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• 外泌體是細胞分泌的奈米級顆粒，在生技醫藥領域展現巨大潛力。預計到2026 年，全球外泌體市場將增長到55.8 億美元。
• 外泌體目前有疾病診斷、藥物傳遞、疾病治療三大應用方向，已有研究在動物實驗上確認了藥物載體和疾病治療的功能。
• 外泌體研究仍面臨分離純化技術、來源選擇、標靶性等挑戰。對於外泌體產品的誇大或錯誤觀念，仍應謹慎看待。

外泌體（exosome）近年來成為生技醫藥產業焦點話題，這種由細胞分泌的微小奈米顆粒被視為生物標記、藥物傳遞系統、疾病治療的未來潛力之星，吸引了大量研究資源和產業關注。根據美國Global Market Estimates公司的報告，全球外泌體相關產品和服務的市場規模從2021 年的18.2 億美元，預計到2026 年將增長到55.8 億美元，年均增長率達25.12%，凸顯了外泌體研究和應用的巨大商業潛力。

外泌體是什麼？生技新星的發現歷程

外泌體是細胞分泌的奈米級顆粒，具有細胞膜結構，屬於細胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）的一種。這些微小結構在細胞間訊息傳遞中扮演重要角色。按照尺寸和形成途徑，細胞外囊泡可分為直徑30 ～ 150 奈米（nm）的外泌體、100 ～ 1000 nm的微囊泡 （microvesicle），以及50 ～ 5000 nm 的凋亡小體（apoptotic body）。

外泌體的發現可追溯至上世紀中葉。1946 年，科學家首次在血液中觀察到源自血小板的囊泡狀結構，當時被稱為「血小板灰塵」；1983 年，科學家在研究未成熟紅血球中的轉鐵蛋白循環時，首次以電子顯微鏡觀察外泌體詳細的超微結構，為外泌體研究奠定了基礎。2013 年諾貝爾生理學或醫學獎得主羅斯曼（James Rothman）、謝克曼（Randy Schekman）、蘇德霍夫（Thomas Suedhof），發現並闡述了細胞囊泡運送系統中的膜融合機制，更被視為外泌體研究的重要里程碑。

外泌體生技發展的現況與前景

隨著研究深入，科學家發現外泌體具有多種重要的生物學功能，包括細胞間通訊、免疫調節、參與疾病過程和促進組織修復等。這些多樣化的功能使外泌體在生物醫學領域引起廣泛關注，被認為具有巨大應用潛力。

目前，外泌體在生物技術領域主要有三大應用方向：

1. 疾病診斷

外泌體被視為新一代的液態檢體（liquid biopsy）工具，具有非侵入性和高穩定性的優勢。在癌症診斷中，外泌體展現出相較於循環腫瘤細胞（circulating tumor cell, CTC） 或循環腫瘤DNA（circulating tumor DNA, ctDNA）更高的穩定性。例如外泌體中的特定微小RNA（microRNA），可使用在早期非小細胞肺癌的診斷；胰腺癌患者血漿外泌體中GPC-1（glypican-1）蛋白濃度，就可以用在腫瘤大小的預測，此方法的診斷敏感度和特異性超過95%。除癌症外，外泌體在其他疾病診斷中也顯示出潛力。例如神經元衍生外泌體上的HMGB1（high mobility group box 1）等蛋白，可作為愛滋病毒（human immunodeficiency virus, HIV）感染相關認知障礙的生物標記；在帕金森氏症（Parkinson's disease）細胞模型的外泌體中，可偵測到α －突觸核蛋白（α-synuclein）聚集，被認為在帕金森症的病理中扮演關鍵角色，具有檢測帕金森氏症的潛力。

2. 藥物傳遞

外泌體被認為是下一代理想的藥物載體。它作為藥物載體的優勢包括能有效促進細胞間通訊和訊號傳遞、可穿越生物屏障（例如血腦屏障）、脂質雙層結構有利於與目標細胞互動等。外泌體還具有多種膜蛋白，增強了與細胞之間的相互作用。

相比傳統的脂質體 （liposome），外泌體在藥物傳遞方面展現出更大潛力。例如已有研究發現，利用巨噬細胞來源的外泌體攜帶抗腫瘤藥物紫杉醇（paclitaxel, PTX），可使紫杉醇對抗藥性腫瘤細胞的毒殺能力提高50 倍，並在動物模式中產生了強大的抗腫瘤效果；也有研究利用間質幹細胞（mesenchymal stem cell, MSC）外泌體傳輸帶有降解類澱粉的神經肽酶和胰島素降解酶，修復了阿茲海默症（Alzheimer's disease）小鼠的認知功能障礙，並清除腦內的類澱粉斑塊。

3. 疾病治療

外泌體本身也被視為潛在的治療藥物，例如造血幹細胞（hematopoietic stem cell, HSC） 分泌的外泌體，在心衰竭的動物模型中表現出降低心臟損傷與纖維化的療效；間質幹細胞分泌的外泌體具有免疫調節的特性，被認為可能用於治療多種炎症性疾病，例如類風濕性關節炎和難治性潰瘍性結腸炎。此外，在小鼠新冠病毒感染模型中，使用人工製造、帶有血管收縮素轉化酶2（angiotensin-converting enzyme 2, ACE2）的外泌體，可顯著減輕肺部炎症和出血症狀。

圖一｜外泌體的生物醫學應用
（資料來源：作者提供）

現實挑戰與技術難題

儘管外泌體展現出巨大醫療潛力，但要將上述的研究成果轉化為實際臨床應用，仍面臨諸多挑戰：……【更多內容請閱讀科學月刊第659期】