外泌体是几乎所有细胞都会分泌的、直径约30～150纳米的微小囊泡。由于其内部含有DNA、蛋白质等物质，能够反映分泌源细胞的状态，因此一直被视为仅通过检测体液即可诊断癌症等疾病的液体活检中具有前景的靶标。然而，体液中的外泌体混杂着多种细胞来源的外泌体，此前难以仅分选出特定细胞来源的外泌体。
东京大学研究生院理学系研究科的合田圭介教授（兼任日本东北大学SiRIUS医学创新研究所国际卓越教授）等人组成的研究团队，通过使用稀土（镧系元素）离子对外泌体/细胞外囊泡表面进行化学修饰，开发出了一项可将同型靶向性（即同种细胞与外泌体之间选择性结合的特性）提升25倍以上的新技术。相关研究成果已发表在期刊《Nature Biomedical Engineering》上。
图1 研究背景、成果及应用（供图：东京大学）
研究团队着眼于生物体内与生俱来的同型靶向性——即细胞能够识别并结合同类细胞的特性。癌细胞表面大量存在与恶性转化、转移相关的唾液酸。团队利用这一特性，用可与唾液酸强结合的铕、铽等稀土离子修饰外泌体表面后发现，同种细胞与外泌体的结合效率提升至修饰前的25倍以上，捕获目标外泌体的耗时也大幅缩短。研究团队将该现象命名为“超同型靶向化”。
图2 用稀土类元素离子修饰外泌体表面，实现“超同型靶向化”的概念图以及评价结果（供图：东京大学）
利用这种超同型靶向性，研究团队构建了两种超高灵敏度液体活检技术。第一种是通过细胞检测外泌体的方法：以癌细胞株细胞作为捕获载体，从混杂大量外泌体的血清中仅分选癌症来源的外泌体，最低可检出1毫升血清中数十个目标外泌体。
图3 用细胞检测外泌体的液体活检法及其效果评测（供图：东京大学）
另一种是通过外泌体检测细胞的方法：通过将表面经修饰的癌细胞株来源外泌体与血液中的癌细胞（循环肿瘤细胞）结合，把信号扩增约1万倍，可检出近20毫升血液中仅1个的癌细胞。
研究团队用实际样本验证了这些技术。在移植三阴性乳腺癌的小鼠中，研究人员确认其血液内的癌症来源外泌体与癌细胞数量显著多于健康小鼠，且数量随肿瘤进展增多，经抗癌药物给药后减少。此外，研究显示该技术可明确区分13名患者与13名健康人的血液样本，在临床场景的复杂条件下仍可有效发挥作用。
图4 用外泌体检测细胞的液体活检法及其效果评测（供图：东京大学）
除癌症早期诊断与复发监测外，该技术还有望应用于药物递送、组织再生、免疫疗法等广泛领域。
原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部
【论文信息】
期刊：Nature Biomedical Engineering
论文：Super homotypic targeting by surface engineering of extracellular vesicles
DOI：10.1038/s41551-026-01743-2
