【2020-33期】This Week in Extracellular Vesicles

hzangs

本周hzangs在最新文献中选取了11篇分享给大家。第1篇文章是一篇综述，主要介绍的是以“exosome”命名的不同生物学超分子结构，这一点非常重要，想搞清楚自己要做哪个“exosome”，才能不出错，推荐大家阅读一下；第2篇文章是一个大规模质谱分析细胞外囊泡蛋白质组的报道，发现了一些与肿瘤相关的细胞外囊泡蛋白成分；第3篇文章介绍了一种利用细胞外囊泡递送CRISPR/CAS9的策略；第7篇文章介绍一种能够与细胞外囊泡进行可逆结合的材料，可以用于分离细胞外囊泡；相关文章的原文在周一前会发布到论坛同名贴下，需要的可以到论坛下载
1.Molecular characteristics and functional differences of anti-PM/Scl autoantibodies and two other distinct andunique supramolecular structures known as "EXOSOMES".抗PM / Scl自身抗体以及另外两个独特的超分子结构（称为“ EXOSOMES”）的分子特征和功能差异。 [Autoimmun Rev] IF=7.767  PMID：32801042

摘要：术语“exosome”已经被应用于三个不同的超分子实体，即PM / Scl自身抗体或“ RNA exosome”，被称为“ DNA exosome”的转化DNA片段，以及小尺寸的细胞外囊泡被称为“exosome”。某些系统性硬化症（SSc），多发性肌炎（PM）和多发性肌炎SSc（PM /Scl）重叠综合征的血清中存在的特定自身抗体可以识别“ PM / Scl exosome复合物”或“ RNA exosome”的某些分子成分。另一方面，最近十年实验室研究中最活跃的焦点之一是被称为“exosome”的细胞外囊泡的生物发生和作用。这些囊泡在与靶细胞融合后改变细胞表型和释放其大分子货物的卓越能力揭示了其在包括恶性，炎性和自身免疫性疾病在内的多种疾病的发病机理中的可能作用，并可能使它们用作个性化和精密医学的治疗试剂。不加区别地使用术语“exosome”来指代这三个不同的分子实体在科学文献中引起了极大的混乱。在这里，我们回顾了被识别为“exosome”的三个分子结构之间的分子特征和功能差异。鉴于对囊泡外囊泡的科学兴趣迅速增长，除非找到解决方案，否则使用“exosome”一词引起的文献混乱将明显增加。

PS：你研究的到底是哪个“exosome”，新人看过来，不要出错！好好读读这篇文章先。

2.Extracellular Vesicle and Particle Biomarkers Define Multiple Human Cancers.细胞外囊泡和颗粒生物标志物定义多种人类癌症。[Cell] IF=38.637 PMID：32795414

摘要：对于改进的用于癌症检测的组织和液体活检工具，临床上尚未满足需求。我们研究了来自组织外植体（TEs），血浆和其他体液的426个人类样品中细胞外囊泡和颗粒（EVP）的蛋白质组学特征。在传统的外泌体标记中，CD9，HSPA8，ALIX和HSP90AB1代表泛EVP标记，而ACTB，MSN和RAP1B是新型泛EVP标记。为了确认EVP是理想的诊断工具，我们分析了TE-（n = 151）和血浆来源（n= 120）EVP的蛋白质组。TE EVP蛋白质组比较发现了可以以90％的敏感性/ 94％的特异性将肿瘤与正常组织区分开的蛋白质（例如VCAN，TNC和THBS2）。血浆来源的EVP货物（包括免疫球蛋白）的机器学习分类显示，在检测癌症时灵敏度为95％/特异性为90％。最后，我们在TEs和血浆中定义了一组肿瘤类型特异性EVP蛋白，可以对未知原发性肿瘤进行分类。因此，EVP蛋白可以用作癌症检测和确定癌症类型的可靠生物标记。

PS：领域内的大佬，David Lyden新作，听说质谱打进去一辆豪车的钱。这篇文章是细胞外囊泡领域内第一次使用精细的蛋白质组学分析大样本的报道，相信这一研究中的一些标志物会逐渐走上临床。值得大家学习一下。

3.Extracellular vesicles engineered with valency-controlled DNA nanostructures deliver CRISPR/Cas9 system for gene therapy.化合价控制的DNA纳米结构工程化的细胞外囊泡可提供CRISPR / Cas9系统进行基因治疗。[Nucleic Acids Res] IF=11.501 PMID：32810272

摘要：细胞外囊泡（EVs）具有将CRISPR-Cas9 RNA引导的内切核酸酶（RNP）转运至全身的巨大希望。然而，细胞外囊泡的细胞选择性递送仍然是一个挑战。在这里，我们设计了与DNA适体偶联的化合价控制的四面体DNA纳米结构（TDN），并通过胆固醇锚定将化合价控制的TDNs装载在EV表面上，以实现特定的细胞靶向。研究了不同比例的适体/胆固醇从1：3至3：1在TDN中对装饰细胞外囊泡的靶向功效。具有一个适体和三个胆固醇锚定物（TDN1）的TDN可以有效地促进EV在培养的HepG2细胞和人原发性肝癌衍生的类器官以及异种移植肿瘤模型中的肿瘤特异性蓄积。TDN1-EVs在细胞内递送RNP成功实现了其随后的基因组编辑，从而导致特定细胞中GFP或WNT10B的下调。该系统最终用于降低WNT10B的蛋白表达，从而在体内，离体和体内均表现出显着的肿瘤生长抑制作用，并且可以扩展到其他治疗靶标。本研究为在表面标记上适体的定向展示和基于EVs的Cas9递送提供了平台，这为将来的细胞选择性基因编辑提供了有意义的想法。

4.P2RX7 inhibitor suppresses exosome secretion and disease phenotype in P301S tau transgenic mice.P2RX7抑制剂抑制P301S tau转基因小鼠的外泌体分泌和疾病表型。[Mol Neurodegener] IF=9.599  PMID：32811520

摘要：错误折叠的微管相关蛋白tau的神经元积累是阿尔茨海默氏病，额颞痴呆和其他陶氏病的神经病理学标志，已成为治疗靶标。小胶质细胞可以通过分泌含tau的外泌体来传播tau病理，尽管尚未确定治疗干预的特定分子靶标。P2X嘌呤受体7（P2RX7）是ATP门控的阳离子通道，富含于小胶质细胞并触发外泌体分泌。这项研究的目的是研究可口服的，CNS渗透性P2RX7特异性抑制剂对tauopathy小鼠模型早期疾病的治疗作用。对3个月大的P301S tau小鼠用P2RX7特异性抑制剂GSK1482160或赋形剂处理30天，然后进行行为，生化和免疫组化评估。还对GSK1482160进行了体外原代培养的鼠星形胶质细胞，神经元和小胶质细胞外泌体分泌的测试。口服GSK1482160可以显着减少海马区MC1 +和Alz50 +错折叠的tau的积累，同时减少海马神经元中外泌体标志物Tsg101的积累。邻近结扎试验表明海马神经元中Alz50 + tau和Tsg101的复合物形成，被GSK1482160减少。另一方面，GSK1482160对小胶质分枝或CD68表达没有影响，在P301S小鼠或促炎/抗炎细胞因子基因表达中，CD68的表达明显增强。令人惊讶的是，通过Y迷宫和恐惧条件测试确定，经GSK1482160处理的P301S小鼠显示出明显改善的工作和背景记忆。GSK1482160还显着增加了体内小胶质细胞中Tsg101和CD81的积累，表明其抑制了P2RX7诱导的小胶质细胞外泌体分泌。这种作用在体外得到证实，因为通过GSK1482160处理可从原代鼠小神经胶质细胞而不是神经元或星形胶质细胞显着抑制ATP诱导的含tau蛋白的外泌体分泌。口服给予P2RX7抑制剂可减轻P301S小鼠的疾病表型，可能是通过抑制小胶质外泌体的释放来实现的。P2RX7可能是早期tauopathy发展的新型治疗靶点。

5.In vitro controlled release of extracellular vesicles for cardiac repair from poly(glycerol sebacate)acrylate-based polymers.体外控制细胞外囊泡从聚癸二酸甘油酯丙烯酸酯基聚合物中释放用于心脏修复。 [Acta Biomater] IF=7.242  PMID：32814141

摘要：在慢性心力衰竭中恢复心脏功能的细胞疗法已被广泛研究。然而，由于细胞植入和存活的效果不理想，其治疗价值受到限制，并且后续的研究发现治疗结果归因于旁分泌分泌物，例如细胞外囊泡（EV）。EV的直接使用就成为一种有吸引力的治疗策略，并且已经表明，将EV输送到目标组织的动力学可能会影响结果。但是，目前尚无以可控和可调的方式将EV输送到心脏的技术。这项研究的目的是设计一种基于光固化粘合剂聚合物的控释系统，以将EV局部递送至心脏组织。我们首先证明了粘性聚合物PGSA-g-EG在体外不影响EV的生物活性，并且在大鼠模型中进行测试时具有体内生物相容性。重要的是，聚合物保持附着在心脏表面至少1个月。然后，我们评估并优化了PGSA-g-EG聚合物的EV体外释放动力学。开发了冻干的细胞外囊泡策略，以调节释放动力学并使聚合物材料中的负载最大化。而且，尽管EV在37℃的水性介质中不稳定，但是PGSA-g-EG聚合物能够释放生物活性EV至少14天。总体而言，这些结果表明，PGSA-g-EG是合适的材料，可在较长的时间内促进生物活性EV的受控递送。

6.Isolation of extracellular vesicles from small volumes of plasma using a microfluidic aqueous two-phase system.使用微流控水相两相系统从少量血浆中分离细胞外囊泡。 [Lab Chip] IF=6.774  PMID：32808641

摘要：由于用于细胞外囊泡（EV）分离的常规笨重方法不适用于少量样品，因此微流体设备被认为为EV分离的集成和自动处理提供了解决方案。这项研究表明，用于EV分离的简单微流控水两相系统（ATPS）具有很高的回收效率，可以克服以前的设备的局限性，后者需要复杂的外部设备或制造成本高。在微流体通道中使用聚乙二醇和右旋糖酐，通过比较两相和一相系统分析了微流体ATPS的分离机理。我们的设备可以促进连续EV分离，回收率达到83.4％，并从EV-蛋白质混合物中去除65.4％的蛋白质。细胞外囊泡还以高回收率成功地从人血浆中分离出来。

7.Novel Electrochemically Switchable, Flexible, Microporous Cloth that Selectively Captures, Releases, and Concentrates Intact Extracellular Vesicles.选择性地捕获，释放和浓缩完整细胞外囊泡的新型电化学可切换，柔性，微孔布。 [ACS Appl Mater Interfaces] IF=8.758  PMID：32805904

摘要：从大量生物样品中分离细胞外囊泡并将其随后浓缩到干净和少量的缓冲液中，尤其是在医学诊断中的应用，引起了越来越大的研究兴趣。特别需要易于组装到简单采样设备中并允许捕获和释放细胞外囊泡而不需要引入潜在辅助试剂污染的分离材料。在此，我们报道了一种柔性，微孔，可电化学切换的布的设计和制造，该布解决了细胞外囊泡诊断应用中的关键挑战。我们证明了我们的电化学可切换底物对于细胞外囊泡的快速，选择性，无损，有效捕获和随后释放的实用性。基材由电纺布组成，并注入导电聚合物并用金颗粒装饰。利用金-硫共价键，可以使用对EV表面蛋白具有选择性的SH末端适体探针对电纺底物进行功能化。我们证明，源于原代人皮肤成纤维细胞（HDFa）和乳腺癌（MCF-7）细胞系的EVs使用对EV膜上表达的CD63蛋白具有特异性的适体，以低的非特异性吸附被选择性地捕获。特定的适体-EV相互作用使得可以通过洗涤步骤轻松去除非特异性结合的物质。布的导电聚合物成分提供了一种通过Au-S键的阴极裂解，有效地（> 92％）和快速（<5分钟）电化学释放被捕获的干净完整的细胞外囊泡的方法。我们证明了从大量样品中成功捕获稀释的细胞外囊泡并将其释放到小体积的干净磷酸盐缓冲盐水缓冲液中。所开发的布可以很容易地结合到分离系统的不同设计中，并且适用于其他生物实体，包括细胞和其他细胞外囊泡。此外，捕获/释放功能如果用于针对疾病的特定标记物，则有望用于液体活检。

8.Urinary exosomal mRNA detection using novel isothermal gene amplification method based on three-way junction.基于三向连接的新型等温基因扩增方法检测尿液外泌体mRNA。[Biosens Bioelectron] IF=10.257 PMID：32798804

摘要：外泌体信使RNA（mRNA）由于其在体液中的稳定性及其生物学调节功能，已成为基于液体活检的疾病诊断和预后的重要生物标志物。在这里，我们报告基于三向连接（3WJ）形成和成功检测出荷瘤小鼠尿液外泌体mRNA的快速一步法等温基因扩增反应。3WJ结构可以在目标RNA存在的情况下通过3WJ探针（3WJ模板和3WJ引物）的结合而形成。3WJ结构形成后，将3WJ引物重复延伸并通过DNA聚合酶和切口核酸内切酶的组合进行切割，从而产生多个信号引物。随后，信号引物促进了专门设计的网络反应路径，以在等温条件下产生G-四链体探针。最后，G-四链体结构与硫代黄素T结合后会产生高度增强的荧光信号。该方法的检测限为1.23 pM（24.6 amol），对目标RNA具有高选择性。更重要的是，该方法可用于感测各种mRNA，包括乳腺癌细胞mRNA，乳腺癌外泌体mRNA，甚至来自乳腺癌小鼠的尿液外泌体mRNA。我们预计，开发的RNA检测方法可用于各种生物医学应用，例如疾病诊断，预后和治疗监测。

9.Anti-CTLA-4 Antibody-Functionalized Dendritic Cell-derived Exosomes Targeting Tumor-draining Lymph Nodes for Effective Induction of Antitumor T-cell Responses.CTLA-4抗体功能化树突状细胞衍生的外泌体靶向肿瘤引流淋巴结，有效诱导抗肿瘤T细胞反应。[Acta Biomater] IF=7.242  PMID：32798721

摘要：当前的癌症疫苗的治疗效果远非最佳，主要是因为对抗原特异性T细胞的诱导不足以及肿瘤细胞可以劫持免疫抑制机制来逃避免疫反应。产生针对癌细胞的特异性，强大和长期的免疫应答以及减弱免疫抑制因子对于有效的癌症疫苗接种至关重要。近来，外泌体的工程改造与T细胞特异性结合，然后刺激肿瘤特异性T细胞免疫应答已成为一种潜在的癌症疫苗替代策略。在这项研究中，我们结合疫苗接种和检查点封锁的策略生成了一个双功能外泌体。用抗CTLA-4抗体（EXO-OVA-mAb）修饰从卵清蛋白（OVA）脉冲激活的树突状细胞制备的外泌体，以阻断该抑制分子并增强外泌体对T细胞的特异性。我们的研究提供了一种独特的策略，即通过脂质锚定方法通过抗CTLA-4抗体功能化外泌体膜，以协同增强癌症疫苗接种和针对肿瘤的免疫检查点封锁的功效。

10.Engineering of exosome-triggered enzyme-powered DNA motors for highly sensitive fluorescence detection of tumor-derived exosomes.外泌体触发的酶促DNA电机的工程设计，用于肿瘤衍生外泌体的高灵敏度荧光检测。 [BiosensBioelectron] IF=10.257 PMID：32795917

摘要：包含多种源自亲代癌细胞的蛋白质的肿瘤衍生外泌体已成为诊断癌症的生物标记。在此，我们提出了一种基于三维DNA马达的外泌体测定平台，用于选择性和灵敏地检测外泌体。DNA马达使用了金纳米粒子（GNP）轨道，该轨道由荧光素标记的底物链和适体锁定的马达链组成。适配体识别外泌体上的目标蛋白可解锁电机链，并触发DNA电机过程。在限制性核酸内切酶的驱动下，马达链自主地沿着GNP轨道运动。每个运动步骤均切割一条底物链并还原一个荧光素分子。对于外泌体检测，所提出的方法显示了跨越5个数量级的宽动态范围，在PBS中的检出限低至8.2颗粒/μL。该方法在不同肿瘤来源的外泌体之间也表现出良好的选择性，并且在复杂的生物样品中表现良好。分析外泌体表面蛋白的能力有效地赋予了我们的DNA马达巨大的潜力，可用于开发一种简单且具有成本效益的临床诊断设备。

11.Label-free and three-dimensional visualization reveals the dynamics of plasma membrane-derived extracellular vesicles.无标记和三维可视化揭示了质膜来源的细胞外囊泡的动力学。[Nano Lett] IF=11.238 PMID：32794717

摘要：质膜来源的细胞外囊泡（PEV）是执行特殊细胞间通信的生物分子载体。然而，当前方法的失败阻碍了复杂PEV生物学的表征，这主要是由于缺乏特异性标记和分辨率不足。在这里，我们采用了原子力显微镜和扫描离子电导显微镜，它们均具有三维纳米尺度的分辨率，可用于无标记的PEV形态的可视化，单囊泡水平的释放和摄取。除了经典的微泡，我们观察到肿瘤细胞

中的簇状PEVs亚型。而且，两种PEV亚型的释放时间与大小呈正相关。通过三维纳米尺度成像，我们可视化了单个囊泡的多种形式的PEV-细胞相互作用行为，这在传统的PEV成像中受到了挑战。最后，我们开发了诱导微米级PEV产生的单细胞操作策略。总体而言，这些结果揭示了单囊泡水平上PEV的异质形态和动力学，为PEV生物学提供了新的见识。