什麼是細胞外囊泡 (EVs)?

細胞外囊泡 (Extracellular Vesicles, EVs) 是由細胞內源性產生（endogenously produced）的、以磷脂為基礎的顆粒（phospholipid-based particles）。這些囊泡被一層磷脂雙層膜（phospholipid-based bilayer membrane）包裹，並在其表面裝飾有功能性的表面和膜蛋白。

EVs 的基本特性與功能

1. 尺寸與異質性： EVs 是一個高度異質性的膜結合載體群體（highly heterogeneous membrane-bound carriers）。它們的尺寸通常在奈米級範圍內。

2. 分子組成 (Cargo)： EVs 攜帶多種生物活性分子（bioactive molecules），這些分子反映了它們的來源細胞（cells of origin）。這些貨物包括：

    ◦ 蛋白質（proteins），例如膜蛋白（membrane proteins）、四跨膜蛋白（tetraspanins）。

    ◦ 脂質（lipids）。

    ◦ 核酸（nucleic acids），包括 DNA、RNA（如 mRNA 和 miRNA）。

3. 生物功能： EVs 在活體系統中扮演著至關重要的角色。它們的主要功能是作為細胞間通訊（intercellular communication）的介質，負責傳輸生物信號、轉移蛋白質和核酸。

4. 作為藥物載體： 由於其天然組成（natural composition）、選擇性的細胞相互作用（selective cell interactions）、低毒性（low toxicity）、最小免疫原性（minimal immunogenicity）、生物相容性（biocompatibility）和穩定性（stability），EVs 成為極具潛力的藥物載體。

EVs 的三大主要亞型

EVs 通常根據它們的尺寸和細胞起源/生成機制（cellular origin/biogenesis）被分為三大主要亞型：

類別	形成機制	典型尺寸	生物分子 Cargo	主要生物學功能
外泌體 Exosomes (sEVs)	由細胞膜內吞→形成 early endosome → ILVs → MVB → MVB 與膜融合釋放	30–150 nm	蛋白質（tetraspanins/CD9/CD63/CD81、ESCRT 蛋白/Alix/Tsg101）、核酸（mRNA/miRNA/lncRNA/DNA）、脂質（磷脂/膽固醇/鞘脂）	細胞間通訊、信號傳遞、基因表達調控、生物標記物（biomarker）
微泡 Ectosomes / Microvesicles	由細胞膜直接向外 budding, 無經過 endosomal 系統	100–1000 nm	膜蛋白、細胞質蛋白、核酸片段	細胞對外排放物質、細胞間信號傳遞、免疫調控
凋亡體 Apoptotic bodies	細胞程序性凋亡之後膜局部 blebbing → 片段化釋放	500–2000+ nm	細胞器、核片段、DNA 片段、大分子複合體	清除凋亡細胞碎片、啟動免疫反應、抗原呈現

在研究中，外泌體（Exosomes）由於是研究最廣泛的小細胞外囊泡（sEVs），「外泌體」一詞與「小細胞外囊泡」有時可以互換使用。

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比喻：

細胞外囊泡（EVs）就像細胞之間發送的奈米級「訊息包裹」。它們是天然的脂質包裹，內部裝載了親代細胞的各種分子（蛋白質、RNA），並在細胞膜上貼上了各種「郵戳」（表面蛋白）。這些包裹被用來在細胞之間傳遞指令，影響受體細胞的功能，這使它們成為遞送藥物的理想天然載體。

Exosome (sEVs) 基本介紹

一、定義與命名（What they are）

• Exosomes（外泌體）
  • 屬於 Extracellular Vesicles（EVs） 的一個亞型，是存在於細胞外的微脂體，廣泛出現於生物的體液中。
  • 依 MISEV2018/2023 建議，實務上以 sEVs（small EVs） 為較精確用語
• 尺寸範圍
  • 約 30–150 nm（常見實驗觀察集中於 50–120 nm）
• 來源
  • 由細胞內 Endosomal system 形成，而非直接從細胞膜出芽

特性:

•生物相容性高(低毒性) •不易刺激免疫反應 •可攜帶各式各樣的內容物–Protein、DNA、RNA

二、生物生成機制（Biogenesis）

• 形成路徑（經典 exosomal pathway）
  1. 細胞膜內吞形成 early endosome
  2. endosome 內膜內陷 → 形成 Intraluminal Vesicles (ILVs)
  3. 內含多顆 ILVs 的結構稱為 Multivesicular Body (MVB)
  4. MVB 與細胞膜融合 → ILVs 釋放至細胞外，即為 exosomes
• 調控系統
  • ESCRT-dependent pathway
    • ESCRT-0, I, II, III（如 TSG101、ALIX）
  • ESCRT-independent pathway
    • Ceramide、tetraspanins（CD9, CD63, CD81）

Exosome 生成方式

三、物理與結構特性（Structure）

• 膜結構
  • 脂質雙層（lipid bilayer）
  • 富含：
    • Cholesterol
    • Sphingomyelin
    • Ceramide
• 膜蛋白特色
  • 高度富集 tetraspanins
  • 膜蛋白組成具「來源細胞指紋性」

四、典型表面標誌（Surface markers）

1️⃣ 通用 exosomal markers

• Tetraspanins
  • CD9
  • CD63
  • CD81
• Endosomal markers
  • TSG101
  • ALIX

2️⃣ 功能性 / 來源相關分子（依細胞類型而異）

• 免疫調節
  • PD-L1
  • CTLA-4
  • FasL
  • ICAM-1
• 腫瘤相關
  • TAA（Tumor-Associated Antigens）
• 腺苷路徑
  • CD39
  • CD73

五、內含物（Cargo）

• 核酸類
  • miRNA（最具研究價值）
  • mRNA
  • lncRNA
  • circRNA
  • 少量 dsDNA / ssDNA
• 蛋白質
  • Cytosolic proteins
  • Enzymes
  • Signaling molecules
  • Cytokines（如 TGF-β）
• 脂質
  • 參與膜融合、訊號傳遞
• 特性
  • 內容物 非隨機
  • 具有選擇性裝載（cargo sorting）

六、生物功能（Functions）

• 細胞間通訊（Intercellular communication）
  • 傳遞 RNA、蛋白，改變受體細胞表現型
• 免疫調控
  • 免疫抑制（PD-L1⁺ exosomes）
  • 抗原呈遞
• 腫瘤生物學
  • 促進轉移（pre-metastatic niche）
  • 免疫逃脫
  • 抗藥性傳遞
• 組織修復與再生
  • MSC-derived exosomes：
    • 抗發炎
    • 促血管新生
    • 促組織修復

Exosome 純化

Exosome 內容物填充

常見填充物: