Nat Methods觀點?|?應對異質性難題：細胞外囊泡的多因素認證

細胞外囊泡（EV）研究的核心瓶頸：我們真的“看清”EV了嗎？

EV作為細胞間信息傳遞的重要載體， 廣泛參與多種生理與病理過程 ， 在代謝、免疫及腫瘤等多個領域展現出重要價值。然而，其研究面臨一個根本挑戰，即EV的高度異質性。不同來源的EV在尺寸、結構及分子組成上存在明顯重疊，同時人體體液中還混雜大量非囊泡顆粒。而傳統依賴單一標志物或單一檢測維度的方法，往往難以支撐對EV身份的可靠判斷。這不僅限制了對EV生物學功能的深入理解，也影響了其在液體活檢、藥物遞送等臨床應用中的可信度與可重復性。

圖1 EV的分類

多因素認證（MFA）：為EV建立“身份認證體系”

為 應對EV異質性難題， 2026年4月21日， 昆士蘭大學Matt Trau、Alain Wuethrich、Richard J. Lobb和周全（2025年博士畢業于昆士蘭大學，現于福州大學附屬省立醫院開展博士后工作，主要研究方向是用于細胞外囊泡檢測的生物傳感器開發） 團隊在Nature Methods發表題為Multifactor authentication in extracellular vesicle analysis: methods andapproaches to address the heterogeneity problem的Perspective文章，提出將“多因素認證（MFA）”這一信息安全概念引入EV研究。類似于通過密碼、指紋及驗證碼等多重驗證來確認用戶身份， EV的身份由多維信息共同構成，包括結構特征（如尺寸、表面電荷及脂質雙層）以及分子特征（如蛋白、核酸及糖基修飾等）。 MFA在EV研究中的核心思想是 ：整合這些多維信息，并在分析流程中實現分步驗證，從而提升EV識別的特異性、可靠性與可重復性。

圖2 將MFA引入EV研究

MFA的引入，推動了EV研究從信號檢測向身份解析的轉變。傳統方法往往只能回答是否檢測到EV相關信號，而在MFA框架下，研究者可以進一步探討EV的來源、功能狀態以及其在疾病中的特定亞群歸屬。更重要的是，MFA強調在單顆粒層面整合多維信息，實現對EV顆粒間差異的精細刻畫。 這將有助于從更本質層面解析EV介導的細胞間通訊機制及其在不同生理與病理過程中的功能作用。 此外，通過多因素交叉驗證與標準化流程，MFA可提升實驗結果的穩定性與可重復性，為EV研究從基礎探索走向臨床應用提供了方法學思路。

目前，已有多種技術在一定程度上體現了MFA思想，如納米流式、熒光成像、免疫測序等，這些方法可被視為MFA-like策略。而未來EV研究需要從零散的多指標檢測，發展為系統化的MFA體系，即在統一框架下實現多因素、正交驗證及標準化分析流程的整合。這一轉變不僅是技術層面的升級，更是方法學層面的重構。

圖3 EV亞群層面的MFA-like策略

圖4 單EV層面的MFA-like策略

展望未來：MFA將如何推動EV研究發展？

MFA框架的提出，也為EV領域未來的發展指明了方向。首先，研究需要從以分子標志物為主，逐步擴展到結構與分子信息的融合，以更全面地定義EV特征。其次， 隨著超分辨成像 、 微流控及納米傳感 等單EV檢測 技術的發展 ， 在單個EV上同時獲取蛋白、核酸乃至糖基修飾等多維信息 將成為可能 ，從而實現對EV功能狀態的精細解析。同時，MFA天然對應高維數據結構，人工智能與多模態數據融合方法將在其中發揮關鍵作用，推動復雜數據的高效解析與模型構建。此外，標準化流程與數據共享體系的建立，也將成為推動該框架走向現實應用的重要基礎。

從應用角度來看，MFA有望在EV研究的多個層面產生深遠影響。 在基礎生物學層面，MFA為解析EV的來源、發生機制及功能提供了新的研究路徑 ， 從而深入理解EV在細胞間通訊中的具體作用。 在液體活檢與臨床轉化層面，MFA則進一步提升了EV作為生物標志物的可靠性， 有望推動疾病分型、療效監測及個體化治療決策的發展，使EV 成為真正 的臨床工具。在治療相關研究中，MFA 有助于在復雜體系中篩選功能明確、來源可控的EV亞群， 從而提高其安全性與有效性 ， 為EV藥物的標準化生產與質量評估提供方法學支撐 。

MFA為EV研究建立一種系統性的身份驗證框架。這一框架有望更清晰地回答一個長期存在的問題：在復雜的生物體系中，一個EV究竟是誰，以及它在做什么。

https://www.nature.com/articles/s41592-026-03068-z

制版人： 十一

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