【2020-41期】This Week in Extracellular Vesicles - 外泌体之家 | 细胞外膜泡领域核心平台—exosomes & microvesicles—小膜泡大作用

本周hzangs在最新文献中选取了10篇分享给大家。第1篇文章是发表在JEV上的一篇负面报道，之前的大量研究认为间充质干细胞来源的细胞外囊泡在促进机体修复过程中具有十分好的效果，但是这篇文章采用更为精细的方式区分了细胞外囊泡与游离的分泌蛋白组，发现游离蛋白组可能才是真正发挥功能的组分，很多细胞外囊泡的相关报道可能是由于囊泡样品不纯造成的假象，导致的错误结论，这只是目前的一篇报道，博采众家之长，我们静待后续研究报道吧；第2篇文章介绍了一种利用囊泡“吃我”信号来是巨噬细胞的吞噬能力饱和，利用“不吃我”信号修饰功能囊泡实现药物高效递送的方式；第4篇文章介绍了一种作者开发的成像策略，该策略可用于细胞周围包括细胞外囊泡组分在内的各种组分成像；第9、10两篇文章都是关注微生物来源的细胞外囊泡功能作用的文章。感兴趣的可以找原文读一读。

摘要：已经证明，一些常用的细胞外囊泡（EV）分离技术可能导致非EV因素的大量污染。虽然已经确定这会影响生物标志物的鉴定，但尚未研究对表观EV生物活性的影响。细胞外囊泡被认为是治疗性人间充质干细胞（hMSC）旁分泌信号传导的关键介质。分离的hMSC-EV已经用于治疗组织损伤的多个体外和体内模型。但是，尚未直接比较细胞外囊泡和非细胞外囊泡因素在这一过程中的相对贡献。hMSC旁分泌信号转导对EV的依赖性首先是通过hMSC条件培养基超滤以耗尽EV来建立的，这导致信号转导活性的丧失。在这里，我们表明，该方法还导致非EV因子的消耗，并且当不适用这种方法时，在非EV组分在体外完全恢复了促血管生成的信号活性。随后，我们使用尺寸排阻色谱（SEC）来分离EV和可溶性蛋白，以直接定量地比较它们对信号传导的相对贡献。发现非EV因子对于体外刺激血管生成和伤口愈合是必要和充分的。发现孤立的EV仅在通过低纯度方法分离或以较高浓度使用时才能够增强信号传导。这些结果表明有可能污染可溶性因子以人为地增加EV分离株的表观生物活性，并可能对EV生物学作用的未来研究产生影响。

摘要：纳米药物的长期和巨大挑战是单核吞噬细胞系统（MPS）介导的大量摄取和快速清除，这极大地阻碍了纳米药物的发展。受细胞外囊泡天然优势的启发，我们因此开发了一种“吃我不吃我”的组合策略，以实现MPS逃逸和有效的药物输送。从方法上讲，对来源于DC2.4细胞的阳离子化甘露聚糖修饰的细胞外囊泡进行了管理，以使MPS饱和（吃策略）。然后，将融合了人血清的富含CD47的外泌体的纳米载体用于通过MPS逃避吞噬作用（不要吃我的策略）。纳米载体还装载了抗肿瘤药物，并用新型的归巢肽功能化，以促进肿瘤组织的积累和癌细胞的摄取（吃我策略）。通过减少巨噬细胞的内吞作用和增加肿瘤细胞的摄取证明了该概念，而在体内证明了延长的循环时间和增加的肿瘤积累。特别地，与常规的纳米载体相比，该策略可诱导肿瘤分布增加123.53％。该研究既揭示了吞噬性逃避的克服挑战，又提供了显着改善治疗效果的策略，从而有可能通过靶向纳米药物有效地递送药物。

摘要：黑色素瘤是最具侵略性的癌症之一，其发病率持续增长。由于缺乏有希望的测试标记，黑色素瘤的早期检测受到了阻碍。液体活检的最新进展提出了用于癌症诊断和监测的非侵入性替代方案。循环肿瘤细胞（CTC）和癌症外泌体因其与癌症相关的分子标记而作为有前途的生物标记受到越来越多的关注。然而，尚未完全开发出使用单个样品双重分离CTC和外泌体的技术。双重利用的OncoBean（DUO）设备与黑色素瘤特异性抗体MCAM和MCSP偶联，可同时分离CTC和外泌体。使用来自患者的血液样本，从单个样本中专门分离出CTC和外泌体，然后进行分子谱分析以进行全面研究。黑色素瘤患者血液中CTC数量为0-17 CTC/ mL，外泌体蛋白为299μg/mL，而健康供体则少于2CTCs/mL和75.6μg/mL。还证明了使用多重qRT-PCR测试96种基因组的表达模式，两种标记均表达黑素瘤相关基因。双重分离和分子表征将允许对黑素瘤进行进一步研究，以鉴定用于疾病进展和治疗功效的可行标志物。

摘要：包括细胞外囊泡（EVs）和外泌体在内的细胞外颗粒（EPs）在疾病和治疗应用中起重要作用。然而，由于缺乏合适的方法，它们在体内的时空动力学问题在很大程度上仍未得到解决。因此，创建了一种基于生物发光共振能量转移（BRET）的报告分子PalmGRET，以进行泛EP标记，其范围包括从外泌体（<50 nm）到小型（<200 nm）以及中型和大型（> 200 nm）细胞外囊泡。PalmGRET发出稳定的信号，并允许在不同的成像方式（包括生物发光，BRET和荧光）下从整个动物到纳米分辨率对EP进行可视化，跟踪和定量。使用PalmGRET，显示由肺转移性肝细胞癌（HCC）释放的EP表现出肺向性，并在免疫活性小鼠中其在主要器官的分布不同。进一步研究表明，基因敲低肺嗜性膜蛋白，溶质载体有机阴离子转运蛋白家族成员2A1，丙氨酸氨基肽酶/ Cd13和氯化物细胞内通道1减少了HCC-EP分布到肺部并产生独特的生物分布结果。可以预期，EP特异性成像，定量测定和详细的体内表征是建立更精确，更全面的EP生物学和治疗设计体内模型的起点。

摘要：大量研究致力于发现胞外囊泡（EV）的临床转化潜力，它能够作为诊断和监测多种影响生命的疾病，包括慢性炎症性疾病（CID）的可靠液体活检方法。到目前为止，由于缺乏分离与疾病相关的EV亚型的特定工具，EV在CID发生中的作用仍然未知。因此，本研究旨在通过两步分离策略，根据与特定炎症标记物（ICAM-1）结合的大小，采用两步分离策略对炎症相关的EV（sub）种群进行分级，并在血管炎发病初期揭示其蛋白质组特征和功能完整性。在这里，我们研究发现，炎症后血管内皮细胞释放出两种大小不同的EV种群（EV-10 K和EV-110K），它们共享炎性蛋白，趋化因子和细胞因子（主要是ICAM-1，CCL- 2，CCL-4，CCL-5，IL-8和CXCL-10）。在这两个基于大小的人群中，ICAM-1和经典EV标记物的共同富集为我们提供了一个有前途的机会，可以使用免疫亲和性方法进一步分离与炎症相关的EV亚群。EV亚群的蛋白质谱分析突出显示，发炎的内皮细胞的表型状态优先反映在分泌的中型和大型ICAM-1（+）EV中。作为功能参与者，较小的EV，尤其是其ICAM-1（+）EV亚群可促进THP-1单核细胞的迁移，而较大的ICAM-1（+）EV更能诱导受体中ICAM-1的表达内皮细胞。这项研究提供了新的见解，炎症相关的EV（亚）人群的免疫调节内容及其对血管炎症（ICAM-1表达）的启动和单核细胞动员的功能贡献。

摘要：细胞因子白介素6（IL6）是炎症的关键介质，有助于骨骼肌的病理生理。IL6通过两种主要机制激活靶细胞，即经典信号通路和反信号通路。虽然经典信号传导与细胞因子的抗炎活性相关，但IL6反信号传导途径可介导慢性炎症，因此是治疗干预的目标。细胞外囊泡（EVs）是天然的，脂质结合的纳米颗粒，具有作为治疗性大分子靶向输送载体的潜力。在这里，我们设计了表达IL6信号转导子（IL6ST）诱饵受体的细胞外囊泡，以选择性抑制IL6反信号通路。通过包含GCN4二聚结构域和衍生自syntenin-1的肽序列（将诱饵受体靶向EV）优化了IL6ST诱饵受体EV的效能。所得工程化的EV能够有效抑制报告细胞中IL6反信号通路的激活，而对IL6经典信号传导没有影响。IL6ST诱饵受体EV也能够阻断C2C12成肌细胞和肌管中的IL6反信号通路，从而抑制STAT3的磷酸化并部分逆转用IL6 / IL6R复合物处理细胞时观察到的抗分化作用。用IL6ST诱饵受体EV治疗Duchenne肌营养不良症小鼠模型导致这些小鼠的四头肌和腓肠肌STAT3磷酸化的降低，从而证明了诱饵受体EV的体内活性是一种潜在的治疗方法。综上所述，这项研究揭示了IL6反信号通路是DMD中有希望的治疗靶标，并证明了携带IL6ST诱饵受体细胞外囊泡的治疗潜力。

摘要：干细胞的植入用于组织再生面临重大挑战，例如免疫排斥和畸胎瘤形成。因此，无细胞组织再生有可能避免这些问题。干细胞衍生的外泌体不会引起免疫排斥或产生恶性肿瘤。在这里，识别出可以诱导人间充质干细胞（hMSCs）成骨分化的外泌体，并将其用于装饰3D打印的钛合金支架，以实现无细胞的骨再生。具体地，由hMSC通过骨源性预分化不同时间分泌的外泌体用于诱导hMSC的成骨作用。已经发现预分化10天和15天导致成骨外泌体的产生。然后将纯化的外泌体加载到支架中。发现在12周内，无细胞外泌体涂覆的支架与hMSC接种的无外泌体支架一样有效地再生骨组织。RNA测序表明成骨外泌体通过使用其货物来诱导成骨分化，包括上调的成骨miRNA（Hsa-miR-146a-5p，Hsa-miR-503-5p，Hsa-miR-483-3p和Hsa-miR -129-5p）或下调的抗成骨miRNA（Hsa-miR-32-5p，Hsa-miR-133a-3p和Hsa-miR-204-5p），以激活PI3K / Akt和MAPK信号通路。因此，鉴定由预分化干细胞分泌的成骨外泌体并用它们替代干细胞代表了一种新型的无细胞骨再生策略。

摘要：组织干细胞衰老导致干细胞衰竭，从而导致组织稳态失衡和再生能力下降。但是，尚不知道神经干细胞（NSC）衰老是否会发生并导致衰老过程中神经发生减少。在这项研究中，使用不同年龄的小鼠检测与年龄相关的海马NSC（H-NSC）衰老，以及胚胎干细胞衍生的小细胞外囊泡（ESC-sEVs）活化H-NSC的功能和机制衰老。我们在小鼠中发现了进行性认知障碍以及与年龄相关的H-NSC衰老。ESC-sEV治疗可显着减轻H-NSC衰老，恢复受损的自我更新和神经发生能力，并逆转认知障碍。转录组分析显示，髓磷脂转录因子1（MYT1）在衰老的H-NSC中被下调，但在ESC-sEV处理中被上调。此外，在年轻的H-NSC中敲低MYT1会加速与年龄相关的表型，并损害其增殖和分化能力。从机制上讲，ESC-sEV可以通过转移SMAD家族成员4（SMAD4）和5（SMAD5）激活MYT1来活化衰老的H-NSC，MYT1下调egl-9家族低氧诱导因子3（Egln3），然后激活低氧诱导因子。依次是2个亚基α（HIF-2α），烟酰胺磷酸核糖基转移酶（NAMPT）和sirtuin 1（Sirt1）。两者合计，我们的研究结果表明H-NSC衰老引起衰老过程中的细胞衰竭，神经发生减少和认知障碍，这可以通过ESC-sEV逆转。因此，ESC-sEVs可能是与年龄有关的疾病的有希望的治疗候选者。

摘要：微生物自发释放膜小泡（MVs），它们在养分获取和微生物相互作用中发挥作用。铁对于微生物来说是必不可少的，但是却很难获得。但是，MV是否也负责有效的铁吸收并因此参与微生物相互作用尚待阐明。在这里，我们使用了革兰氏阳性菌株Dietzia sp. DQ12-45-1b，分析其MV在血红铁回收和物种间共享中的功能。我们确定了MV的结构和组成，并表明DQ12-45-1b释放了源自肌膜的MV。在比较铁限制条件和富铁条件之间的MVs蛋白质组时，我们发现在铁限制条件下，血红素结合蛋白富集。接下来，我们证明了MVs参与了细胞外血红素的捕获和运输，尤其是从环境血红蛋白回收血红素。最后，我们发现MVs中携带的血红素被多种物种利用，并且我们进一步验证了膜融合效率和物种进化距离决定了血红素的递送。在一起，我们的发现强烈表明，MVs作为血红素循环利用的新发现途径，代表了在系统发生上密切相关的物种之间共享物质的机制。

摘要：毋庸置疑，微生物在植物发育，营养和抗逆性中的重要性，并导致在holobiont概念下更为全面的植物与微生物相互作用的方法。植物微生物群的结构通常被描述为宿主驱动的，特别是在根际中，微生物群落由不同的根状茎定形。逐渐地，这种人为的观念逐渐消失，并被植物和微生物共同塑造植物微生物群的观念所取代。通过共同进化，植物和微生物建立了跨界的交流渠道。在这里，我们认为miRNA是根际中植物与微生物相互作用和微生物群形成的关键介体。此外，我们认为，作为基于微生物接种剂的通常不成功策略的替代方法，miRNAs可作为新型全生命周期工程学的有前途的工具。

外泌体之家 | 细胞外膜泡领域核心平台—exosomes &amp; microvesicles—小膜泡大作用

外泌体之家 | 细胞外膜泡领域核心平台—exosomes & microvesicles—小膜泡大作用