于效率高、设备成本低、操作快速、便携性良好、可达到中等纯度等优点，超滤越来越受欢迎。但在过滤过程中，其剪切应力会引起的潜在劣化；并且可能由于堵塞和膜捕获而造成原料的损失。• 尺寸排阻色谱法尺寸排阻色谱法（SEC）能够以最小的结构损伤分离外泌体，不会影响囊泡结构和完整性，能够保存分离外泌体的天然生物活性。在过去的50年中，各种细小的多孔材料，如葡聚糖聚合物（Sephadex）、琼脂糖（Sepharose）、聚丙烯酰胺（Sephacryl或BioGel）等被运用到SEC的优化中。图40. SEC尺寸排阻色谱法示意图该方法易于扩展和自动化，用于高通量外泌体制备。但设备成本相对较高，需要额外的外泌体富集方法。• 聚合物诱导沉淀法高度亲水的聚合物与外泌体周围的水分子相互作用，产生疏水性微环境，导致外泌体沉淀。现有的基于聚合物的外泌体沉淀方法通常采用分子量为6000至20000 Da的PEG。该法易于使用、设备需求低、样品量兼容性高、效率高、可分离蛋白质聚集体、其他细胞外囊泡、聚合物污染物的污染物。但所需的处理时间较长，需要复杂的清理步骤，会影响下游分析和定量的结果。• 免疫亲和力捕获法免疫亲和力捕获法是识别外泌体特异性标志物的抗体（固定在固体表面上）和外泌体的流体一起孵育富集外泌体，通过额外的洗脱步骤收集外泌体。外泌体标志物如Rab5、CD81、CD63、CD9、CD82、膜联蛋白和Alix等跨膜蛋白已被广泛用于商业化选择性外泌体分离。该方法具有较高的捕获效率和灵敏度，而且还可容纳较大的起始样品量；此外，该方法可以通过检测分离的外泌体上的疾病特异性标志物如EpCAM，CD133，EGFR直接转化为诊断平台。图41. 免疫亲和力捕获法示意图该方法相关的非中性pH和非生理洗脱缓冲液可能会不可逆地影响所收集的外泌体的生物学功能，寻找对外泌体损伤更低的洗脱液，另外该法产量较低、抗体基成本较高的问题，化学抗体或许是下一步的改进方向。• 微流体技术微流体技术可分为“基于免疫亲和力的微流体分离技术”、“基于尺寸的微流体分离技术”以及“非接触式微流体”。微流体技术结合了外泌体分离和分析，将含外泌体的流体添加到介质中后，根据细胞外囊泡的物理和生化特性，分离外泌体，可以从少量体液中快速分离外泌体，并进行实时外泌体表征分析以进行原位诊断。该方法高效方便，但只适合小样本分离。02质量控制作为新型生物制品，目前没有专门针对外泌体质量控制的法规和指导原则。但外泌体是细胞产物，其质量控制与指导原则可参照细胞产品相关原则。针对细胞治疗和细胞相关产品，FDA于2016年发布了“Content and Review of Chemistry, Manufacturing, and Control (CMC) Information for Human Somatic Cell Therapy Investigational New Drug Applications (INDs)”，该指导原则就细胞库、生产过程中添加的各物料等在生物安全性、产品质量稳定性进行详细指导。此外，ICH发布的Q5A(R1)、Q5A(R2) EWG对细胞产品中外源病毒检测提供了指导意见。国家药品监督管理局于2017年发布了《细胞治疗产品研究与评价技术指导原则》及相关问题解读，该指导原则对细胞治疗及其相应产品在使用血清及其它物料、细胞库等存在风险进行评估指导。外泌体作为细胞代谢过程中的产物，产品的质量与宿主细胞的质量息息相关，诸多文献对外泌体GMP级生产流程进行优化和质量监控，主要包括上游细胞安全生产检测和下游外泌体生产检测。图42. GMP生产外泌体流程及质量监控图（1）细胞安全生产2022年10月31日，国家药监局核查中心官网正式发布备受关注的《细胞治疗产品生产质量管理指南（试行）》，指导药品上市许可持有人规范开展细胞治疗产品的生产和质量管理，保证产品质量，同时，这也为细胞治疗药物研发企业提供了更清晰的研发、生产和发展路径。细胞制备应满足《中华人民共和国药典》、《药品生产质量管理规范》、《药品注册管理办法》、《药品生产监督管理办法》、《药品生产质量管理规范》及其附录、《药品注册核查管理规定》、《药品不良反应报告和监测管理办法》、《药品召回管理办法》、《药品说明书和标签管理规定》、《药品生产企业现场检查风险评定原则》、《医疗废物管理条例》、《病原微生物实验室生物安全管理条例》。对细胞安全生产的基本要求：有细胞采集、加工、检定、保存和临床应用全过程的标准操作程序（SOP）和完整的质量管理记录；整个过程必须遵循细胞产品质量控制标准（QC），并拥有与其配套的检测设备和检测方法；细胞库的细胞必须保证可溯源；按照批准的细胞产品质量控制标准对每批次细胞产品进行严格检测，包括细菌、真菌、支原体和内毒素。（2）外泌体生产检测外泌体生产纯化过程中涉及到的关键设备、仪器、耗材及试剂，包括超速离心机、纯化仪、填料、移液管、离心管等，都应由符合GMP要求；同时应定期检查耗材的储存及有效期是否符合要求，保证所用原料、试剂与耗材的安全有效；最终产品质量严格遵循《细胞治疗产品研究与评价技术指导原则》对其进行相应检测。图43. 外泌体质量控制项目目前亟需对不同分离方法在外泌体回收效率、纯度、蛋白标志物、装载药物量等方面进行评价，制定统一的流程和标准。科学家使用NanoFCM对不同样品外泌体用不同纯化方法纯化进行了研究，NanoFCM可在单颗粒水平对外泌体的颗粒浓度、大小、纯度、蛋白等进行表征，研究纯化方法对外泌体的影响，优化外泌体的纯化过程，有望为建立标准有效的外泌体分离和质控方法提供表征手段。4外泌体产业链分析外泌体产业处于起步阶段，尚未形成完善的产业链格局。产业链上游为原材料、设备、服务供应商；中游为外泌体治疗药物、医美产品、诊断试剂供应商；下游为流通和应用终端。图44. 外泌体行业产业链分布01产业链上游产业链上游主要为1）细胞培养、奶源供应、植物原材料、微生物原材料等，通过培养、提取、分离纯化获得外泌体原料的相关企业；2）过程中相关的制造设备、试剂、耗材，以及提供外泌体CRO与CDMO服务的相关企业；3）外泌体检测检测领域的上游供应商还包括提供抗原、抗体等试剂原料及设备部件的相关企业。目前国内主要制造设备、试剂和耗材仍以进口为主，跨国企业仍处于垄断地位。对于大规模外泌体原料的供应商和CDMO服务商，国内主要以天津外泌体科技（牛奶外泌体、干细胞外泌体、293细胞外泌体）、思珞赛等企业为代表；外泌体CRO服务主要以恩泽康泰、天津外泌体科技、思珞赛、宇玫博生物等为代表。02产业链中游产业链中游为利用上游供应商提供的原材料、设备、耗材、试剂进行外泌体相关治疗、美容、诊断等产品的研发、生产、销售。目前外泌体领域处于起步阶段，全球约50余家从事外泌体相关产品开发的公司。目前，国内外只有医美和护肤品上市销售，国外以韩国ExoCobio为代表，国内以佰傲医学、天津外泌体科技等公司为代表。新药研发、诊断试剂均处于临床研究和临床前研究阶段，国外以ExoFlo、Codiak、Aegle、Exopharm、OBCTCD24、ILIAS、Evox、Exosome等为代表；国内以唯思尔康、纽兰生物、汇芯生物、安龄生物、亿微生物等为代表。03产业链下游产业链下游为流通与终端机构。终端主要包括治疗药物面向的医疗机构、医美产品面向的医美机构、诊断产品面向的三方医检机构和医疗机构，以及护肤品面向的经销商（包括电商平台）和个人消费者。5产业驱动因素与挑战 01产业驱动因素（1）基础研究突破随着细胞外囊泡(EVs)运输调控机制研究的清晰，以及“精准外泌体”概念的提出，全球外泌体研发持续升温，有关外泌体载药、外泌体疗法、诊断和早筛等方向的研究成果陆续发表在Science、Nature等各大顶级期刊上，论文发表数量呈近爆炸式增长，近年平均每年外泌体相关论文都在3000篇以上，2019年为3279篇，2020年为4295篇，2021年5074篇，2022年为5204篇；国内2020年度国家自然科学基金申请项目的评审结果中，外泌体相关课题中标达到2000余项。外泌体已成为生命科学和基础医学研究的一大热点，为外泌体的应用与产业化探索奠定了坚实的基础。图45. 外泌体学术研究成果发表情况（2）跨国药企布局外泌体产业的商业运用引起了大型跨国药企的注意，新兴的生物技术公司与大型跨国药企产业化合作的态势逐渐明朗。以礼来、武田、爵士制药为代表的大型跨国药企已经分别与拥有外泌体创新技术平台的公司达成多项高额合作，接连签署数笔10亿美元级大额合作开发协议，共同开发外泌体靶向疗法。爵士制药：2019年1月，爵士制药与Codiak达成了以外泌体载药为核心的血液系统恶性肿瘤和实体肿瘤的新药研发合作。爵士制药同意向Codiak支付5600万美元的研究经费，并为合作的五个新药项目支付高达2000万美元的临床前开发里程碑付款，若项目实现约定里程碑，则每一个靶标再支付2亿美元款项。在I/II期临床试验结束后，爵士制药将负责后续的临床试验、新药申请以及商业化推广。礼来制药：2020年6月9日，礼来公司与Evox达成一项12亿美元的合作协议，利用其技术平台开发递送RNA干扰药物和反义寡核苷酸药物(ASO)的工程化外泌体，治疗中枢神经系统疾病。武田制药：2020年3月，武田也与Evox公司达成一项8.82亿美元的合作，利用外泌体递送蛋白质及mRNA核酸药物，治疗包括C型尼曼-皮克病在内的罕见病。Evox将负责推进临床前研究并进行临床试验的申请。（3）应用价值驱动外泌体本身可以做为药物、美容护肤产品的活性成分，又可以做为小分子、蛋白、核酸等活性物质的纳米递送系统，还可以被用于诊断和早筛的无创或微创生物标志物，应用前景非常广阔。开启了纳米医学产业、细胞与基因治疗产业、医美与护肤产业和体外诊断产业的新篇章。（4）政策驱动2022年5月10日，国家发改委印发《“十四五”生物经济发展规划》，“外泌体治疗”首次进入国家经济发展规划，在《生物经济创新能力提升工程》专栏关于“关键共性生物技术创新平台建设”中提到：围绕加快创新药上市审批、强化上市后监管，建设药品监管科学研究基地，建设抗体药物、融合蛋白药物、生物仿制药、干细胞和细胞免疫治疗产品、基因治疗产品、外泌体治疗产品、中药等质量及安全性评价技术平台。（5）商业化驱动随着细胞与基因治疗产业的不断发展和成熟，外泌体产业的上游商业化技术不断完善，为外泌体产业奠定了商业化基础。图46. 微载体大规模细胞培养生物反应器外泌体领域率先在医美和护肤品方面获得突破，产品全球销售，打开了产业化的大门；多种外泌体药物和外泌体诊断试剂也处于人体临床试验阶段，最快已处于III期临床，在安全性和有效性方面获得了一致认可。02问题与挑战2023年，张琪、于湄、刘磊、田卫东等在《中国组织工程研究》发表了“工程化外泌体研究现状与临床转化的挑战”， 阐述了外泌体产业面临的一些问题和挑战（中国组织工程研究，2023，27(19):3052-3060）。（1）亲本细胞选择与培养目前，对于外泌体生产的最佳技术暂时还未达成共识。亲本细胞的选择构成了外泌体生产的首要关键步骤，不同的细胞生产的外泌体生物学特性有差异，研发人员需要根据外泌体的活性和组织归巢特性以及潜在的免疫原性和致癌性来选择亲本细胞。培养过程中的微小变化可能会改变外泌体的生物学特性。即使来源于相同的亲本细胞，由于培养条件的变化，比如亲本细胞的代数、培养方式、培养基等变化，最后得到的外泌体也有可能不同，这也是外泌体生产过程需要考虑的关键问题。从生产过程安全性的角度来看，最好使用封闭式系统，但这比开放式系统更难监控。牛奶来源的外泌体是获得大量生物相容性外泌体的有效替代来源，从复合牛奶中大规模获取外泌体更加适合工业化生产。（2）分离纯化工艺外泌体的分离纯化也是一个不容忽视的关键程序。不同的分离提纯方法得到的外泌体产量差距悬殊，外泌体亚群也有所不同，这为质量控制带来了挑战。目前亟需对不同分离纯化方法在外泌体回收效率、纯度、蛋白标志物、装载药物量等方面进行评价，制定统一的流程和标准。（3）成分表征外泌体的表征集中在测量颗粒大小和数量，以及检测特定的表面蛋白和货物。透射电子显微镜成像是表征外泌体结构和大小的标准方法。此外，扫描电子显微镜和动态光散射可以对外泌体进行表征。合格的体外表征与量化可以预测载药外泌体系统的预期治疗潜力，但是至今仍然缺乏外泌体量化以及分子和物理特征描述的金标准，寻找开发外泌体最佳表征与量化方式是目前研究中不可忽视的一部分。由于外泌体的大小和复杂性，现有技术可能会限制工程化外泌体产品的物理化学、免疫化学或功能的细节表征，有限的产品表征能力也对工程化外泌体产品的机制理解有一定影响。（4）质量控制外泌体这种复杂程度的物质和构造只能由活细胞产生，面临一定程度的内在生物变异而导致产物的异质性，异质性既受细胞内的生物加工影响，也受制造工艺的影响。如培养条件(细胞传代、细胞密度、外泌体收获频率）会影响产物质量的各个方面，包括产量、外泌体组成、外泌体生物活性。在外泌体生产过程中检测和评估产品质量的变化比在蛋白和抗体生产过程中更具挑战性。由于微小的变化可能对产品质量和活性产生相当大的影响，外泌体制造过程的稳定性比细胞和抗体生产过程的稳定性要低，但外泌体制造仍可以建立在这些工艺的基础上。外泌体的大小、成分、结构的复杂性是独一无二的，因此需要额外的程序对外泌体生产进行控制。这些过程可能包括测量大小和浓度、排除污染物、识别功能标记物和评估载药量以评估每一数量的外泌体的治疗活性等措施，以确保外泌体终产品满足先前确定的关键质量属性。（5）存储稳定性外泌体建议在-80℃下存储，其大小和数量在-80 ℃下保持不变，潜在问题是有可能造成一些生物活性的改变以及储存和运输的成本相对高昂。另有研究表明，在4℃下储存会对外泌体结构造成聚集和损坏。科学家们提出了其他的替代方法。WU等提出将外泌体保存在GelMA水凝胶中可减少外泌体聚集，达到保存外泌体的目的。另一种较常见的保存方法是冷冻干燥，冻干的外泌体可以在室温下储存，且能够保持外泌体的囊泡大小和蛋白质含量、结构完整性、生物活性、运送药物分子的药代动力学等关键属性，效果可以与新鲜外泌体媲美。（6）产品安全性纳米药物可能会导致一些不良免疫反应发生，比如过敏反应、细胞因子释放综合征、生物活性的中和、与内源性蛋白对应物的交叉反应和非急性免疫反应等。因此，对工程化外泌体的安全性和有效性加以证明对研究人员来说是一项挑战。目前，产品制造商被要求注明药物中所有能够引起药理、免疫或新陈代谢作用的物质，并且在最终配方中使用的非活性成分 (称为赋形剂) 也应予以申报。国际胞外囊泡协会声明，如果整个治疗效果可以归因于外泌体负载的药物，而不是载药外泌体系统中的外泌体，则外泌体可以被视为赋形剂。在这种情况下，仅需要外泌体的安全性描述，而不需要描述其作用方式或机制。如果安全和质量标准均充分达到要求，并且提供了可信的作用方式和机制，则可以允许进行人体临床试验。同种异体外泌体、异种外泌体要转化为安全有效的临床治疗产品，需要通过持续监测来严格把控亲本细胞的选择、免疫学、致癌效应的评估以及病毒污染的风险等问题。监测方法的选择特别是灵敏度，是确定外泌体药物载体临床转化的关键挑战之一。目前，监管机构尚未发布关于如何测试外泌体的安全性和有效性的指导意见，因此需要对现有的测试方法进行改进或者寻找新方法对工程化外泌体的安全性和有效性进行证明。（7）工程化外泌体成药性天然外泌体已经在美容护肤领域上市销售，药物领域也进入临床III期，其商业价值和成药性确定性很高。工程化外泌体主要是发挥其递送活性成分的优势，搭载“何种活性成分”直接影响药物的成败，Codiak的临床管线暂停对行业信心影响较大。Codiak作为工程化外泌体载药的标杆企业一直备受关注，先后解决了外泌体骨架蛋白筛选、内源装载技术、规模化生产等难题。2022年Codiak首发进入临床的两个药物管线分别为exoIL-12™和exoSTING™（详见章节2.2.1 装载蛋白），治疗方式为“瘤内注射”。2022年中公布了临床I期实验结果：exoIL-12™安全性良好，临床Ⅰ期试验均达到了主要终点，并且2例患者均得到治疗，表现出部分缓解。exoSTING™未观察到三级或更高级别的剂量限制毒性或治疗紧急不良事件，在3例患者中观察到二级细胞因子释放综合征和一级发热。结果均支持产品推向临床II期，但Codiak于2022年8月宣布暂停推进两个产品的II期临床，股价暴跌，2023年3月27日宣告申请破产保护，引来业界轩然大波，并引来“工程化外泌体作为纳米递送载药系统是否能顺利商业化”的大讨论。维渡纵横推测，Codiak暂停两个产品的临床II期而导致申请破产保护，可能有以下几方面的原因考量：破产保护可能原因首先，其装载的活性成分具有一定挑战：IL-12的人体临床试验多以失败告终，从2022年至今有8个产品宣告失败被放弃，并且创业公司Rubius因此破产清算，令人望而却步；STING激动剂可能在直接瘤内注射时有散开风险，对后续临床试验失败风险或有顾虑；出于风险考量暂停产品的II期临床开发。其次，两个产品均为“瘤内注射”产品，或可能存在一定局限性。再次，Codiak是由风险投资机构Flagship Pioneering推动成立的公司，Flagship同样也是Rubius的大股东。鉴于Rubius刚刚在白介素领域（IL-12和IL-15）的失利导致资金链断裂而破产，或建议Codiak及时止损，申请破产保护并寻求出售其资产，旨在实现股东价值最大化。Codiak首席执行官Douglas Williams博士表示，董事会和管理团队考虑到"财务需求"及"临床研究项目"匹配度后，决定申请破产保护。虽然Codiak暂停了前两个管线的临床II期，但从目前取得的I期临床结果来看，验证了工程化外泌体递送所起到的作用，在安全性、靶向性、多重搭载上均实现了突破。Codiak本将重点推进exoASO™-STAT6治疗晚期肝细胞癌等临床急需适应证，并改进为“静脉注射”给药，但由于财务问题而寻求出售研发管线。综上，我们认为，工程化外泌体作为递送系统的安全性是可控的，但是选择装载的活性分子和靶点关乎到整个药物开发的成败。在工程化外泌体产业的发展初期，建议创业公司可以利用工程化外泌体搭载一些成药性高或者已经成药的活性分子，以“创新”结合“守正”的思路降低整个药物研发的风险。6产业市场规模分析 据Grand View Research 2018年的研究报告指出，仅作为药物递送系统，外泌体药物市场规模预计在2030年将达22.8亿美元，目前全球包括罗氏、武田、礼来在内的多家巨头均在积极布局外泌体这一赛道。商业调查机构Roots Analysis在2023年3月1日发布的《 2022-2040 年外泌体疗法市场报告》称，在新型平台和先进技术发展的推动下，以及相关企业在外泌体疗法研发方面的不懈努力，外泌体治疗市场预计将以41%的年增长率增长。由于未来几年许多外泌体治疗候选药物获得批准，预计数十亿美元的市场。7外泌体代表公司分析 2022年，维渡纵横对外泌体领域公司做了盘点，详见《2022年外泌体行业研究报告》。本文将主要对几个具有代表性的重点公司作简要阐述。01ExoCoBioExoCoBio成立于2017年1月，总部位于韩国首尔，开发基于干细胞来源外泌体的药妆。公司的融资总额已经达到了约5630万美元，资金来自于韩国的顶级投资者，包括Seven Tree Equity Partners、CSQUARED Global Asset Management、TS Investment Partners、K2 Investment、Intervest、KDB Capital、Atinum Investment、GU Equity Partners、QUANTUM Ventures Korea、Platinum technology Investment等。ExoCoBio产品包括了ASCE+™、EXOMAGE™和CELLTWEET™，用于皮肤护理、调节皮肤免疫功能、头皮护理。ASCE+是ExoCoBio专利外泌体再生技术，通过5种生长因子、6种肽、19种氨基酸、4种不同类型的辅酶、维生素和矿物质、谷胱甘肽和多种其他活性成分，可实现营养供给和更强大的皮肤再生效果，更高能深度修复，修复创面，净疤除横，改善痤疮。图47. ASCE+™产品2021年6月ExoCoBio与LG化学签订用于抗衰老产品解决方案韩国国内共同销售的业务合作保证协议。02Direct BiologicsDirect Biologics是一家拥有开创性细胞外囊泡 (EV) 平台技术的再生生物技术公司，总部位于美国德克萨斯州奥斯汀。在研产品包括ExoFlo和XoFlo两个系列。ExoFlo是利用间充质干细胞(MSC)分泌的外泌体起到组织再生和修复作用。Direct Biologics 是迄今为止第一家也是唯一一家获得FDA III期临床批准的的外泌体公司，批准产品为ExoFlo™，是一种从人类骨髓间充质干细胞中分离出来的细胞外信号产物，含有生长因子和外泌体。研究表明，BM-MSC来源的细胞外囊泡可以下调人类炎症并上调组织修复。ExoFlo™ 正用于治疗与COVID-19相关的急性呼吸窘迫综合征(ARDS)，2022年4 月21日FDA批准该公司使用ExoFlo进行其III期临床试验。2022年10月13日，上市的特殊目的收购公司 Good Works II Acquisition Corp. (Nasdaq: GWII) 和Direct Biologics宣布签署协议，在满足所有成交条件后，Direct Biologics 将成为一家上市公司。预计将于2023年上半年交易完成，合并后的公司命名为Direct Biologics, Inc.，将在纳斯达克资本市场交易。图48. Direct Biologics研发管线03天津外泌体科技天津外泌体科技孵化自九州通集团天九再生医学，2021年重组成立，以外泌体技术为核心，布局严肃医疗和消费医疗业务方向。公司已构建四大外泌体技术平台：1）外泌体规模化制备平台，实现牛奶/293细胞/间充质干细胞外泌体规模化制备，单次处理500L以上规模，可大规模、高纯度制备外泌体，突破外泌体工业化应用的第一道瓶颈。2）首创外泌体表面修饰装载平台，特有的BioBIND®技术可将广泛的功能性物质外源装载到外泌体表面，并保证外泌体与活性物质的生物学活性。通过模块化装载，突破ADC药物载药量低、安全风险高的瓶颈。3）优化设计的TAD自组装基因药物装载技术平台，优化基因药物装载系统，用于各种基因药物、mRNA疫苗开发，具有免疫原性低、装载基因片段大、靶向效应突出、可口服给药等优势。4）脂质嵌合装载平台，实现核酸、多肽等生物大分子和小分子的口服递送。严肃医疗方面，天津外泌体科技开发了“牛奶外泌体原料”，产品经多级超深层过滤层析技术制备，纯度达到99%以上；其平台技术可提供纳米递送系统药物装载CRO与CDMO服务，联合开发基于外泌体的创新药或二类新药，可装载抗体、多肽、小分子、核酸等活性物质。消费医疗方面，牛奶外泌体原料正式准予纳入国际化妆品原料(INCI)目录，商品名称“ Milk Exosomes ”，INCI编号“35079”，并接续开发了“然”系列外泌体-多肽复合原料。公司同时自主开发用于医美护肤的医疗器械级液体敷料和妆字号功能性护肤品，旗下Y³-EXOSOMES LIQUID BANDAGE获欧盟CE认证，可在欧盟27个成员国及其他认可欧盟CE认证的国家进行销售。图49. Y3系列美容产品(CE认证)04思珞赛思珞赛成立于2019年，专注于新型纳米药物，尤其是外泌体相关创新药物的研发和应用，并致力于外泌体本身及其作为药物递送载体的创新技术开发和临床应用转化。此外，基于专业和完善的TAXY™外泌体研究平台，公司同时对外提供相关领域的科研CRO服务和CDMO服务。2022年7月，思珞赛完成逾千万美元的Pre-A轮融资，由诺辉创投领投。思珞赛对外泌体载药技术进行了全方位的创新性研发，独立开发了程序化药物递送系统TAXYTM。建立了拥有自主知识产权的外泌体生产细胞系ExoBoost，该细胞系与现有细胞系（如293T，Expi293F）相比，能将外泌体产量提升20倍。此外，公司开发了外泌体药物装载系统ExoPack，能将蛋白或核酸药物高效地、选择性地装载到外泌体的内部或者表面。根据外泌体进入细胞的不同机制，根据受体配体作用的不同，开发出了不同组织靶向性的外泌体ExoTarget，可以靶向脑部、肺部、肌肉等。思珞赛拥有近1千平米GMP生产和质控区，在质粒构建、菌种库建立和检定、细胞库建立和检定、工艺开发和优化、QC检测及放行、细胞培养及外泌体纯化领域积累了丰富的开发和生产经验。依托自有的外泌体药物研发平台、生产技术优势、完备的多功能GMP车间和GMP生产体系，公司现已具备制备从实验室级别（<2L）放大到工业级别（200L）样本量的能力。05Exosome DiagnosticsExosome Diagnostics于2018年6月25日被Bio-Techne以2.5亿美元现金和3.25亿美元的里程碑款项收购。Exosome Diagnostics专注于研发基于生物流体的诊断技术，可利用血液、尿液、脑脊液等外泌体回收RNA、DNA，对疾病的特定基因特征进行分析。公司已开发出ExoDx Lung(ALK)肺癌诊断试剂盒和ExoDx Prostate(IntelliScore)(前列腺癌)血液/尿液检测试剂盒，患者只要提供一份血液或尿液样本，就能从获取的外泌体中分析内含RNA、蛋白质等成分，从而对癌症进行精准诊断。公司能够开发各种病理学中的新型高灵敏度诊断方法，包括前列腺癌、膀胱癌、肾癌、乳腺癌、胶质母细胞瘤等多种疾病，以及目前尚无诊断解决方案的癌症。06汇芯生物汇芯生物成立于2017年，主要致力于探索外泌体在疾病早期诊断和治疗方面的应用，特别是将外泌体与液体活检技术相结合来实现癌症的早期筛查。2021年至今相继完成天使轮、Pre-A轮、Pre-A+轮超亿元融资，投资方包括中南创投、苇渡资本、凯风创投、绿河投资。汇芯生物推出了全球首台用于外泌体分离纯化的非标记自动提纯系统—EXODUS®。纯化原理为负压振荡系统(NPO)结合双耦合谐波振荡系统(HO)作用于纳米超滤芯片; 样本中的游离核酸与蛋白等杂质通过纳米孔快速去除并截留外泌体，从而纯化富集外泌体。技术特点如下：该系统的应用特点为：适用于多种生物样本，外泌体回收率≥90%；适用的样本体积范围宽，杂蛋白去除率≥99%；完整度高，保留生物活性，能够用于细胞外囊泡亚型的分离。主要用于基因组学和蛋白质组学分析、生物分子的载药研究、体外和体内的功能性分析。基于先进的外泌体纯化技术平台，汇芯生物在泌尿系统肿瘤诊断试剂盒开发、规模化干细胞外泌体制备等领域也取得了积极进展。除此之外，汇芯生物还对外提供外泌体分离与提纯、表征与鉴定及外泌体分析服务。07CodiakCodiak成立于2015年，是由风险投资机构ARCH Venture Partner与Flagship Pioneering共同推动成立的生物科技公司，2020 年 10 月 14 日在 NASAQ 股票市场上市，股票代码为“CDAK”。Codiak Biosciences 在其 A、B 和 C 轮融资以及 IPO 后的三轮融资中筹集了 2.574 亿美元，受“资本寒冬”和“暂停两个临床II期试验管线”影响，当前市值仅剩余1805万美元（原因见5.2.7）。Codiak致力于工程化外泌体，用外泌体来介导药物递送以及精准治疗，拥有核心专利平台engEx™，可以生产出工业级别和规模的外泌体。Codiak 发现了天然存在的外泌体蛋白——PTGFRN 和 BASP1，作为支架将靶向配体和活性分子引导至外泌体的表面或内腔。在研管线7条，exoIL-12、exoSTING、exoASO-STAT6处于临床I/II期，但exoIL-12、exoSTING项目已暂停，其余产品处于临床前研究阶段。图50. Codiak研发管线08EvoxEvox Therapeutics创立于2016年4月，分别于2016年、2018年和2021年进行三轮融资，总融资 1.692 亿美元，聚焦基于外泌体递送载药的罕见病治疗。Evox开发的DeliverEX™外泌体递送技术平台可设计修饰外泌体，并将蛋白质、RNA药物以及小分子药物加载到被修饰的外泌体中，使其靶向目标组织，尤其是向大脑和中枢神经系统的递送。Evox同时具有其独有的专利支架蛋白TSPAN2，相比Codiak的PTGFRN支架蛋白，在载药量和外泌体特异性方面具备优势。利用DeliverEXTM平台，Evox正在开发内部和合作伙伴的外泌体治疗品管线，用于治疗危及生命的罕见疾病（溶酶体贮积症、苯丙酮尿症、瓜氨酸血症I型等）。Evox与武田制药合作开发外泌体载体的蛋白替代疗法，用于治疗LSD及另一项罕见疾病；与礼来制药合作开发RNAi和ASO药物，用于治疗神经系统疾病。图51. Evox研发管线09EVerZomEVerZom 成立于2019年9月，是一家总部位于法国的初创公司，开发符合GMP标准的细胞外囊泡生产平台。作为外泌体领域的CDMO公司，EVerZom旨在通过突破性的专利生产技术，克服外泌体规模化生产的难题。EVerZom的专利创新在于对细胞应用激流刺激来触发大量的外泌体释放，通过改造一个生物反应器来诱导“ turbulence stimulation”，使外泌体的生产速度比传统方法快10倍。EVerZom为客户提供外泌体制造、表征、分离、工程化服务。同时提供脂肪来源的间充质干细胞外泌体和来自鼠干细胞的外泌体标准品。图52. EVerZom已服务客户10ExopharmExopharm 是一家澳大利亚CRO公司，致力于开发外泌体治疗产品并将其商业化，先后推出产品Plexaris™和Exomeres™。Exopharm可提供从成体干细胞及其他细胞分离纯化外泌体的技术，并克服了现有外泌体纯化工艺的不足。Exopharm与全球20大制药公司Astellas子公司AIRM达成合作服务协议。Exopharm拥有两项独家专有技术，可实现外泌体的高级定制——LOAD 技术可改善核酸药物加载到外泌体中，而 EVPS 技术可使外泌体定向于选定的细胞类型。LEAP则为外泌体纯化技术平台，解决大规模、低成本临床级外泌体的挑战。这些工程化 EV (EEV) 被设计为适用于遗传疾病、神经变性、病毒感染和癌症等适应症领域的精准药物。11唯思尔康唯思尔康成立于2021年7月，作为国内外泌体领域的后起新秀，唯思尔康刚成立即获得亿元天使轮融资资金，由元生创投、联想之星、北极光创投、博远资本、苏州科创基金、苏州中新园创等多家知名投资机构联合参与。目前，唯思尔康已建设完成基础研发中心2000平米，完成外泌体平台的搭建，为外泌体新药研发奠定基础。载药平台，是在对外泌体技术深入挖掘理解的基础上，依靠外泌体低免疫原性、多功能、高负载的特点，突出动态模块化设计，以促进组织细胞特异性药物递送、优化医疗窗口、缓释组织药理学、精确的剂量控制、个体定制诊疗方案，实现精确靶向的临床需求。基于该平台已开发多个管线，管线第一梯队是肿瘤免疫方向，第二梯队是免疫方向。图53. 唯思尔康研发管线12恩泽康泰北京恩泽康泰生物科技有限公司成立于2017年6月，该公司是国内首家致力于外泌体技术开发与临床转化的创新型高科技企业，旗下业务板块主要分为：其一，是基于外泌体的创新药研发，主要涵盖肿瘤免疫、罕见病及神经系统疾病等领域；其二，以外泌体为基础的转化医学研究服务，主要与临床专家合作展开科学研究，目前业务已经覆盖全国主要重点城市，已经与国内50多家知名三甲医院和科研单位以及多家精准医学企业建立合作。恩泽康泰建立了高效的外泌体工程化改造平台，布局了核心平台性IP，并具备成熟的规模化外泌体量产及高纯度分离能力。通过工程化改造的方式对外泌体进行改性，大幅提高了外泌体携带特定有效成分的载量，并实现特定器官的选择性递送。目前，基于自主研发的外泌体技术，恩泽康泰围绕罕见病治疗、肿瘤免疫两个领域展开了管线布局。在罕见病方面，利用基于外泌体的蛋白替代疗法，为缺失特定胞内蛋白的患者（如溶酶体贮积病）补充所需的蛋白，从而起到治疗的效果；在肿瘤免疫方面，利用外泌体激活免疫细胞自身的免疫信号，并配合PD-1/L1单抗药物的使用，恢复机体正常的抗肿瘤免疫反应。2019年3月，恩泽康泰宣布完成数千万元Pre-A轮融资，由金芒投资领投，澜峰资本、恩然创投跟投。2021年7月，该公司宣布完成近亿元的A轮融资，由隆门资本领投，泰煜投资、火山石投资跟投。2022年，公司宣布完成数千万元A+轮战略融资，由百度风投领投，老股东泰煜投资、火山石资本继续追加投资。2023年3月完成数千万元A++轮融资，本轮融资由中博聚力、延瑞投资共同参与，老股东百度风投继续加持。更多优质内容，欢迎关注↓↓↓

自现代医药研发发轫以来，药物递送便是贯穿其中且始终不变的热点话题，有关药物递送的研究也数次斩获诺贝尔奖。尤其是在近些年，随着包括核酸药物、基因编辑治疗等新兴领域的发展，递送系统在新药成药的过程中扮演着越来越重要的角色。载体本身不再只是一种递送工具，已经有可能成为助推一种创新疗法的诞生。深刻理解递送技术的企业有机会预先洞见到一些非常好的成药机会并掌握巨大先发优势。现代医药产业递送技术的焦点，从偶联到病毒载体、核酸纳米载体，再到稍为前沿但潜力十足的外泌体、微针药物递送领域，即使在近几年整体行业遇冷时期也依然火热甚至表现出圈。据蛋壳研究院不完全统计，2023年国内热门药物递送领域共发生42起投融资事件，投融资总金额达到63亿元，平均融资金额1.5亿。这使我们对于当下这些热门药物递送技术产生了极大的好奇心。为何药物递送领域能够逆势火热发展？是否存在最佳药物递送技术？哪类药物递送技术发展潜力最大、在现下最值得市场关注？哪些技术的进步突破在未来会深刻影响药物递送技术的发展？带着以上问题，蛋壳研究院努力向产业寻找答案。遗憾的是，目前并没有一份行研能够展现整个药物递送领域的现时研究以及横向分析。而这对整个产业无疑是重要的。以此目的为起点，蛋壳研究院撰写了行业首份覆盖当下热门药物递送技术的白皮书，对当前热点递送技术进行了详细的研究阐述并对国内相关企业的技术路径进行了全盘的梳理总结，以飨读者。偶联技术生物偶联是通过化学共价键结合两个或多个分子或生物大分子的过程。常见的偶联技术包括ADC（抗体偶联药物）、PDC（多肽偶联药物）、RDC（放射性核素偶联药物）以及GalNAc偶联等，其中以ADC的成功以及GalNAc偶联在助推小核酸药物上发展的突破最为瞩目，从而让偶联药物成为产业焦点。■ ADC：多基于国外代表技术“微创新”，但具“青出于蓝胜于蓝”潜力ADC(antibody drug conjugates)是目前最受关注、最成熟的偶联靶向技术。基于对ADC药物发展潜力的看好，目前全球有多家药企进行了ADC药物的研发布局。包括第一三共、Seagen、Immunomedics、Ambrx、Synaffix、ImmunoGen、Mersana、NBE Therapeutics、Zymeworks、Alteogen等在内的企业，在ADC技术领域均有各自独有特色。其中以第一三共、Seagen最为出色和具有代表性，报告中以这2个案例为代表进行了详细分析介绍。部分具有独特ADC技术的国外企业数据来源：各公司官网，药研网，蛋壳研究院ADC研究历史已过百年，目前已经发展到3代技术，但仍存在较大待优化空间。早在20世纪初，Paul Ehrlich就首先提出了“魔法子弹”的概念。但在ADC发展早期，受限于其合成需要较高的技术门槛和长期的脱靶、特异性抗原的发现等技术难题，发展较为缓慢和坎坷。直到2000年，FDA首次批准ADC药物Mylotarg® 用于治疗成人急性髓系白血病（AML），标志着ADC靶向治疗癌症时代的开始。ADC技术现已更新到第三代，但仍存在较大待优化空间。如降低药物毒性、解决耐药性问题等。ADC技术现已发展至第三代数据来源：公开信息整理，蛋壳研究院制图此外，ADC药物是一类系统集成性很高的产品，研发工作需要广泛的生物学、化学和生产方面的专有技术及能力，在设计和开发上面临诸多挑战。其未来改进与创新方向包括：低毒、高效，降低生产成本，增加患者可及性，临床上和其他药物联合，泛肿瘤化方向。从结构上来看，ADC主要包括抗体（靶向端）、连接子、小分子毒素（载荷）三个结构模块。ADC药物的创新也主要基于这几个方向以及寻找新的靶抗原和采取不同的偶联方式等。ADC药物设计需考虑的五大关键要素及对应的理想开发情况图片来源：华金证券寻找新的靶抗原方面，寻找高度特异性的肿瘤靶点、靶向肿瘤微环境(TME)或寻求非内化抗原作为靶点等是当前ADC开发的研究热点方向。在抗体（靶向端）的选择与创新上，除了发展单抗ADC，包括双抗ADC、条件激活抗体（probody）偶联药物等的相关研究正在成为产业热点。连接子方面，通过化学改造开发更加高效（在目标区域实现小分子毒素的释放）、在血液循环中保持高稳定性和水溶性改善（避免ADC聚集体的产生）的裂解或不可裂解的Linker是偶联药物创新的重要方向。高DAR值搭配中低毒素技术路线的成功为全球ADC药物研发注入了新的活力和更大想象空间。ADC药物基于载荷的创新方向还包括发展双载荷、非内化有效载荷等。定点偶联技术DAR及载药方式更均一，稳定性更好，有望获得安全性及疗效更优的ADC药物，从而拓宽了治疗窗口。随机偶联与定点偶联技术特点数据来源：公开资料，蛋壳研究院制图除了对ADC进行自有结构的改造创新，探索联合用药等方式也是为获得ADC更佳疗效和克服耐药性的重要策略和研发方向。国内ADC产业发展情况：普遍进行“微创新”以绕开专利壁垒。由于国外率先开始布局ADC技术，目前掌握了超72% ADC相关技术专利，我国ADC发展相较落后。包括第一三共、Seagen、ImmunoGen等领头羊在ADC领域的深耕，形成了挡在国内药企面前的一座座高山。为绕开专利壁垒限制，我国大部分ADC企业基于对第一三共、Seagen、Immunomedics、Synaffix、Ambrx等公司的技术平台进行优化改造、“微创新”以绕开专利壁垒，或者直接引进相关产品或平台技术。国内布局ADC药物研发的上市药企进行ADC技术微创新或直接引进技术/产品数据来源：各公司官网，公司专利，安信证券研究中心，蛋壳研究院制图国内部分上市药企的特色ADC技术平台图片来源：各公司官网/年报/半年报、华金证券研究所除了上市药企，围绕现有ADC药物局限，一些新兴的初创ADC药企也迅速发展，搭建了具有自主知识产权的ADC技术平台，蛋壳研究院对相关初创企业的技术路线进行了盘点梳理。具有自主知识产权ADC技术平台的初创企业及其特色技术数据来源：各公司官网及公开报道，蛋壳研究院制图可以发现，国内诸多初创团队从靶向端、载荷、连接子各维度出发进行创新，搭建起具有自主知识产权的ADC技术平台，并通过自研、合作开发ADC药物或者赋能行业企业进行ADC药物的开发。虽然国内大部分ADC药物属于微创新和优化改造，但部分药企开发的ADC药物无疑开始显现出“青出于蓝而胜于蓝”的潜力。如迈威生物第一代的ADC技术虽基于Seagen的ADC技术路线进行改造：在ADC药物使用的接头部分未使用传统MC接头，采用了可同时连接二硫键断裂后裸露的两个巯基的设计以实现定点偶联。在II期临床试验中，9MW2821针对12例尿路上皮癌受试者中，ORR达50%，疾病控制率（DCR）达100%；6例宫颈癌受试者中，ORR达50%，DCR达100%。非头对头临床试验对比Enfortumab vedotin、Sacituzumab govitecan等药物在这一患者群体中的疗效数据，9MW2821在ORR方面显示出了一定的优势。再如荣昌生物研发的首个国产ADC药物RC48，同样基于Seagen的ADC技术路线所研发，但获得了来自Seagen的认可：2021年6月，Seagen以26亿美元的总价拿下了该款药物的权益。“站在海外巨头肩上”的国内ADC玩家，正在走向更远的地方。2023年，ADC成为全年国内最亮眼的BD交易突破领域——2023年，ADC领域共达成20件BD交易，金额高达246.7亿美元。2023生物医药各领域BD交易统计数据来源：动脉新医药，蛋壳研究院2023国内药企ADCBD交易情况数据来源：动脉新医药，蛋壳研究院另一方面，随着技术引进和产品引进越来越普遍，市场竞争进一步白热化，国内ADC的研发也正在走进深水区，倒逼真正的创新与优化设计，最终转化为临床上的优效药物。这些产品有望通过license-out或者中美同步开发来占据更大的市场。■ GalNAc：国内初创近3年吸金近15亿，从递送效率、药物作用持久性改进创新GalNAc（N－乙酰半乳糖胺）偶联是产业中另一类广为人知的热点偶联技术，主要用于小核酸药物的递送。其解决了小核酸药物历史发展中存在的靶向性差、脱靶效应严重、稳定性差等痛点，为其在肝脏靶向领域带来重要进展，是小核酸药物发展历程中的重大突破。继2018年首个siRNA药物ONPATTRO（使用LNP递送系统）上市后，此后四款siRNA药物都是基于GalNAc递送系统开发，包括Givlaari、Leqvio、Oxlumo以及Amvuttra。基于GalNAc系统递送的已上市小核酸药物数据来源：公开信息，蛋壳研究院制图同样作为引导小核酸药物突破发展的递送技术，GalNAc和LNP都能在肝脏很好的蓄积和摄取，但GalNAc相比LNP更有优势：临床上利用GalNAc结合的小核酸药物通过皮下注射给药(静脉给药会被肾脏迅速清除)可以达到较好的药物分布效果，延长参与循环时间，作用时效长达数月甚至半年；此外，利用皮下注射的给药方式也更加快捷和容易，减少了患者治疗负担；由于GalNAc高效靶向肝脏，所需药物剂量小，副作用小，相关局部不良事件发生率较低，安全性和耐受性更高。Alnylam拥有GalNAc递送技术的重要专利，涉及GalNAc靶头、连接臂、GalNAc-寡核苷酸偶联物等，阻碍了国内外不少企业进军小核酸药物领域。但除了Alnylam，还有包括Dicerna的GalXC、Arrowhead的TRiM、Ionis的LICA等基于GalNAc的技术平台。国内目前包括圣诺医药、瑞博生物、舶望制药、圣因生物等在内的企业也都掌握了GalNAc递送系统技术并进行了一定程度的创新，拥有自主知识产权的GalNAc递送技术平台。国内拥有自主知识产权GalNAc递送技术平台的初创企业及其技术平台介绍数据来源：各公司官网及公开报道，蛋壳研究院制图GalNAc递送技术优势明显，但同样存在局限性，如仅能靶向肝细胞且限于小核酸药物领域的应用。目前国内其针对GalNAc偶联递送技术本身的改进方向主要包括提升其递送效率、增强药物在体内发挥作用的持久性等。如果想进行肝外递送，通常需要寻找类GalNAc配体(GalNAc-like ligand)或其他新的配体进行偶联修饰，如O-十六烷基（C16）修饰的siRNA能够进入中枢神经系统（CNS）、眼睛或肺部；Alnylam的肝外递送配体发现平台正在布局小分子/脂类 (C16进行CNS递送)、多肽、抗体等配体；DTx公司基于脂肪酸修饰的FALCONTM平台技术可以靶向不同的肝外组织，如神经外围组织Schwann细胞。■ 靶向端/载荷种类创新下“万物皆可偶联”，PDC、RDC等新型偶联技术正释放巨大潜力随着ADC、GalNAc这两种技术的深入发展，将“通过靶向配体将治疗介质选择性地递送到疾病灶点处发挥治疗效果”的设计概念进一步拓展和延伸，通过改变靶向端（targeting）和载荷（payload）的不同种类，发展出更多的偶联形式与技术。将偶联药物的适应症从肿瘤拓展至心血管、糖尿病、自身免疫等领域，靶向部位也从肿瘤、肝脏细胞到其他。生物偶联正在扩展传统偶联形式以外，呈现出“万物皆可偶联”的发展态势图片来源：蛋壳研究院除了ADC、GalNAc之外，常见的几类新兴偶联药物数据来源：智慧芽，蛋壳研究院其中，PDC、RDC、SMDC是ADC、GalNAc之外目前国内企业布局较多且发展快速的领域。蛋壳研究院对国内相关初创企业及其特色技术发展路径进行了梳理盘点。具有自主知识产权的特色偶联技术平台数据来源：各公司官网及公开报道，蛋壳研究院制图主流病毒载体病毒拥有远超于人类的进化史，具有高效穿透细胞膜的能力，具备高传递效率、靶向特定细胞、长期表达转基因、有能力携带大片段基因、天然免疫逃逸等特点，以及被大规模生产的能力，在疫苗、基因治疗、细胞治疗等方向应用广泛。在全球已获批的新冠疫苗中，强生、阿斯利康、康希诺生物、俄罗斯加马利亚研究所的4款疫苗都属于病毒载体疫苗；另外根据ASGCT数据，89%在研细胞与基因治疗管线采用病毒载体作为递送系统。病毒载体的主要递送特点数据来源：公开资料，蛋壳研究院制图目前常见的病毒载体包括腺病毒（Adenovirus, AdV）、腺相关病毒（Adeno-associated virus, AAV）、慢病毒（Lentivirus, LV）、逆转录病毒（Retrovirus, RV）等。主流病毒载体图片来源：公开资料常用的四种病毒载体各有优缺点，适用于不同场景。主流病毒载体的不同特性数据来源：公开资料整理，蛋壳研究院制图白皮书中对四种主流病毒载体的独特优势、主要应用场景以及发展迭代情况进行了详细介绍。此处限于篇幅，仅对目前产业应用最为广泛的AAV做部分阐述。AAV是一类天然非致病性病毒，其基因组是一段长4.7kb长的单链DNA。作为目前最广泛应用的体内基因治疗递送载体，AAV具有安全性好、宿主细胞范围广和在体内表达时间长等特点，是目前唯一一个NIH评级为RG1的病毒载体，迄今从未发现野生型AAV致病。目前已有多款AAV基因疗法产品获批上市，以及有数百项AAV疗法正在进行临床试验。AAV不插入基因组，因而没有致癌性；其本身的免疫原性又基本不会引起免疫排斥，相对其他病毒优势非常明显。但AAV通常不能独立复制，只有在辅助病毒（如腺病毒，单纯疱疹病毒，痘苗病毒）存在时才能进行复制。重组AAV（Recombinant AAV， rAAV）去除了野生型AAV基因组的96%，进一步保证了其安全性。AAV应用优势明显，但也存在明显弊端：如包装容量过小（约为4.7kb），面临中和抗体问题难以进行重复给药，应用场景有限。再者，AAV从感染到表达的时间比较长，如何降低生产成本也成为目前各方关注的焦点。AAV进入细胞的过程依赖于细胞表面糖基化受体识别AAV衣壳蛋白，因此AAV衣壳蛋白决定了其组织靶向的特异性。通过选择合适的血清型的AAV载体，能实现对不同组织器官的精准递送。通过修饰、突变AAV衣壳蛋白序列，可产生新的组织倾向性的AAV血清型。不同血清型AAV受体组织嗜性及临床应用数据来源：公开文献，蛋壳研究院制图当前对AAV载体的优化技术主要聚焦于衣壳和免疫原性，如跨物种筛选或设计具有强有力递送功能的AAV衣壳以便使用更低的AAV载体剂量，利用现有的衣壳生物学知识和宿主细胞靶点来合理设计衣壳专门识别组织特异性或细胞特异性的细胞外标记物或逃避免疫监视、降低AAV载体的免疫原性，以及给药后降低患者免疫反应等。如今行业发展的重点已转向第三代AAV衣壳，如Dyno(CapsidMap平台)、4DMT(治疗性载体进化平台)和StrideBio(结构启发的AAV载体工程，STRIVE平台)都已参与下一代AAV衣壳平台相关靶点的合作。利用计算机算法可以在不完全熟知AAV衣壳的生物学原理的前提下设计天然情况下不存在的衣壳结构。如DynoTherapeutics的由AI驱动的CapsidMap™平台可应用体内试验数据和机器学习来设计并创建新型AAV衣壳，使之具有更佳的组织靶向性和免疫逃逸能力，能够满足同时跨多个器官传递，实现对多种疾病更有效的全身治疗，同时基因包裹能力和可制造性更强。科研界同时也在尝试开发具有更大基因装载容量的AAV。在国内具有自主知识产权的特色病毒载体平台的基因治疗药物研发企业中，大部分企业选择发展安全性更高的AAV技术路线。从提升载体的递送效率、设计或优化筛选或驯化靶向部位、组织嗜性，围绕AAV现有局限性进行载体的筛选，设计与优化改造。国内具有自主知识产权病毒载体的初创企业信息来源：各公司官网及公开报道，动脉橙产业智库，蛋壳研究院整理制图也有少数企业走在创新最前沿，如本导基因开发了一种介于病毒载体与非病毒载体之间的类病毒载体（virus-like particle, VLP）递送技术。这种类病毒体在行使完功能之后可以在短时间被降解，不会像DNA递送一样，因为长时间的存在而更容易引发脱靶问题。部分企业在AAV载体开发方面的能力已经获得MNC认可，如克睿基因目前已与勃林格殷格翰（BI）达成针对治疗肝脏疾病的基因疗法在递送载体上的开发合作。病毒生产壁垒高，要求严苛，CGT企业多采用外包。病毒载体研发/生产领域一直比较受资本市场关注，近几年在整体CGT CDMO领域中投融资占比都比较高。如2022年国内病毒载体生产领域投融资总金额达到24.38亿元，占同年CGT CDMO领域投融资总金额（27.47亿元）的88.77%。在整体融资环境不易的情况下，国内病毒生产领域在2023年也有15家企业完成了高达30.1亿元的融资，整体融资资金超过2022年。目前还有新的企业不断入局布局该领域。国内布局病毒载体研发/生产的初创企业信息来源：各公司官网及公开报道，动脉橙产业智库，蛋壳研究院整理制图常用核酸纳米载体核酸药物最终能够实现临床转化和成药，包括galnac偶联在内的化学修饰技术的发展和包括LNP在内的纳米核酸载体的发展在其中发挥着关键的作用。虽然病毒载体在核酸药物领域也有尝试，但考虑到安全性、多次服药等特性，目前核酸药物领域还是以开发非病毒载体为主。mRNA新冠疫苗的成功让LNP递送系统声名鹊起，但受国内外面临的LNP专利壁垒限制等因素影响，LNP之外的潜力核酸纳米载体领域也受到产业热点关注。核酸药物优势特点及开发作用机制数据来源：公开信息，蛋壳研究院制图■ 脂质纳米颗粒：围绕专利壁垒与肝外递送瓶颈突破创新，近3年吸金近130亿作为当前应用最为广泛的核酸纳米载体，LNP具有其独特优势。相比病毒载体，LNP递送基因编辑药物可实现瞬时表达，最大限度地减少脱靶编辑的可能性。其次，LNP的免疫原性远低于病毒，在某些情况下可以支持重复给药，具有良好的安全性和生物相容性。相比高难度的病毒载体生产，LNP大规模生产工艺成熟，为使用LNP递送基因治疗药物的临床试验提供了基础。相比传统脂质体，LNP表现出更好的动力学稳定性和更坚硬的形态。专利壁垒限制，成为国内相关核酸药企应用LNP的主要卡脖子点。Arbutus公司是国际LNP领域的龙头公司，在LNP技术上专利覆盖非常完整，在2030年专利到期之前，其保护难以撼动。mRNA三巨头Moderna、BioNTech及CureVac都曾向Arbutus寻求LNP的专利授权，但在LNP技术的使用上仍存在专利争议。国产厂商如想使用商业化LNP，一方面可以通过获得Arbutus的授权入手，另一方面可以从LNP结构研发入手，打造自主专利壁垒。若企业不愿意花巨资来获得授权，又想使用现有的LNP平台技术，就只能通过更改专利内阳离子脂质的具体结构或改变多种脂质的配比等方法以绕开专利壁垒。合成一系列与现有专利内阳离子脂质类似结构的分子成为大部分企业绕开专利壁垒的第一选择。由于改变脂质的配比难度较大，因为专利本身保护的几种脂质配比是一个大致的范围，完全跳出这个范围之外的比例，不可避免的会在安全性和效率上大打折扣。而发现新的可电离脂质并投入大规模生产的时间和金钱投入成本很高，因此，合成一系列与现有专利内阳离子脂质类似结构的分子是大部分企业绕开专利壁垒的第一选择，这也是目前众多国内开发LNP技术企业的主要创新路径。除了产业层面面临的技术应用难题，LNP技术本身也面临一些局限性尤其是肝脏靶向。因为阳离子脂质体具有细胞毒性，加之其趋向肝脏部位，因此对给药剂量的限制较大，难以重复多次给药，递送效率有待提升以及作用时间短等。为了突破LNP器官靶向局限性这一最大应用瓶颈，产业不少企业正竞相开发非肝脏组织靶向的新型LNP递送系统。因此，国内大部分应用LNP递送技术的企业一方面进行阳离子脂质类似结构分子的创新设计或改变LNP不同脂质的配比以避开专利壁垒，一方面通过改善LNP现有局限性去提升LNP递送效率、降低毒性以及开发靶向肝外的LNP。蛋壳研究院对国内具有自主知识产权LNP技术平台的初创企业进行了盘点梳理。国内具有自主知识产权LNP技术平台的初创企业及其创新信息来源：各公司官网及公开报道，蛋壳研究院整理制图部分在LNP递送系统开发上独具特色且效果优异的企业值得关注，如艾博生物、荣灿生物、近邻生物。还有一些企业在现有LNP结构基础上进行了更大胆的创新设计，如海昶生物（QTsome™ 技术突破了传统LNP的框架结构）。此外，尤为值得关注的是，AI在LNP的开发设计上发挥的巨大作用与发展潜力。国内多家在LNP递送系统开发上表现出色的初创企业，如深信生物、剂泰医药、威斯津生物等，均使用到了AI技术来进行LNP的优化设计。剂泰医药联合创始人&CEO赖才达博士指出，基于AI进行药物及递送系统的开发具备预测性高、效率高、迭代快、可拓展性强等特点。通过结合 AI 算法和高通量的干湿实验迭代，可以有效地将递送化学的设计空间扩展多个数量级，从而突破行业知识的边界。这种方法允许算法设计创新的递送系统，并使实验开发过程更加目标明确和具有预见性。相较于传统方法，递送系统的设计效率提高了近百倍。面临LNP的专利壁垒以及肝脏靶向的问题，针对核酸药物及其他类别基因治疗的递送，国内还有一部分选择非病毒载体的企业给出了其他答案，开发了独特的递送技术。如慧疗生物（独有的类胞膜平台）、迈格松生物（独特工程化迁移体递送技术平台）。选择LNP之外的非病毒载体进行基因药物递送的国内初创企业及技术路径信息来源：各公司官网及公开报道，蛋壳研究院整理制图除了LNP之外，目前主流的核酸纳米载体还包括聚合物纳米颗粒（PNP）和无机纳米颗粒（INP）等，虽然其使用还处于临床验证过程，但具有较大发展潜力。报告中对这两类核酸纳米载体同样进行了详细介绍阐述，此处限于篇幅不再展开。潜力前沿药物递送技术除了偶联、病毒载体、核酸纳米载体这些部分已经过临床验证的递送技术受到产业火热追捧，还有一些更为新兴前沿、尚处于临床验证阶段的递送技术也受到产业火热关注，如外泌体（EVs）、微针（MNs）递送等。■ 外泌体递送：最理想的递送载体，成药瓶颈待突破，递送核酸布局火热作为天然内源性转运载体，外泌体具有多种先天优势，主要包括：1）低毒性、低免疫原性、高稳定性：因为是由天然的人类蛋白质和脂质组成，天然外泌体几乎没有免疫原性以及毒性；即使是经过修饰的工程化外泌体，其免疫原性与毒性也非常小。因此，利用外泌体递送可避免外源性的蛋白类、核酸类等药物进入体内被免疫系统识别而遭到清除的情况。由于其内源性，所以外泌体在体内具备高稳定性。虽然与脂质体类似，但是外泌体具有更高的膜曲度和膜不对称性，被证明更利于与细胞膜间的相互作用。2）空间容量大，能够携带的有效成分类型更丰富：外泌体作为天然细胞间讯息传递载体，富含核酸、蛋白质、脂质等各式不同的生物活性物质，具有较大容量，相对也能包容多种药物分子结构，并具有不同分子转运特性和良好的生物相容性，可以装载许多不同类型的分子和内容物。3）可循环至人体所有腔室，具备较好的组织选择性，可实现靶向递送：不同组织分泌的外泌体，对其组织本身有一种类似归巢性的天然趋向性。如果想靶向不同的组织，利用这种组织分泌的外泌体作为载体，就具有天然靶向性。比如中枢神经系统衍生的外泌体可穿过血脑屏障，利用这一点可克服传统药物难以穿越血脑屏障的弊病，针对脑部疾病开发药物。此外，外泌体表面丰富的蛋白成分，赋予其优秀的识别靶细胞的特性，通过对外泌体表面分子的修饰改造赋予其细胞和组织靶向特异性，可以将外泌体内负载蛋白质/RNA/小分子转运物递送至特定的病理组织器官中去。外泌体作为一种新型的药物递送载体的优势数据来源：公开资料由于递送优势巨大，外泌体目前作为热门药物递送系统被广泛研究用于治疗癌症、脑部疾病、遗传性疾病药物及疫苗开发中。全球近50家外泌体企业主要布局疾病领域数据来源：动脉网，蛋壳研究院基于不同的载药方式和设计路径，发展出了不同形式用于药物递送的外泌体，主要包括工程化修饰的外泌体和人工合成的外泌体两类。目前应用于药物递送的两类常见外泌体类型及对应特性数据来源：公开资料整理，蛋壳研究院制图虽然外泌体在药物递送领域具有诸多优势，但至今还尚未有任何利用外泌体作为递送系统的相关疗法批准上市。这是因为外泌体的临床转化还面临着诸多问题挑战，其中，外泌体分离纯化工艺难度大、难以实现规模化生产、缺乏标准生产和质控方案等是限制其临床应用的主要原因。其他待优化改进的问题还包括外泌体的靶向递送、载药效率和药物的有效释放等。围绕目前外泌体发展现有局限性，国内外企业进行了努力，部分企业已经获得不错探索成果。如外泌体药物企业龙头Codiak已经解决了外泌体的分离纯化和生产放大问题（其生产体系已获FDA认可并实现了3个药物的I期临床推进），并找到高分泌蛋白骨架（膜外的PTGFRN以及膜内的BASP1）进行药物装载，证明了外泌体递送的有效性。但或因为外泌体产业研究确实还处于早期，具有较多难以预知的风险挑战，以及公司本身在经营管理层面自己管线立项方面的决策失误，2023年3月，Codiak申请破产，目前仅有exo-STAT6管线还得以保留继续推进临床I期研究。国内外泌体产业研究整体处于起步阶段，但也有一些值得关注的初创企业在外泌体载药上探索的较为靠前，如思珞赛生物、恩泽康泰、唯思尔康、茵冠生物等。国内具有自主知识产权外泌体载药技术平台的初创企业及技术特色信息来源：各公司官网及公开报道，动脉橙产业智库，蛋壳研究院整理制图目前基于Codiak的exo-STAT6管线在临床1期探索的不错数据，国内大部分研究外泌体载药的企业也纷纷布局外泌体在核酸药物方面的递送，如唯思尔康、艾码生物等。■ 微针递送：疫苗及慢病方向探索火热具有巨大潜力，可溶解微针值得期待微针递送具有透皮给药和注射给药的双重优势，同时克服两者局限性。具有无痛微创、安全便捷、避免首过效应、能大幅降低给药剂量且降低药物毒副反应等特点。微针递送具有透皮给药和注射给药的双重优势，同时克服两者局限性数据来源：公开资料，调研访谈，蛋壳研究院制图依据微针在皮肤内释放药物的原理及组成材料，微针可分为五种类型：分别是实心微针、涂层微针、可溶解微针、空心微针和溶胀微针。不同类型的微针具有不同功能及各自的优势，报告中对此部分内容做了详细阐述，此处限于篇幅不再展开。各类微针优劣势横向比较数据来源：公开资料，调研访谈，蛋壳研究院制图从微针技术类别看发展成熟度，实心微针、中空微针发展地较早和成熟，可溶解微针等发展新兴却快速且颇具潜力。实心微针、空心微针发展地较早，相关临床研究开展的最多，且已有产品上市。临床研究方面，据相关文献统计，目前空心微针相关的临床研究共43项，占比微针总临床试验数量的33.6%。微针阵列贴片（包括实心微针、可溶解微针、涂层微针）相关临床试验数量为41项，涉及实心微针相关的临床研究共16项，占比微针贴相关临床试验数量的39%。可溶解微针与涂层微针目前开展的临床试验数量差不多，分别为13项和12项。临床试验中使用的微针类型数据来源：Zhang J, et al. J Control Release, 2023.商业化层面，已获批上市的微针产品有 MicronJet 600单晶硅微针、空心微针流感疫苗Fluzone®Intradermal（该产品销量有限，于2016年停产销售）。目前主流市场上尚没有销售的载药微针产品。从当下全球各类微针药物所针对临床适应症开发情况来看，可以发现，作为“微型注射器”，中空微针的临床适应症种类非常广泛，从各类疫苗到包括麻醉、肺结核、眼部疾病在内的适应症。涂层微针由于载药量太低，开展相关的产品临床试验相对受限，其临床应用主要集中在多肽、佐米曲普坦、抗生素上。当下全球各类微针药物所针对临床适应症开发情况数据来源：Zhang J, et al. J Control Release, 2023.可溶解微针作为新兴发展的微针技术，发展势头明显较快。可溶解微针发展较实心微针、空心微针晚，但显示发展势头较快，目前临床开展项目数量（14项）已然超过实心微针（13项），且药物临床适应症选择更为丰富。中科微针药物研究院院长卢迪指出，可溶解微针作为一种创新制剂，可发展变化的范围很广，基本涂层微针能做的适应症都能用可溶解微针替代。通过调整可溶解微针制剂配方，能实现各类不同药物的递送。目前，由Micron Biomedical研发的可溶解微针流感疫苗已经进入临床2期研究，其开发的可溶解微针麻疹疫苗也已经进入临床，是目前国际上可溶解微针药物开发进展最靠前的企业。我国微针领域医美发展先行，随着个别企业突破微针药物产业化瓶颈，开始向严肃医疗领域，如载药微针的方向进发。2015年，欧美开始将微针应用于药物递送领域；日韩则将微针技术多向医美领域发展。我国微针起步较晚，发展初期也是医美先行，与日韩市场类似，但近两年随着微针产业化技术进一步成熟，个别企业突破微针药物产业化瓶颈，逐渐开始向市场潜力更大的药物递送领域研究过渡。如包括中科微针、优微生物等在内的微针企业随着在医美微针产品产业化上的积累，逐步突破产业化瓶颈，陆续布局微针药物领域。国内布局微针药物递送的初创企业数据来源：各公司官网及公开报道，蛋壳研究院整理制图其中中科微针医美微针业务探索先行取得产业化突破，首创柔性溶解微针贴快速成型的常温印刷工艺，逐渐攻克微针量产和均一制造工艺难题，拥有年产能1.5亿贴的GMP自动化生产线，已于2021年投产。目前该企业有多款微针药物管线在研，包括中枢神经类，代谢类，肿瘤等多个适应症领域，已与多家知名药企和医院展开合作并签订了研发生产合同。此前在可溶解微针医美产品开发上积累的成熟经验和产能优势，将成为国内可溶解微针企业向药物递送领域进军的重要发展基础。中科微针药物研究院院长卢迪指出，虽然欧美在微针药物递送研究方面发展地更早，但在可溶解微针药物研发方面，中国微针药企有实现弯道超车的可能。原因在于，无论是医美微针还是微针药物，其生产工艺的流程和步骤其实类似，且在可溶解微针技术产业化方面国内进度不输国外。目前是一个非常好的布局微针药物的时机，有机会实现中美在医药领域细分赛道上齐头竞争。基于微针给药特点，目前在开发微针疫苗及探索慢病领域微针给药方向具有较大市场潜力。经皮免疫的基本过程图片来源：公开资料因为微针疫苗可避免首过效应、有效、方便、微创，且降低接种者的痛感、提高依从性，同时缓解医护人员的工作量，还具有减少接种剂量、降低生产成本、提高疫苗稳定性、简化供应链的优势。对于解决部分发展中国家疫苗需求量巨大与生产能力不足之间的冲突、疫苗运输过程中严格的冷链要求等问题具有巨大发展潜力。对于需要长期、高频次给药的慢病领域，微针也是一种尤为值得期待的给药方式。目前，包括中科微针、德默高科等在内的微针企业均在GLP-1药物微针领域有所布局。目前可溶解微针给药领域已有包括中科微针等在内的部分企业突破量产及均一、稳定制造工艺的产业化瓶颈，在探索微针药物申报注册及评价等方面亦积极联合相关部门推进部分标准形成。基于微针在疫苗开发以及慢病领域给药的前景，随着国内对微针认知、技术、政策的日渐完善和成熟，我国微针产业发展值得期待。资本寒冬下逆势火热，生物学与检测技术的进步是关键转折点▶ 行业遇冷时期，药物递送仍广受资本市场关注，近3年吸金443亿元近5年热门递送技术领域国内投融资情况数据来源：动脉橙产业智库，蛋壳研究院制图即使处于生物医药行业整体遇冷时期，药物递送仍然广受资本市场关注。2019-2022年，药物递送受资本市场的关注度一路走高，即使在已经开始经受资本寒冬的2021年和2022年并未停下快速增长脚步，2021年和2022年国内热点药物递送领域投融资总金额分别高达193.4和186.9亿元。2023年，据蛋壳研究院不完全统计，国内药物递送领域投融资交易金额达到63亿元，虽然相比前两年高迅猛发展势头跌落不少，但对于已然经受很久资本寒冬的生物医药领域而言，表现依然可以说是十分坚挺。有投资人指出该现象的背后原因，随着包括核酸药物、基因治疗等新兴领域的发展，递送系统在新药成药的过程中扮演着越来越重要的角色，包括mRNA、siRNA、CRISPR等在内的新兴技术一旦能解决递送问题，其成药性会非常好，深刻理解递送技术的企业可以快速地找到一些非常好的成药机会。载体本身不再只是一种递送工具，已经有可能成为助推一种创新疗法的诞生。▶ 近5年吸金超300亿，偶联在当下受市场关注度最高热门药物递送技术各领域近5年国内投融资情况数据来源：动脉橙产业智库，蛋壳研究院制图蛋壳研究院对近5年各类热门递送技术做了投融资数据的整理，可以发现，偶联受资本关注度最高。其次，从近3年的融资体量来看，偶联领域最高，吸金198.5亿元，其次是核酸纳米载体，近3年吸金130亿元。偶联技术整体发展相对成熟但产业热情仍然高涨，原因在于想象空间足够大。以ADC为代表的偶联技术目前虽然发展相较成熟，但产业热度仍然很大，原因在于创新空间仍然较大。有投资人指出，虽然目前ADC已经获批了较多上市产品，是目前所有热门递送技术中最为成熟的技术，但未来ADC药物发展潜力仍然足够大。一方面，抗体、连接子、小分子毒素三者之间不同的搭配组合，均会影响到ADC药物的临床效果，通过在抗体、payload，连接方式上做出改进，即便是相同靶点的ADC，可改进空间也很大。另一方面，中低毒性化合物搭配高DAR值的技术路线为全球ADC药物研发注入了新的活力和更大想象空间。这几年以第一三共开发的Ehertu和Immunomedics开发的Trodelvy为代表，为ADC药物设计带来了更多新的启发。第一三共、Immunomedics开发的这两款产品设计和以往的ADC设计不一样的地方，在于他们使用了中低毒性的化合物。而传统的ADC药物一直围绕着高毒性的化合物设计，经历了很多失败。产业投资人指出，从前科学家对于ADC药物的研发设计缺乏一些好的策略，到目前慢慢摸到门道，能批量研发一些不错的ADC产品出来，对于ADC药物逐渐形成一些好的设计策略和思考。对于其他新兴偶联技术，如PDC、RDC等，也正在释放巨大的发展潜力，“万物皆可偶联”的设计思路直接点燃了市场对于偶联技术的强烈热情。新冠疫情发生后，以LNP为代表的核酸纳米载体正在受到产业热捧。关于为何核酸纳米载体受到产业如此高关注度，有产业人士指出，主要是受到新冠疫情间mRNA疫苗发展的影响，LNP作为新型递送载体的安全性和有效性已经广经验证。此外，核酸药物的火热发展以及核酸药物的成药极为依赖递送系统的创新，是核酸纳米载体火热的另一个主要原因。但目前最主流的核酸纳米载体LNP仍存在肝脏靶向等局限性，还有较多提升递送性能和创新的空间，包括PNP、INP在内的其他核酸纳米载体未来发展也值得期待。▶ 没有最好的递送技术，只有最合适的递送技术各类递送技术不能完全进行横向比较，只有针对特定的应用场景，才会有所谓的最优递送方式。比如病毒载体具有高效穿透细胞膜的能力，具备高传递效率、靶向特定细胞、长期表达转基因、有能力携带大片段基因、天然免疫逃逸等特点，但是具有较高的免疫原性导致难以进行二次给药，以及面临基因编辑药物的长期表达、脱靶基因编辑、基因组整合的可能性、制造成本高和剂量限制毒性等问题。LNP的安全、有效性已经过临床验证，规模生产问题也逐渐得到解决，但是器官靶向局限性以及由于阳离子脂质体的细胞毒性等导致对给药剂量的限制较大、不能反复使用的问题仍需要更多的研究创新加以解决。GalNac递送效果优异但由于仅能靶向肝部以及仅适用于小核酸药物，其临床拓展性受到限制；外泌体和微针递送优势突出，但由于在生产制备工艺上面临的成药瓶颈，发展较为缓慢，可能还需要一段时间的发展才能发挥在药物成药方面的优势。此外一些新兴递送载体如类病毒载体、工程化细菌、基于生理信号或者疾病标志物的智能递送系统等值得期待，但多处于发展早期，尚需要更多临床数据验证。未来生物学与检测技术的进步会深刻影响递送技术的发展。剂泰医药联合创始人&首席研发官陈红敏院士指出，药物递送作为药物开发的一个重要环节，最终的目的是为患者带来具备更好疗效的药物。因此，产业对于疾病机制、疾病靶点以及靶点作用通路的认知与理解会深刻影响递送技术的发展。一方面，生物学的发展进步能让产业对于疾病发生机制、疾病靶点以及靶点作用通路有更好的认知；另一方面，检测技术通过对人体内部的各种生物信号做进一步的分析解读，能够加深产业对于生物学的理解。以上为报告主要内容节选，若获取报告全文请扫描二维码添加小助手，添加后主动询问。● 附表1：热点递送领域国内105家有自主知识产权技术平台的相关初创企业及技术路径● 附表2：热点递送领域国内103家有自主知识产权技术平台的相关初创企业最新融资情况* 参考资料1、J Control Release. 2017 Sep 28;262:247-258.2、BARIYA S HGOHEL M C，MEHTA T A et al.Microneedles: an emerging transdermal drug delivery system[J] .Pharm Pharmacol, 2012, 64(1): 11-29.3、Sheng T, Luo BW, Zhang WT, et al. Microneedle-mediated vaccination: innovation and translation. Adv Drug Deliv Rev, 2021, 179: 113919. DOI:10.1016/j.addr.2021.1139194、https://www.zjujournals.com/med/CN/10.3724/zdxbyxb-2023-01015、Springer AD, Dowdy SF. GalNAc-siRNA Conjugates:Leading the Way for Delivery of RNAi Therapeutics. Nucleic Acid Ther. 2018Jun;28(3):109-118.6、【行业深度】创新药研究框架之ADC：国内ADC技术梳理，青出于蓝而胜于蓝7、谢雨礼博士：药物递送——生物医药未来的“卡脖子”技术.药时代8、药物递送-病毒载体药物基础研究.劢柏资本|智慧芽9、CGT核心载体：慢病毒载体系列研究【1】病毒载体概述.知乎10、【行研】纳米颗粒载体——核酸递送的另一种选择.凯莱英Asymchem11、罗氏、武田、礼来纷纷下场布局，近50家企业争相开跑，外泌体产业最全盘点.动脉网12、“小”微针，“大”前景，新型透皮给药方式正在点燃新赛道.动脉网* 报告数据声明1、文中数据截止日期为2023年11月底，若在2023年11月底之后公布的数据，不计入本报告的统计范围；2、所有交易金额均换算成人民币，统一汇率标准：1美元=7.14人民币，1港元=0.91人民币;3、交易额为数百万/千万/亿统一划定为1百万/千万/亿；4、数据可能不全，如存在错误或者遗漏，欢迎批评指正。5、编辑周秋寒对报告数据整理亦有贡献。*封面图片来源：123rf文|陈宣合微信|a1069504102添加时请注明：姓名-公司-职位网站、公众号等转载请联系授权：Rekkiiie近期推荐声明：动脉网所刊载内容之知识产权为动脉网及相关权利人专属所有或持有。未经许可，禁止进行转载、摘编、复制及建立镜像等任何使用。动脉网，未来医疗服务平台

▲8月03-04日 CMC-China大会 · 限时免费扫码报名中注：本文不构成任何投资意见和建议，以官方/公司公告为准；本文仅作医疗健康相关药物介绍，非治疗方案推荐（若涉及），不代表平台立场。任何文章转载需得到授权。生物活性物质被安全有效的递送到其相关靶位点是药物开发中的关键一环，纳米颗粒是目前在基因和药物传递领域的前沿技术之一。迄今为止，众多载体中（脂质体、脂质纳米颗粒、聚合物胶束、无机纳米颗粒）最成功的递送载体是脂质体，在市场上获得临床批准的数量最多。其中外泌体是细胞外囊泡（包括外泌体、微囊泡体和凋亡小体）的一种，粒径分布在30-200纳米之间的脂质包裹体结构，富含脂质、核酸和蛋白等成分。图1：细胞外囊泡的生物发生和释放外泌体于1981被发现并命名，2013年诺贝尔生理与医学奖颁发给了包括詹姆斯·罗思曼在内的3位科学家，以表彰他们发现细胞囊泡（外泌体等）运输和调控机制，近年外泌体相关研究进入爆发期，完成了从细胞“尘埃”到现在的“新贵”的转变。图2：PUBMED上搜索“细胞外囊泡或外泌体”关键词出现的文章数量1995年FDA批准Johnson的包载有盐酸阿霉素脂质体抗肿瘤药物Doxil上市，脂质体包载药物后相比于游离药物具有较长的半衰期和一定的被动靶向性，显示出巨大的临床价值。Doxil的上市开启了脂质体治疗疾病的先河，迄今为止，FDA批准了10多款脂质体药物上市。表1：FDA批准上市脂质体药物截至至今，尚未有细胞外囊泡/外泌体相关的上市药物，在临床试验数据库（https://clinicaltrials.gov/）以细胞外囊泡或外泌体（Extracellular vesicles OR Exosome）为关键词粗略进行搜索，发现有447项研究，其中大部分与生物标志物识别和各种类型的癌症诊断/预后有关，涉及外泌体作为递送载体方向的研究则比较少。图3：临床试验数据库研究数量表2：外泌体作为递送载体方向的研究研究1（NCT05043181）为首次人体研究旨在评估基于外泌体的核酸纳米平台在纯合子家族性高胆固醇血症基因治疗中的安全性和初步有效性；研究2（NCT04879810）的研究者评估单独的外泌体、姜黄素和外泌体加姜黄素联合使用对难治性炎症性肠病患者症状和疾病评分的影响，外泌体则是为了增加姜黄素的稳定性、溶解度和生物利用度；研究3（NCT03608631）研究了间充质基质细胞衍生的KrasG12D siRNA（iExosomes）外泌体在治疗KrasG12D突变已扩散到身体其他部位的胰腺癌参与者的最佳剂量和副作用；研究4（NCT01159288）为肿瘤抗原负载树突状细胞来源外泌体疫苗接种诱导化疗不可切除非小细胞肺癌患者的临床试验。图4：游离药物，临床批准的合成纳米颗粒和细胞外囊泡的特征外泌体的结构与脂质体较为相似，亲水核心被两亲性脂质膜结构所包裹，其中临床批准的脂质体在100 nm左右，与外泌体有较为相似之处，这些为未来药物的外泌体包载提供了可能性。正是由于二者相似的结构，人们不免会对二者进行类比与比较：脂质体类一般成分比较简单明确，而外泌体含有核酸、蛋白和脂质成分；外泌体一般为细胞来源，产能可能会受限，相比脂质体稳定性和安全性较好；外泌体可进行多种改造来进行装载药物，如利用外泌体蛋白PTGFRN作为支架在外泌体表面展示具备完全活性的IL-12。脂质体和外泌体两者作为纳米级递送载体，都存在肝脏脾脏的积累问题，限制其靶位点的活性，脂质体的另一个问题是会引起急性超敏反应，天然递送载体可能是结局这些问题的良好方式，目前少有文章对脂质体和外泌体进行直接对比。介于细胞来源的外泌体有如上问题，出现了许多办法：如红细胞通过一定孔径膜来制备外泌体类似物解决成分复杂问题、通过大规模细胞培养结合过滤与切向流技术解决产能问题、通过细胞膜连接“CD47”来触发“别吃我”信号来增加循环时间等，当然也有研究尝试通过提前施加空载外泌体药物来躲避网状系统的吞噬，相关技术仍在不断向前发展变化中。图5：外泌体的载药以及改造策略脂质体载药有主动和被动两种方式的药物装载方法。主动载药法为空脂质体与药物混合，药物在磷脂相变过程中通过扩散进入脂质体（如载多柔比星根据硫酸铵梯度原理将药物由外水相主动载到内水相），该方式载药通常为弱酸/碱性药物。被动载药为脂质体制备过程中将药物混合在脂质组分中直接制备载药脂质体。外泌体脂质包裹的结构对外源药物的包载提出了一定的挑战性，目前有被动和主动两种方式的药物装载方法。被动载药法：药物分子与供体细胞或者提取完成的外泌体共孵育，借助药物的浓度梯度差异完成药物的装载。药物分子与供体细胞共孵育的方式，后续步骤仍然避免不了分离纯化步骤来提取外泌体，而且药物分子对细胞的毒性应该进行评估，但对于脂质体而言，外泌体独有的细胞内源装载药物可能是一个潜在的优势。被动载药方式条件比较温和，操纵比较简单且一般不会对膜结构造成损伤，但是一般装载效率比较低，常用于疏水性药物分子（如姜黄素）的装载。相比于被动载药法，主动载药法通过暂时破坏囊泡的膜结构来对药物分子进行高效装载。常见的主动载药方式有1）电穿孔：通过电场的施加来破坏膜结构使得药物分子进入到膜内，该方法疏水性药物分子的装载效率较低；2）冻融法：通过冻融循环（如液氮低温冷冻-室温复溶循环）来装载药物，但应该注意到外泌体可能会存在聚集情况；3）透化剂孵育：通过添加透化剂来破坏膜结构来装载药物，当然，透化剂如皂苷产生的溶血问题应该注意；4）挤出法：外泌体与药物混合后通过一定孔径的装置，在此过程中膜结构破坏而使得药物装载进外泌体。主动载药法免不了对囊泡的膜结构的破坏，在此过程中外泌体膜结构恢复完整性的效率有待评估，而且该方法由于装载条件剧烈而不可避免出现外泌体聚集等问题的发生。图6：外泌体的主动和被动载药脂质体低毒性源于其成分中磷脂和胆固醇为细胞膜成分，靶向成分的添加可以提高其向病灶的主动靶向性，但是临床效果未能实现。外泌体表面进行改性，如连接其他分子如CD47或治疗性分子如神经元特异性狂犬病病毒糖蛋白（RVG）肽来达到增加循环时间或靶向性达到治疗疾病的目的。上市脂质体包在的药物均为分子量小于1000道尔顿的化合物，外泌体的载药实验从小分子如姜黄素到大分子如核酸、多肽等均有涉及。纳米粒子装载药物后的递送有主动和被动的靶向策略：主动靶向涉及的是纳米粒子在表面进行工程化改造来对感兴趣位点进行优先结合，而被动靶向则是利用纳米粒子自身属性如粒子大小来对感兴趣位点进行递送，比如肿瘤位点的EPR效应。外泌体和脂质体有各自的优点和局限性，如果将两者进行杂交制造出新型纳米递送载体（利用脂质体可调节的脂质和蛋白质组成、成本低等和外泌体的天然靶向特性、低免疫原性等）会不会更好呢？这些方法确实已经启动。图7：外泌体和脂质体的杂交融合目前临床评价的载体产品都涉及工程外泌体，目前没有其他类型的“外泌体样囊泡”在试验中。目前的研究中关于外泌体PD/PK信息有限，对于这部分信息的匮乏可能会严重限制其进入临床研究中的进程。细胞外囊泡（包括外泌体、微囊泡体和凋亡小体）中三个种群粒径之间相互重叠，特异性蛋白缺少共识而阻碍了它们在亚水平层面的表征而进一步限制其发展。虽然科研工作者们正在尝试使用外泌体的独特性质来递送各种生物药物，但外泌体包括本身成分以及生产过程的复杂性、粒径异质性和尚未有明确的质控标准在内的诸多因素限制其基础和转化研究。外泌体的使用已被临床证实，《细胞外囊泡治疗定义的最低实验要求》（Minimal information for studies of extracellular vesicles, misev）早在2014年提出，但监管部门尚未有指南明确规定应在外泌体产品档案中需要报告的数据，何时实现这个目标仍然需要广大科研人员的不懈努力。全球以外泌体作为递送载体的公司中最具代表性的为成立于2015年的Codiak，2020年该公司便将外泌体疗法推进到了临床实验并上市纳斯达克。今年3月Codiak宣布破产保护，一位外泌体治疗的先行者轰然倒下。Codiak将外泌体疗法推进到临床阶段，而且其临床效果比较显眼，如exoIL-12的效果很好，IL-12不仅成药而且具有治愈淋巴瘤的效果。Codiak虽然倒下，至少其证明了外泌体治疗的潜在价值，其后还有众多追随者前仆后继。图8：Codiak外泌体载药管线分布药物的研发本就不是一帆风顺的事情，路途虽远，行则将至。Reference1.     Yáñez-Mó, María et al. “Biological properties of extracellular vesicles and their physiological functions.” Journal of extracellular vesicles vol. 4 27066. 14 May. 2015, doi:10.3402/jev.v4.270662.     Witwer, Kenneth W, and Joy Wolfram. “Extracellular vesicles versus synthetic nanoparticles for drug delivery.” Nature reviews. Materials vol. 6,2 (2021): 103-106. doi:10.1038/s41578-020-00277-63.     Butreddy, Arun et al. “Exosomes as Naturally Occurring Vehicles for Delivery of Biopharmaceuticals: Insights from Drug Delivery to Clinical Perspectives.” Nanomaterials (Basel, Switzerland) vol. 11,6 1481. 3 Jun. 2021, doi:10.3390/nano110614814.     Ducrot, Coline et al. “Hybrid extracellular vesicles for drug delivery.” Cancer letters vol. 558 (2023): 216107. doi:10.1016/j.canlet.2023.2161075.     Armstrong, James P K et al. “Re-Engineering Extracellular Vesicles as Smart Nanoscale Therapeutics.” ACS nano vol. 11,1 (2017): 69-83. doi:10.1021/acsnano.6b076076.     https://www.codiakbio.com/pipeline-programs/pipeline版权声明：本文转自药事纵横，如不希望被转载的媒体或个人可与我们联系，我们将立即删除关于CMC-China 博览会融合产业力量，重构行业未来！本次CMC-China博览会汇聚300+医药及上下游全产业链的企业积极报名参展，数千名专业观众报名参观，展会现场将举办15场专业论坛。充分体现了“医药人办医药展，专业人办专业展”的理念。了解更多：一文看最全议程！8月3-4日：2023第五届中国国际生物&化学制药博览会点分享点点赞点在看