N Nano：富含胆固醇外泌体通过膜融合直接胞质内递送siRNA

siRNA递送是治疗肿瘤等疾病非常有前景的手段。纳米粒子，如LNP等，可以实现细胞内递送，但是常常是以内吞的方式进入细胞，因此需要进行溶酶体逃逸。与合成纳米粒子不同，外泌体负载siRNA有很多优势，如延长循环时间，生物相容性好，免疫原性低，可以靶向特定组织等。然而， 外泌体也主要通过内吞作用进入细胞，被困在溶酶体，因此效率很低 。 相比之下，自然囊泡结 构，如 包膜病毒和突触囊泡，已进化出直接通过膜融合将货物引入细胞质的机制，从而绕过内吞困境，优化运输效率。证据表明，包膜病毒和突触囊泡的膜具有 高胆固醇含量 ，这对于与细胞膜的融合过程至关重要 。

受到这些观察的启发，作者假设胆固醇可能调节外泌体与细胞之间的相互作用，并且补充外泌体膜中的胆固醇可能使其内化路径转向膜融合。在本研究中， 通过理论和实验上显示，增加外泌体膜中的胆固醇含量使其能够通过与细胞膜的膜融合进入细胞，从而实现高效和安全的siRNA递送 。这一现象在多种外泌体类型中得到了观察，包括来自牛奶的胆固醇掺入外泌体（称为牛奶衍生外泌体（MEs））和来自生姜的外泌体（称为生姜衍生外泌体（GEs）），以及来自人肝癌细胞HepG2的自然富胆固醇外泌体（HepG2衍生外泌体）。

分子动力学（MD）模拟揭示，富含膜胆固醇的外泌体经历形变，增加了与细胞膜的接触面积，最终导致膜融合。我们进一步在体外和体内研究了MEs。在细胞水平上，含有30%胆固醇修饰的siPLK1负载外泌体（30%Chol/MEs）有效抑制了PLK1 mRNA和蛋白的表达，优于阳性对照Lipofectamine 2000和RNAiMAX，诱导肿瘤细胞凋亡。随后，我们通过口服给药和静脉注射验证了30%Chol-MEs/siPLK1在体内的疗效，展示了其有效抑制原位和异位结直肠肿瘤的生长。

【图文解读】

图一. 通过分子模拟外泌体和细胞膜的互作，发现胆固醇含量越高，外泌体越倾向于以直接膜融合的方式进入细胞。

图二. 通过水合法删除或者添加人工固醇，以获得不同胆固醇含量的外泌体 。

图三. 荧光标记发现胆固醇含量低的外泌体更多的以内吞作用进入细胞，而 胆固醇含量高的外泌体更多的以 直接膜融合 作用进入 细胞。g图电镜也很直观的对这一不同进行了捕捉。

图四. 用高胆固醇含量的外泌体递送siRNA具有比低胆固醇含量的外泌体的递送效率更高。此外，比商用的lipo2000效率也高。这种递送后有效地抑制了癌细胞生长。

图五. 用高 胆固醇含量的外泌体递送si R NA抑制皮下瘤。

图六. 用高 胆固醇含量的外泌体递送si R