外泌體是幾乎所有細胞都會分泌的、直徑約30～150奈米的微小囊泡。由於其內部含有DNA、蛋白質等物質，能夠反映分泌源細胞的狀態，因此一直被視為僅通過檢測體液即可診斷癌症等疾病的液體活檢中具有前景的靶標。然而，體液中的外泌體混雜著多種細胞來源的外泌體，此前難以僅分選出特定細胞來源的外泌體。
東京大學研究生院理學系研究科的合田圭介教授（兼任日本東北大學SiRIUS醫學創新研究所國際卓越教授）等人組成的研究團隊，通過使用稀土（鑭系元素）離子對外泌體/細胞外囊泡表面進行化學修飾，開發出了一項可將同型靶向性（即同種細胞與外泌體之間選擇性結合的特性）提升25倍以上的新技術。相關研究成果已發表在期刊《Nature Biomedical Engineering》上。
圖1 研究背景、成果及應用（圖片提供：東京大學）
研究團隊著眼於生物體內與生俱來的同型靶向性——即細胞能夠識別並結合同類細胞的特性。癌細胞表面大量存在與惡性轉化、轉移相關的唾液酸。團隊利用這一特性，用可與唾液酸強結合的銪、鋱等稀土離子修飾外泌體表面後發現，同種細胞與外泌體的結合效率提升至修飾前的25倍以上，捕獲目標外泌體的耗時也大幅縮短。研究團隊將該現象命名為「超同型靶向化」。
圖2 用稀土類元素離子修飾外泌體表面，實現「超同型靶向化」的概念圖以及評價結果（圖片提供：東京大學）
利用這種超同型靶向性，研究團隊構建了兩種超高靈敏度液體活檢技術。第一種是通過細胞檢測外泌體的方法：以癌細胞株細胞作為捕獲載體，從混雜大量外泌體的血清中僅分選癌症來源的外泌體，最低可檢出1毫升血清中數十個目標外泌體。
圖3 用細胞檢測外泌體的液體活檢法及其效果評測（圖片提供：東京大學）
另一種是通過外泌體檢測細胞的方法：通過將表面經修飾的癌細胞株來源外泌體與血液中的癌細胞（循環腫瘤細胞）結合，把信號擴增約1萬倍，可檢出近20毫升血液中僅1個的癌細胞。
研究團隊用實際樣本驗證了這些技術。在移植三陰性乳腺癌的小鼠中，研究人員確認其血液內的癌症來源外泌體與癌細胞數量顯著多於健康小鼠，且數量隨腫瘤進展增多，經抗癌藥物給藥後減少。此外，研究顯示該技術可明確區分13名患者與13名健康人的血液樣本，在臨床場景的複雜條件下仍可有效發揮作用。
圖4 用外泌體檢測細胞的液體活檢法及其效果評測（圖片提供：東京大學）
除癌症早期診斷與復發監測外，該技術還有望應用於藥物遞送、組織再生、免疫療法等廣泛領域。
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Nature Biomedical Engineering
論文：Super homotypic targeting by surface engineering of extracellular vesicles
DOI：10.1038/s41551-026-01743-2
