약 50년전에 혈장(plasma)에서 세포외소포체(extracellular vesicles)가 발견된 이후로 모든 체액(biological fluids)에 소포체가 포함되어 있을 뿐만 아니라 세포에서 다양한 소포체를 방출함을 알게 되었다[1-3]. 다양한 소포체들을 단순하게 세포외소포체로 불리울 수 있지만 크기와 방출 기전에 따라 100 nm 이상의 소포체는 미세소포체(microvesicles)와 자멸 사체(apoptotic bodies), 100 nm 이하의 가장 작은 소포체는 엑소좀(exosomes)으로 크게 3가지 타입의 소포체로 나누어 볼 수 있다.

이중 엑소좀은 초기에 세포의 노폐물(cellular waste)로 생각되었으며, 세포의 항상성을 유지하기 위해 노폐물을 제거하는 하나의 기전으로써 엑소좀을 방출하는 것으로 이해하였다[4-6]. 축적된 연구결과들은 엑소좀이 세포간 물질 및 정보전달의 기능을 하고 있으며, 다양한 생리학적 그리고 병리학적 기능과 관련이 있음이 밝혀지게 되었다[7, 8]. 특히, 차세대 혁신 치료법으로 각광을 받고 있는 줄기세포 치료에서 과거에는 줄기세포 이식에 따른 손상된 조직으로의 세포이동 및 분화 등을 통한 세포자체의 효과에 무게를 두었던 반면 최근에는 주변분비효과(paracrine effect)가 대두되면서 줄기세포의 세포치료 효과가 세포자체의 효과보다는 줄기세포에서 방출되는 엑소좀에 의한 효과들이 입증되면서 많은 줄기세포 연구자들이 줄기세포 유래 비세포치료제로서의 엑소좀에 대한 관심을 높여가고 있다[9-11].

노폐물로 여겨지던 엑소좀이 급부상하게 된 이유는 아주 작은 소포체 안에 핵산(nucleic acids), 단백질(proteins), 지질(lipids), 사이토카인(cytokines), 전사인자 리셉터(transcription factor receptors) 및 다양한 생리활성 물질(bioactive substances) 등이 포함되어 있어 활용 가치가 높기 때문이다[12, 13]. 암세포를 포함한 모든 세포로부터 방출되는 엑소좀은 다양한 물질들을 전달함으로써 근본적인 생리학적 프로세스를 변화시키게 되는데 뉴런 신호전달(neuronal communication), 항원 제시(antigen presentation), 면역반응(immune responses), 장기 발달(organ development) 및 재생학적 측면(reproductive performances)에서의 역할 등이 그 예이다[14-18]. 또한 엑소좀은 암의 진행(cancer progression), 심혈관질환(cardiovascular disease), 염증(inflammation), 퇴행성 신경질환(neurodegenerative diseases) 및 바이러스 감염(viral infection) 등에서의 다양한 기능이 보고되고 있다[19-24].

엑소좀의 생성 및 방출은 보통 자연적으로 일어나지만 스트레스와 같은 세포 내외 자극 그리고 다양한 활성 신호에 의해 관련한 프로세스가 작동하게 된다[25]. 결국 다양한 형태로 생성되어 방출되는 엑소좀은 기원 세포들의 정보들을 지니고 있어 세포의 상태를 반영하게 된다. 이러한 특성을 이용하여 엑소좀을 질병 진단을 위한 바이오마커 뿐만 아니라 태아 성 감별에도 적용이 가능하게 되었다[26]. 게다가 항원제시세포(antigen-presenting cells), 수지상세포(dendritic cells) 및 종양 세포(tumor cells)로부터 분비되는 엑소좀 표면에 결합된 단백질을 이용하여 백신을 개발하는 분야에도 그 쓰임이 확대되고 있다. 엑소좀의 활용도가 점차 커질 수 있는 이유는 엑소좀은 나노크기의 이중막 구조를 이루기 때문에 보체(complement)나 대식세포(macrophage)에 의한 식작용(phagocytosis) 또는 파괴(damage)로부터 엑소좀 내 물질들이 보호될 수 있기 때문이다. 이러한 엑소좀의 특성은 체내에 장기간 유지할 수 있음으로써 생리학적 활성을 향상시킬 수 있다[27].

2019년 12월 중국 우한에서 코로나바이러스감염증-19 (코로나-19, coronavirus disease 2019)가 처음 확인되면서 코로나-19 팬데믹으로 큰 어려움을 겪게 되었다[28]. 코로나-19 감염 시 사이토카인 폭풍(cytokine storm)이 폐에 손상을 일으킴이 치명적인 사망원인으로 이해되면서 사이토카인 폭풍을 완화시키고 과도한 면역반응을 조절하여 폐 조직을 재생시키는 것이 코로나-19의 효과적인 치료법으로 제시가 되었으며, 기전이 명확하게 밝혀지지 않은 부분도 있지만 현재까지 제시되는 코로나-19 치료제로는 항바이러스제(antiviral agents), 중화항체치료제(neutralizing antibody), 면역과 염증 조절의 중추적 역할을 담당하는 JAK 억제제(janus kinase inhibitors), 중증환자의 사망률을 낮췄던 히드로코르티손(steroids) 등이 코로나-19에 효과적인 것으로 알려졌다[29]. 큰 이슈가 되었던 만큼 세계 각국에서는 보다 효과적인 코로나-19 치료를 위해 중간엽줄기세포를 이용한 세포치료에도 많은 연구를 진행하였으며, 중간엽줄기세포를 체내에 투여함으로써 면역력을 향상시켜 코로나-19 관련한 증상을 개선할 수 있음을 입증하였다[30]. 이러한 결과에서도 중간엽줄기세포 유래 엑소좀을 체내 투여한 경우, 과잉 염증반응을 억제함으로써 코로나-19 치료에 주된 역할을 하는 것으로 알려지게 되면서 차세대 유망한 치료제로서 주목을 받게 되었다[31].

본 종설에서는 엑소좀의 최신 지견을 바탕으로 엑소좀의 분리방법, 진단적 도구로서의 엑소좀, 치료제로서의 엑소좀 및 코로나-19에서의 엑소좀을 중심으로 하여 그 기능적 역할과 향후 엑소좀의 발전 및 활용분야에 대해 살펴보고자 한다.

1.엑소좀의 분리방법

엑소좀은 크기(size), 내용물(content), 기능(function) 및 시료(source)에 대한 이질성(heterogeneous)을 갖고 있어서 분리하는 것이 쉽지는 않다[32]. 일반적으로 초원심분리법(ultracentrifugation)에 의한 엑소좀 분리가 가장 널리 사용되고 있으며, 일차적으로는 저속도로 2∼3회 정도 원심분리를 통해 세포(cells), 세포 파괴물(cell debris) 및 미세소포체(microvesicles) 등을 제거하고 이차적으로 초원심분리 조건인 100,000 g 속도로 약 1∼2시간 정도 원심분리를 함으로써 엑소좀을 분리하게 된다[33]. 원심분리법은 초고속원심분리기만 갖추고 있다면 저비용으로 손쉽게 엑소좀을 분리할 수 있는 장점이 있지만 단순하게 원심분리만으로 엑소좀을 분리하게 되면 엑소좀과 미세소포체의 크기가 비슷한 입자의 경우에는 순수하게 구분하여 분리하기에는 한계가 있으며 다소 시간이 많이 소요되고 많은 양의 샘플이 요구되는 단점이 있다. 이러한 단점을 보완하여 개발한 방법이 원심분리법에 엑소좀 특이항체(CD9, CD63, CD81 등)를 결합하여 면역분리(immunoisolation)법을 이용한 방법이다[34]. 또 다른 엑소좀 분리법은 폴리에틸렌(polyethylene)과 같은 폴리머(polymers)를 이용하여 엑소좀을 침전(precipitation) 시키는 방법이다. 이 방법은 1시간 이내에 분리가 가능한 빠른 방법이기는 하나 엑소좀과 비슷한 다른 입자들이 같이 분리될 수 있는 단점이 있다. 순수하게 엑소좀만을 분리하는 분리법은 계속적으로 개발되고 있으며 분리된 엑소좀은 순도를 확인하기 위해 투과전자현미경(transmission electron microscope)으로 인지질(phospholipid) 이중막 형태를 관찰하고 엑소좀의 특정 단백질(CD9, CD63, CD81, HSP70 등)들을 웨스턴 블랏(western blot) 또는 유세포분석기(flow cytometry) 등을 통하여 확인하여야 한다. 또한 나노 입자 추적 분석기(nano particle tracking analysis)를 통해 엑소좀에 해당하는 크기인 100 nm 이하 입자들의 분포도를 확인함으로써 엑소좀의 분리가 성공적으로 이루어졌는지 확인할 수 있다. 이외에도 다양한 분리법을 이용할 수 있지만 시료와 실험 조건 그리고 연구목적에 따라 최적의 분리 결과는 달라질 수 있다. Figure 1에 엑소좀의 분리방법이 요약되어 있다.

Fig. 1. Isolation of exosomes. (A) Ultracentrifugation. This method is largely divided into two steps: firstly, a series of continuous low speed centrifugation to eliminate dead cells, cell debris, and large size vesicles, and then to separate exosomes at a higher speed with a centrifugal force of 100,000 g. (B) Immunoaffinity chromatography. This method is a separation and purification technology based on the specific binding of exosomal antibodies and ligands to separate exosomes from heterogeneous mixtures. (C) Polymer precipitation. This method uses PEG as a medium, and the exosomes are harvested under the condition of centrifugation by reducing the solubility of the exosomes.
Abbreviations: EVs, extracellular vesicles; PEG, polyethylene glycol.

2.진단적 도구로서의 엑소좀

엑소좀은 다양한 체액(body fluids)에 존재하고 있으며 기원에 따른 상태를 반영하고 있어 질병 진단을 위한 바이오마커(biomarkers)로서의 잠재력이 뛰어나다. 엑소좀을 이용한 진단에서 가장 큰 장점은 비침습적인 방법으로 활용할 수 있는 점이며 현재 암 분야에 주로 적용되고 있으며 심혈관 질환, 결핵 및 신경계질환에서도 엑소좀이 활용되고 있다[32]. 예를 들면, 심혈관 질환과 관련이 있는 엑소좀 microRNAs인 miR-499, miR-133, miR-208, miR-192, miR-194, miR-34a 등은 급성 심근경색 환자에게서 상향 조절되어 있어 이를 참고하여 심장질환의 진단 마커로 활용될 수 있음이 보고 되었다[35-38]. Dysferlin 유전자 변이로 발생하는 근육질환인 dysferlinopathy 환자에서는 혈청과 소변에서 엑소좀을 추출하여 분석을 해보니 환자의 엑소좀에서 dysferlin이 전혀 존재하지 않음을 확인함으로써 정상인과 환자를 구별하는 진단의 예도 있다[39]. 또한 엑소좀 miR-21, miR-29, miR-219, LRP6, REST1, caveolin-1은 신경계질환에서 다르게 발현되고 있어 이러한 특징을 활용할 경우 좋은 임상적 진단 도구로서의 가치가 있다[40-42].

종양 유래 엑소좀은 암화가 진행되는 과정에서 종양의 형성을 촉진할 수 있다. 종양 엑소좀은 액체생검(liquid biopsy)을 위한 체액에 풍부한데 건강인과 암 환자로부터 체액에 포함되어 있는 엑소좀 유래 활성물질들은 다르기 때문에 종양 엑소좀을 이용하여 암의 진단율을 높일 수 있다[32]. 예를 들어, 엑소좀 단백질 CD151은 폐암 환자에서 매우 높게 발현되며 miR-1246과 miR-21은 유방암으로부터 유래된 엑소좀에 많이 포함되어 있다. 또한 miR-638은 결장암 진단 마커로 사용될 수 있으며, 혈장에서 확인되는 엑소좀 CD63과 caveolin-1은 악성 흑색종(melanoma)을 위한 비침습적 마커로 활용될 수 있으며 암 환자를 관리하는 새로운 임상적 도구로서의 가치가 높다고 할 수 있다[43-45]. 이러한 데이터들을 바탕으로 2016년에는 세계 최초로 폐암 진단을 목적으로 한 엑소좀 기반 진단도구인 ExoDx Lung (ALK) 제품이 탄생하였다[32]. 이 제품은 엑소좀 RNA와 circulating tumor DNA를 동시에 탐지함으로써 비소세포폐암(non-small lung cancer) 환자에서 발견되는 EML4-ALK 변이를 스크리닝 하는 방법인데 민감도는 88%, 특이도는 100%로 알려져 있으며 조직 생검 없이 비소세포폐암을 진단하는데 큰 역할을 할 수 있다[46]. Figure 2에 진단적 도구로서의 엑소좀이 정리되었으며, Table 1에 최신 연구내용을 요약하였다.

Table 1

Exosomal biomarkers for diagnosis and prognosis

Study	Application	DOI
Emerging technologies and commercial products in exosome-based cancer diagnosis and prognosis	Cancer diagnosis and prognosis	https://doi.org/10.1016/j.bios.2021.113176
Progress of exosomes in the diagnosis and treatment of lung cancer	Diagnosis of lung cancer	https://doi.org/10.1016/j.biopha.2020.111111
Exosomes and exosomal RNAs in breast cancer: a status update	Diagnosis of breast cancer	https://doi.org/10.1016/j.ejca.2020.11.033
The role of exosomes in lung cancer metastasis and clinical applications: an updated review	Diagnosis and prognosis of lung cancer	https://doi.org/10.1186/s12967-021-02985-1
Biosensor-based assay of exosome biomarker for early diagnosis of cancer	Early diagnosis of cancer	https://doi.org/10.1007/s11684-021-0884-z
The updated role of exosomal proteins in the diagnosis, prognosis, and treatment of cancer	Diagnosis and prognosis of cancer	https://doi.org/10.1038/s12276-022-00855-4
Exosomes as a new frontier of cancer liquid biopsy	Diagnosis, treatment monitoring and prognosis prediction of cancer	https://doi.org/10.1186/s12943-022-01509-9
Highly sensitive exosome detection for early diagnosis of pancreatic cancer using immunoassay based on hierarchical surface-enhanced Raman scattering substrate	Early diagnosis of pancreatic cancer	https://doi.org/10.1002/smtd.202200154
Exosomal ncRNAs: novel therapeutic target and biomarker for diabetic complications	Diagnosis of dia betic complications	https://doi.org/10.1016/j.phrs.2022.106135
Circulating exosomal miRNAs and cancer early diagnosis	Cancer early diagnosis	https://doi.org/10.1007/s12094-021-02706-6
Effect of the application of exosome on gastric cancer	Diagnosis of gastric cancer	https://doi.org/10.2174/1386207326666230213141627
A review on the current literature regarding the value of exosome miRNAs in various diseases	Diagnosis of several diseases	https://doi.org/10.1080/07853890.2023.2232993
Advances in the study of exosome-derived miRNAs in the pathogenesis, diagnosis, and treatment of systemic lupus erythematosus	Diagnosis of systemic lupus erythematosus	https://doi.org/10.1177/09612033231212280

Fig. 2. Schematic presentation of the use of exosomes. Exosomes from body fluids carrymultiple molecules including proteins and nucleic acids that are specificto the type and condition of their parent cells. The analysis of cargos of exosomes circulating in body fluids reflects parental cell status and provides insights into disease diagnosis.

3.치료제로서의 엑소좀 기능

다양한 형태로 세포치료(cell therapy)가 이루어지고 있지만 이식된 세포가 직접 분화(direct differentiation)가 되지 않거나 장기간 생존할 수 없음이 밝혀지면서 세포치료의 주된 효과는 엑소좀 분비 등에 의한 주변분비효과로 알려지게 되었다[47]. 엑소좀을 이용한 가장 큰 장점은 종양형성(tumorigenicity)의 가능성이 없고 면역원성(immunogenicity)이 극히 낮아 위험성으로부터 자유롭다는 점이다. 살아 있는 줄기세포를 이식할 경우, 종양형성 및 염색체 변이 등에 의한 안전성을 배제할 수 없기 때문에 줄기세포 유래 분비물에 더욱더 관심을 갖게 되었으며 일례로 항염 및 면역조절능이 우수한 중간엽줄기세포 유래 엑소좀을 기반으로 한 주변분비효과로 염증을 완화시킴으로써 조직재생을 촉진할 수 있음이 보고되었다[48, 49]. 면역조절능을 지니고 있는 중간엽줄기세포는 엑소좀을 통해 항염증성 인자들(IL-10, TGF-β1, TSG-6)을 분비 및 전달함으로써 주변 조직 및 타겟 세포에 항염증성 효과를 나타내게 하며, 특히 항염증성 세포인 M2 대식세포로의 분극화(polarization)를 유도함으로써 중간엽줄기세포 유래 엑소좀이 항염 효과에 매우 이로운 환경을 유도하는 것으로 확인되었다[47].

이러한 엑소좀의 치료적 효능들은 엑소좀 내에 탑재된 miRNA들이 타겟으로 하는 mRNA들에 변화를 일으켜 가능하게 한다[50]. miR-34a는 M2 대식세포를 촉진하는 것으로 알려져 있으며, miR-124는 염증성 세포 M1 대식세포로의 변화를 감소시킴으로써 항염증성 세포 M2 대식세포로의 분극화를 유도하는 것으로 보고가 되었다[51]. 게다가 중간엽줄기세포의 항염 특성은 miR-135b가 매개된 M2 분극화에 의한 것으로 입증이 되었다[52]. 결국 엑소좀에 의한 miRNA들이 항염증성(Arg-1, CD206, CD163, TGF-β1, TSG-6, IL-10) 유전자들의 발현을 증가시킴으로써 항염 미세환경 변화를 유도하여 효과를 발휘하게 된다. 엑소좀을 매개로 한 항염증 효과를 이용한다면 만성염증질환 또는 자가면역질환에 의한 염증반응을 억제하는 또다른 치료제가 가능할 것이다.

제1세대 세포치료가 세포이식에 따른 효과라면, 제2세대 세포치료는 엑소좀과 같은 미세소포체를 이용하여 줄기세포 기반 비세포치료로 생각해 볼 수 있다. 더 나아가 제3세대 세포치료는 세포를 기반으로 한 기능성이 강화된 엑소좀을 생산하여 활용하는 것이다. 상처회복(wound healing)은 복잡한 과정으로 크게 염증, 증식, 혈관신생, 조직재생의 4단계로 나누어 볼 수 있다[53]. 특히, 염증반응과 혈관신생이 상처회복에 가장 중요한 과정으로 볼 수 있는데 그 이유는 염증과 혈관신생이 지연되면 만성창상(chronic wounds)으로 발전할 수 있기 때문이다[54, 55]. 조직손상에 대한 치료적 효과는 다양한 인자들(miRNA, 단백질, mRNA, 지질)과 환경이 작용을 하지만 염증개선과 조직재생의 측면에서 분석을 했을 때 무엇보다 엑소좀 miRNA (miR-34a-5p, miR-124-3p, miR-146a-5p, miR-132, miR-21, miR-29a)들이 주된 역할을 하는 것이 입증되었다[56]. 여기에 기능성 강화 엑소좀을 생산하기 위한 조건을 만들기 위해 조직재생에 필수적 보조제로 알려진 셀레늄(selenium)을 처리한 후 엑소좀을 생산하여 적용한 결과, 대조군에 비해 세포증식 및 이동(cell proliferation and migration), 항염 효과(anti-inflammation), 혈관신생(angiogenesis), 상처회복(wound repair)이 보다 우수함이 입증되었다[57].

또한 암은 염증을 기초로 해서 유전자 변이를 비롯하여 바이러스 매개로 한 악성 결과로 발생할 수 있다. 앞서 엑소좀의 효과를 엑소좀 miRNA들이 결정적 역할을 하는 것으로 기술 하였듯이 인터페론 알파(interferon-α)와 같은 항바이러스 효과, 증식억제 효과, 면역조절 작용을 가진 molecules이 탑재된 엑소좀이 적용된 경우 바이러스 복제를 억제하거나 항바이러스 면역을 강화하여 바이러스 감염을 차단할 수 있으며 종양바이러스(oncovirus) 등의 억제를 통해 암의 진행을 막을 수 있다. Figure 2에 치료제로서의 엑소좀 기능을 요약하였다.

4.코로나-19에서의 엑소좀

엑소좀의 많은 연구분야가 재생적 측면, 면역조절능 그리고 항염효과에 초점을 두고 있다. 이외에도 중간엽줄기세포 유래 엑소좀이 전임상연구에서 급성 호흡기질환(acute respiratory distress syndrome)을 대상으로 하여 세포치료 기반 비세포치료제로서의 기능이 입증되었다[58]. 중간엽줄기세포 유래 엑소좀을 투여한 경우, 중간엽줄기세포로부터 기원한 항염증성 사이토카인인 IL-10, TGF-β 등이 엑소좀을 통해 전달되고 조절 T세포(regulatory T cell)에 작용하여 급성 호흡기질환으로 야기되는 사이토카인 폭풍과 염증 유발 시그널들이 감소됨이 확인됨으로써 안전한 치료가 가능함을 알 수 있었으며, 더불어 엑소좀 치료는 폐 손상을 낮출 수 있는 항염 시그널을 향상시킴으로써 원활한 산소교환이 가능하게 할 뿐만 아니라 바이러스 복제를 직접적으로 억제할 수 있음이 입증되기도 하였다[59]. 수많은 연구에서 확인되었듯이 엑소좀에 의한 miRNA (miR-290, miR-21, let-7, miR-200)들이 주된 기능적 역할을 함으로써 폐 손상 회복(lung recovery)을 촉진하는데 특히, 인플루엔자(influenza), 저산소증에 의해 유발되는 폐 고혈압(hypoxia-induced pulmonary hypertension), 심실 유발 폐 손상(ventricular induced lung injury) 환자에게 매우 이로운 것으로 확인되고 있다[28].

최근에는 수많은 전임상 및 임상연구에서 엑소좀이 코로나-19 치료제로 활용될 수 있음이 입증되었다. 코로나-19 바이러스와 같은 RNA 바이러스 감염에서 중간엽줄기세포 유래 엑소좀은 분비하는 miRNA를 통해 후성적 변화(epigenetic change)들을 일으켜 복합체를 억제(silencing complex)하고 세포수용체(cellular receptor)의 발현을 변화시킴으로써 다양한 RNA 바이러스들의 감염으로부터 방어를 하게 된다[60]. 전세계를 공포로 몰고 간 코로나-19에 대한 치료제로서의 엑소좀 효과는 매우 긍정적이나 코로나-19 감염과 관련하여 증상 관리에서부터 치료에 이르기까지 보다 깊은 안전성과 효능에 대한 연구가 요구된다. 2024년 현재 ClinicalTrials.gov에 등록된 엑소좀 기반 코로나-19 치료 연구는 17건이 등록되어 진행 중에 있다. 백신 개발, 진단법 개발 등과 함께 엑소좀 치료와 같은 다각도의 코로나-19 연구는 보다 안전하고 건강한 생활을 보장해 줄 수 있을 것이다. 코로나-19에서의 엑소좀 기능이 Figure 3에 요약되었으며, 코로나-19 치료를 위한 최신 연구내용을 정리하였다(Table 2).

Table 2

Application of exosomes for COVID-19

Study	Application	DOI
COVID-19 therapy with mesenchymal stromal cells (MSC) and convalescent plasma must consider exosome involvement: do the exosomes in convalescent plasma antagonize the weak immune antibodies?	Therapy for very severely affected COVID-19 patients	https://doi.org/10.1002/jev2.12004
Exosomes derived from bone marrow mesenchymal stem cells as treatment for severe COVID-19	Treatment for severe COVID-19	https://doi.org/10.1089/scd.2020.0080
Mesenchymal stem cells and exosome therapy for COVID-19: current status and future perspective	Mitigation of symptoms associated with COVID-19	https://doi.org/10.1007/s13577-020-00407-w
The role of extracellular vesicles in COVID-19 virus infection	Treatment of COVID-19	https://doi.org/10.1016/j.meegid.2020.104422
Exosomes contribution in COVID-19 patients’ treatment	Moderation of the morbidity and mortality of COVID-19	https://doi.org/10.1186/s12967-021-02884-5
Exosome therapeutics for COVID-19 and respiratory viruses	Exosome therapeutics for COVID-19	https://doi.org/10.1002/VIW.20200186
Plant-derived exosomal microRNAs inhibit lung inflammation induced by exosomes SARS-CoV-2 Nsp12	Treatment of COVID-19	https://doi.org/10.1016/j.ymthe.2021.05.005
Nebulization therapy with umbilical cord mesenchymal stem cell-derived exosomes for COVID-19 pneumonia	Exosome for COVID-19 pneumonia	https://doi.org/10.1007/s12015-022-10398-w
Insights into CD24 and exosome physiology and potential role in view of recent advances in COVID-19 therapeutics: a narrative review	Novel therapeutic approaches for COVID-19	https://doi.org/10.3390/life12101472
Exosomes and COVID-19: challenges and opportunities	Treatment of COVID-19	https://doi.org/10.1007/s00580-021-03311-3
Application of exosomes for the alleviation of COVID-19-related pathologies	Alleviation of COVID-19 pathologies	https://doi.org/10.1002/cbf.3720
Exosomes in COVID-19 infection: focus on role in diagnosis, pathogenesis, immunity, and clinical trials	COVID-19 treatment	https://doi.org/10.1002/cbin.12014
Exosome-based cell-free therapy in COVID-19-associated severe pneumonia: a new lease of life for cell therapy?	Exosome therapy for COVID-19	https://doi.org/10.1016/j.chest.2023.07.026

Abbreviation: COVID-19, coronavirus disease 2019.

Fig. 3. Multifunctional aspects of exosomes on coronavirus disease 2019 (COVID-19). Exosomes derived from mesenchymal stem cells activate immune cellsand inhibit cytokine storm through immunomodulation, eventually exosomal molecules released from exosomes inhibit COVID-19.

엑소좀은 세포간 의사소통(intercellular communication) 및 생리학적(physiological) 그리고 병리학적(pathological) 과정에 중요한 역할을 하는 매개체(mediator)이다. 이러한 엑소좀은 다양한 방법을 통해 얻을 수 있는 세포외소포체로 활용성이 매우 광범위하지만 엑소좀이 작용하는 기전에 대해서는 아직 완벽하게 이해하지 못하고 있는 실정이며, 엑소좀의 체내 안정성은 많이 입증이 된 반면에 약효를 충분히 발휘할 만큼의 반감기에 대한 이해는 부족하다. 게다가 많은 양의 엑소좀을 분리하기 위한 다양한 노력들이 이루어지고 있지만 비용적인 문제와 더불어 기술적인 문제들이 여러 조건과 환경에서 순수하고 특이적 엑소좀만을 분리하는데 어려움이 있는 것 또한 사실이다. 전달체로서의 엑소좀은 핵산, 단백질, 지질 등 다양한 물질들이 기능적 변화 역할을 하는 것으로 보고 되고 있지만 최근 연구결과에 따르면 RNA 전달에 따른 변화가 주된 엑소좀의 기능으로 여겨지고 있다[27].

현재 엑소좀이 진단적 바이오마커로 활용되고 치료적 도구로서 암 치료 및 난치성 질환을 위한 많은 연구가 이루어지고 있는 것은 분명하다. 임상병리학은 진단검사의 중심이 되는 학문으로 인체 다양한 조직으로부터 검체를 수집하여 분석을 수행하고 분석법을 개발한다. 시대에 발맞추어 검체에서의 엑소좀에 관심과 무게를 둔다면 진단검사법의 발전과 더불어 임상병리학 분야의 학문적 고도화가 이루어질 것으로 사료된다.

엑소좀은 나노 크기의 세포외 소포체로 핵산, 단백질, 지질 등 다양한 생리활성 물질을 함유하고 있다. 엑소좀의 생리활성 물질들은 주변 세포나 조직으로 전달될 수 있을 뿐만 아니라 기원된 세포의 고유 특정 물질들을 지니고 있기 때문에 엑소좀 유래 물질들은 진단 및 치료를 위한 도구로 광범위하게 사용될 수 있음이 입증되고 있으며, 이러한 이유로 엑소좀은 진단을 위한 바이오마커, 약물 전달을 위한 운반체 및 치료제로 활용될 수 있는 가능성에 많은 연구자들의 관심이 높아지고 있다. 줄기세포 분야에서 엑소좀은 줄기세포를 기반으로 한 비세포 치료제로서 보다 안전한 치료제로 사용될 수 있다는 점에서 매력적인 소재가 되고 있으며, 최근에는 중간엽줄기세포 유래 엑소좀이 항염증 및 면역조절능이 있어 코로나-19 증상 완화 효능에 대한 안전성과 효능이 입증되기도 했다. 이렇게 계속적인 엑소좀에 대한 축적된 연구는 임상 진단 및 치료를 위한 차세대 혁신적 결과물들을 제공할 것으로 생각되며, 이 종설에서는 엑소좀의 다양한 가치에 초점을 두고 미래의학의 강력한 도구로 어떻게 활용될 수 있는지에 대한 엑소좀의 잠재력을 살펴보고자 한다.

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Heo JS, Clinical laboratory technologist.

The article is prepared by a single author.

This article does not require IRB approval because there are no human and animal participants.