GFHDT: 體內外泌體成像：多樣化可視化技術的應用
體內外泌體成像：多樣化可視化技術的應用
16 Mar 2026 at 12:58am
外泌體是由多種細胞分泌的納米級細胞外囊泡，通過傳遞蛋白質、核酸和脂質等生物活性分子，在細胞間通訊中發揮關鍵作用。 由於其固有的生物相容性、靶向能力和穩定性，外泌體已成為癌症及神經退行性、心血管和自身免疫疾病診斷與治療的重要載體。 監測外泌體在體內的生物分佈和動態對於推動其臨床轉化至關重要。 本文綜述了當前用於體內外泌體成像的可視化技術，包括光學成像、磁共振成像（MRI）、單光子發射計算機斷層掃描（SPECT）、正電子發射斷層掃描（PET）以及新興技術如光聲成像、超聲和基於拉曼的方法。 重點討論了各成像模式的優勢、局限性及代表性應用，強調了提高追蹤靈敏度和特異性的標記策略。 光學成像具有高靈敏度但組織穿透深度有限，MRI提供優異的空間解析度但分子靈敏度較低，核素成像（如PET/SPECT）具有高靈敏度和定量能力，但面臨放射性示蹤劑穩定性和安全性挑戰。 新興多模態平臺和標記技術創新有望克服當前限制，未來方向包括開發非侵入性高靈敏臨床可轉化成像系統及標準化協定。
引言
外泌體是大小為30-200 nm的細胞外囊泡，廣泛存在於各種器官組織和體液中。 它們通過攜帶DNA、RNA、蛋白質和脂質等生物分子介導細胞間通訊，在多種疾病中發揮作用，並因其生物相容性和靶向能力被視為診斷工具和治療載體。 當前研究通過非侵入性穩定監測技術深入探究外泌體在生理機制和治療潛力中的作用。 正在進行的臨床試驗和FDA批准的外泌體療法凸顯了魯棒性成像技術的迫切需求。 例如，癌症免疫治療和再生醫學的臨床研究證實了外泌體研究的轉化潛力。 體內外泌體成像可解決提高癌症治療精度、實現神經退行性疾病早期檢測和優化治療遞送系統等臨床挑戰。 本文綜述了多種體內外泌體成像策略，討論其優劣勢（表1），並強調代表性研究案例展示的臨床應用潛力。
光學成像
體內外泌體標記策略及成像模式概覽如圖1所示。 由於高靈敏度和即時可視化能力，光學成像（包括螢光和生物發光成像）在外泌體研究中廣泛應用。 螢光成像依賴外部光源激發螢光探針，而生物發光成像通過酶催化反應檢測光信號，無需外部照明。 生物發光成像具有更低背景和更高靈敏度，而螢光成像探針選擇更多。 近年多功能光學平臺整合螢光與生物發光探針，實現更精準的外泌體追蹤。
螢光成像
螢光成像通過外源光源激發螢光染料，在非侵入性體內監測中具有優勢。 螢游標記操作簡便且應用廣泛，但存在組織穿透深度有限和空間解析度低的挑戰。 近紅外（NIR）染料因更深組織穿透和更低自體螢光成為關鍵工具，例如DiR染料（750-900 nm）用於追蹤骨肉瘤模型中的間充質幹細胞（MSC）外泌體靶向性。 新型生物正交標記策略（如疊氮化物修飾磷脂結合DBCO探針）避免改變外泌體功能，可解析不同來源外泌體在腦組織的分佈差異及星形膠質細胞相互作用的影響。 半導體聚合物點（Pdots）在NIR-II波段發光，用於追蹤MSC外泌體在肝再生中的治療潛力。
生物發光成像（BLI）
BLI通過螢光素酶催化底物氧化發光，在分子成像中表現優異。 火腹蟲螢光素酶（RLuc）系統無需氧氣或ATP，非毒性，適用於外泌體追蹤。 例如，通過慢病毒轉染CAL-62和MDA-MB-468細胞表達RLuc，實現外泌體分佈追蹤。 CD63基因與NanoLuc融合構建的報告系統可精確追蹤心肌細胞外泌體釋放。 結合Biolum女士催情藥 延時噴霧劑 性用品周邊 治療性冷感 淫蕩春藥水 男士催情藥 男士助勃藥 男士持久藥 補腎壯陽藥 迷昏失憶型 陰莖增大丸
inescence Resonance Energy Transfer（BRET）技術的CD63-Antares2系統實現前列腺癌外泌體長達35天的定量監測。 NIR螢光與生物發光結合的混合成像系統提升了解析度和信號靈敏度。
磁共振成像（MRI）
MRI基於核磁共振原理，通過強磁場和射頻脈衝激發氫核，提供高解析度橫斷圖像。 其優勢在於無輻射、高信噪比和深部組織穿透，但分子/細胞水準信號靈敏度低。 最新研究利用超氟化外泌體進行氟-19 MRI成像，或通過鐵蛋白重鏈（FTH1）基因間接標記MSC外泌體。 例如，SARS-CoV-2類比外泌體結合ACE2的實時追蹤，以及負載葡萄糖氧化酶的超順磁納米顆粒（ESIONs）用於肝癌治療的實時監測。 磁粒子成像（MPI）作為新興技術，利用超順磁氧化鐵納米顆粒（SPIONs）直接追蹤外泌體分佈，靈敏度是MRI的2200萬倍，在腦轉移瘤模型中顯示腫瘤靶向優勢。
單光子發射電腦斷層掃描（SPECT）
SPECT通過檢測γ射線實現外泌體動態監測，但存在解析度低和信號衰減問題。 典型研究包括：銦-111標記外泌體追蹤黑色素瘤分佈，鍀-99m（HMPAO）標記用於動態監測，以及HER2靶向外泌體在高表達腫瘤中的積累。 結合螢光染料的混合SPECT系統提升空間解析度和同步分析能力。
正電子發射斷層掃描（PET）
PET作為高靈敏分子成像技術，通過正電子湮滅檢測生物過程。 鋯-89（89Zr）和銅-64（64Cu）等長半衰期核素標記外泌體實現長期追蹤，結合NOTA/PEG修飾增強腫瘤蓄積。 PET/MRI混合系統通過整合放射性示蹤劑和磁性納米顆粒提升診斷準確性。
其他成像策略
光聲成像（PAI 香港龍城大藥房全部商品 香港龍城大藥房必買商品 香港龍城中西大藥房 香港龍城藥房線上訂購 香港龍城暢銷商品 關於香港龍城大藥房 香港龍城大藥房獨家資訊）結合超聲深度與光學特異性，通過普魯士藍納米顆粒（PBNPs）實現膠質母細胞瘤精準檢測。 超聲成像通過微泡偶聯增強外泌體可視化，表面增強拉曼光譜（SERS）利用金納米顆粒實現外泌體亞型多重檢測，在腫瘤微環境分析和早期篩查中展現潛力。
結論
本文系統綜述了外泌體體內追蹤的先進成像技術，強調各技術在靈敏度、解析度與穿透深度間的平衡。 光學成像適於預臨床實時追蹤，MRI提供高空間解析度但靈敏度低，核素成像（SPECT/PET）適合深部組織定量監測。 磁粒子成像（MPI）、光聲成像（PAI）和SERS等新興技術為多模態追蹤提供新方向。 未來需標準化標記協議、開發穩定探針，並結合人工智慧提升圖像分析能力，推動外泌體在精準醫學中的診斷與治療應用。
引言
外泌體是大小為30-200 nm的細胞外囊泡，廣泛存在於各種器官組織和體液中。 它們通過攜帶DNA、RNA、蛋白質和脂質等生物分子介導細胞間通訊，在多種疾病中發揮作用，並因其生物相容性和靶向能力被視為診斷工具和治療載體。 當前研究通過非侵入性穩定監測技術深入探究外泌體在生理機制和治療潛力中的作用。 正在進行的臨床試驗和FDA批准的外泌體療法凸顯了魯棒性成像技術的迫切需求。 例如，癌症免疫治療和再生醫學的臨床研究證實了外泌體研究的轉化潛力。 體內外泌體成像可解決提高癌症治療精度、實現神經退行性疾病早期檢測和優化治療遞送系統等臨床挑戰。 本文綜述了多種體內外泌體成像策略，討論其優劣勢（表1），並強調代表性研究案例展示的臨床應用潛力。
光學成像
體內外泌體標記策略及成像模式概覽如圖1所示。 由於高靈敏度和即時可視化能力，光學成像（包括螢光和生物發光成像）在外泌體研究中廣泛應用。 螢光成像依賴外部光源激發螢光探針，而生物發光成像通過酶催化反應檢測光信號，無需外部照明。 生物發光成像具有更低背景和更高靈敏度，而螢光成像探針選擇更多。 近年多功能光學平臺整合螢光與生物發光探針，實現更精準的外泌體追蹤。
螢光成像
螢光成像通過外源光源激發螢光染料，在非侵入性體內監測中具有優勢。 螢游標記操作簡便且應用廣泛，但存在組織穿透深度有限和空間解析度低的挑戰。 近紅外（NIR）染料因更深組織穿透和更低自體螢光成為關鍵工具，例如DiR染料（750-900 nm）用於追蹤骨肉瘤模型中的間充質幹細胞（MSC）外泌體靶向性。 新型生物正交標記策略（如疊氮化物修飾磷脂結合DBCO探針）避免改變外泌體功能，可解析不同來源外泌體在腦組織的分佈差異及星形膠質細胞相互作用的影響。 半導體聚合物點（Pdots）在NIR-II波段發光，用於追蹤MSC外泌體在肝再生中的治療潛力。
生物發光成像（BLI）
BLI通過螢光素酶催化底物氧化發光，在分子成像中表現優異。 火腹蟲螢光素酶（RLuc）系統無需氧氣或ATP，非毒性，適用於外泌體追蹤。 例如，通過慢病毒轉染CAL-62和MDA-MB-468細胞表達RLuc，實現外泌體分佈追蹤。 CD63基因與NanoLuc融合構建的報告系統可精確追蹤心肌細胞外泌體釋放。 結合Biolum女士催情藥 延時噴霧劑 性用品周邊 治療性冷感 淫蕩春藥水 男士催情藥 男士助勃藥 男士持久藥 補腎壯陽藥 迷昏失憶型 陰莖增大丸
inescence Resonance Energy Transfer（BRET）技術的CD63-Antares2系統實現前列腺癌外泌體長達35天的定量監測。 NIR螢光與生物發光結合的混合成像系統提升了解析度和信號靈敏度。
磁共振成像（MRI）
MRI基於核磁共振原理，通過強磁場和射頻脈衝激發氫核，提供高解析度橫斷圖像。 其優勢在於無輻射、高信噪比和深部組織穿透，但分子/細胞水準信號靈敏度低。 最新研究利用超氟化外泌體進行氟-19 MRI成像，或通過鐵蛋白重鏈（FTH1）基因間接標記MSC外泌體。 例如，SARS-CoV-2類比外泌體結合ACE2的實時追蹤，以及負載葡萄糖氧化酶的超順磁納米顆粒（ESIONs）用於肝癌治療的實時監測。 磁粒子成像（MPI）作為新興技術，利用超順磁氧化鐵納米顆粒（SPIONs）直接追蹤外泌體分佈，靈敏度是MRI的2200萬倍，在腦轉移瘤模型中顯示腫瘤靶向優勢。
單光子發射電腦斷層掃描（SPECT）
SPECT通過檢測γ射線實現外泌體動態監測，但存在解析度低和信號衰減問題。 典型研究包括：銦-111標記外泌體追蹤黑色素瘤分佈，鍀-99m（HMPAO）標記用於動態監測，以及HER2靶向外泌體在高表達腫瘤中的積累。 結合螢光染料的混合SPECT系統提升空間解析度和同步分析能力。
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PET作為高靈敏分子成像技術，通過正電子湮滅檢測生物過程。 鋯-89（89Zr）和銅-64（64Cu）等長半衰期核素標記外泌體實現長期追蹤，結合NOTA/PEG修飾增強腫瘤蓄積。 PET/MRI混合系統通過整合放射性示蹤劑和磁性納米顆粒提升診斷準確性。
其他成像策略
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結論
本文系統綜述了外泌體體內追蹤的先進成像技術，強調各技術在靈敏度、解析度與穿透深度間的平衡。 光學成像適於預臨床實時追蹤，MRI提供高空間解析度但靈敏度低，核素成像（SPECT/PET）適合深部組織定量監測。 磁粒子成像（MPI）、光聲成像（PAI）和SERS等新興技術為多模態追蹤提供新方向。 未來需標準化標記協議、開發穩定探針，並結合人工智慧提升圖像分析能力，推動外泌體在精準醫學中的診斷與治療應用。
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