细胞外囊泡（EVs）是一类纳米级（30–1000纳米）的膜状颗粒，由细胞主动分泌并广泛分布于血液、唾液和尿液等体液中[1]、[2]。EVs具有磷脂双层结构，能够有效保护其内部的蛋白质、核酸和脂质免受降解，因此成为细胞间通信的重要介质[3]、[4]、[5]、[6]。越来越多的证据表明，EVs在关键的生理和病理过程中发挥着重要作用[4]、[7]、[8]，例如通过传递功能性分子来调节免疫反应[9]、重塑肿瘤微环境[10]、促进神经退行性疾病的进展[11]以及维持代谢稳态[12]。近年来，人工智能在EVs研究中的应用显著推动了该领域的发展，特别是在自动化图像分析、多组学数据整合、精准疾病分类、治疗工程以及标准化分析方案开发等方面取得了显著进展[13]、[14]、[15]、[16]、[17]。
微小RNA（miRNAs）是细胞外囊泡中的关键功能分子，它们通过与目标信使RNA（mRNAs）的3’非翻译区（3’UTR）结合来调节基因表达[18]、[19]、[20]。与容易被核酸酶降解的自由miRNAs不同，来自EVs的miRNAs（EV-miRNAs）受到脂质双层的保护，并通过AGO2等相关蛋白的稳定作用，在体液中的稳定性显著提高[21]、[22]。这一特性使得EV-miRNAs能够长期保持其来源细胞的分子特征，具有高保真度，使其成为液体活检领域极具前景的生物标志物[23]、[24]、[25]、[26]、[27]。值得注意的是，EVs在不同病理条件下可以选择性富集特定的miRNAs[28]、[29]。例如，肿瘤来源的EVs携带促转移miRNAs[30]，而与神经退行性疾病相关的EVs则富集可导致突触损伤和认知障碍的miRNAs[31]。这些特征性分子为疾病机制研究和临床诊断提供了重要线索[32]。
尽管EV-miRNAs在疾病诊断和治疗监测方面具有巨大潜力[6]，但其高灵敏度和准确性的检测仍面临挑战。这主要是由于EV-miRNAs在体液中的含量较低，以及分离和纯化的复杂性，这些过程常常导致样本损失和污染。尽管这些方法在miRNA研究中被广泛使用[33]，但传统的定量聚合酶链反应（qPCR）[34]、Northern blot[35]和下一代测序（NGS）[36]等方法在应用于EV-miRNAs时存在明显局限性。这些技术需要多个预处理步骤，包括EV分离、膜破坏以及RNA提取和纯化[37]，这些过程耗时且劳动强度大，还容易引入样本降解和交叉污染，从而影响检测灵敏度和特异性。因此，它们无法满足快速、简便和标准化诊断检测的需求[38]。
为了解决这些技术难题，近年来开发出了多种新型传感策略。在核酸扩增领域，数字PCR和CRISPR-Cas系统等超灵敏平台的出现使得能够检测到单分子水平的EV-miRNAs[31]。基于膜融合的原位检测技术利用工程化脂质体特异性识别EV膜并直接释放其内容物，避免了传统裂解方法导致的miRNA降解风险[39]。纳米材料（如金纳米颗粒[40]和DNA纳米笼[41]）通过表面等离子体共振和荧光信号放大等机制显著提高了检测灵敏度。此外，集成微流控平台将样本处理、EV捕获和信号检测整合到一个芯片系统中[42]，为即时检测（POCT）应用提供了巨大潜力。这些创新技术为探索EV-miRNAs在早期疾病诊断、治疗反应监测和预后评估中的临床价值提供了有力工具，从而推动了液体活检技术向更高精度、便利性和可及性的发展。
然而，将EV-miRNAs作为生物标志物的临床应用仍面临诸多技术和生物学挑战，亟需一项系统性的综述，将最新的检测技术与对其功能的机制理解相结合。本文重点探讨了EV-miRNAs在疾病发病机制和进展中的关键作用，系统阐述了其在分子调控机制、高灵敏度检测技术和临床应用方面的最新进展（见图1）。通过分析癌症、神经退行性疾病和代谢性疾病的代表性研究，我们评估了EV-miRNAs作为早期诊断、动态监测和精准预后的生物标志物的潜力。同时，我们也讨论了该领域中的新兴机遇和持续存在的挑战。预计这篇综述将为未来EV-miRNAs的基础研究和临床应用提供宝贵的理论和技术支持。
