【2021-3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，其中10篇提供中文摘要。第1篇文章是温州医科大学刘飞研究员与哈佛大学合作发表的外泌体分离纯化新策略，文章发表在Nature Methods，很值得了解一下；第2篇文章研究了高脂饮食对细胞外囊泡脂质成分的影响以及对代谢疾病的影响；第6篇文章探究了不同的分离方法在尿液细胞外囊泡的分离纯化和下游分析中的适用性；第8篇文章研究了神经推行性疾病中tau病理通过外泌体进行传播的机制。感兴趣的朋友可以下载原文读一读

1.Exosome detection via the ultrafast-isolation system: EXODUS.

通过超快速分离纯化系统检测外泌体：EXODUS。

[Nat Methods] IF=30.822 PMID：33432243

摘要：外泌体在疾病诊断和治疗中显示出巨大潜力。然而，当前的分离方法是繁重的并且受速度，产量和纯度低的困扰，限制了基础研究和临床应用。在这里，我们描述了一种通过超快分离系统（EXODUS）的有效外泌体检测方法，该方法可以从各种生物流体中自动无标记地纯化外泌体。我们通过负压振荡和双耦合谐振子使能的膜振动获得了外泌体的超高效纯化。我们的两个耦合振荡器在膜上产生双频横波，使EXODUS在速度，纯度和产量上均优于其他隔离技术。我们通过纯化113例患者尿液中的外泌体来证明EXODUS，并通过高分辨率和高通量分析验证了外泌体RNA谱分析的实际相关性。
2.High-fat diet-induced upregulation of exosomal phosphatidylcholine contributes to insulin resistance.
高脂饮食诱导的外泌体磷脂酰胆碱上调有助于胰岛素抵抗。
[Nat Commun] IF=12.121 PMID：33431899摘要：高脂饮食（HFD）会降低胰岛素敏感性。高脂饮食如何引起胰岛素抵抗尚不清楚。在这里，我们显示，瘦小鼠在从喂食HFD的肥胖小鼠或II型糖尿病患者的粪便中分离出的外泌体给药后，变得具有胰岛素抵抗性。HFD将瘦动物的外泌体（L-Exo）中主要的磷脂酰乙醇胺（PE）变成了肥胖动物的外泌体（H-Exo）中主要的磷脂酰胆碱（PC）。从机制上讲，我们研究发现肠道H-Exo被巨噬细胞和肝细胞吸收，从而导致胰岛素信号通路的抑制。此外，外泌体来源的PC结合并激活AhR，导致抑制激活胰岛素信号通路必不可少的基因（包括IRS-2）及其下游基因PI3K和Akt。总之，我们的结果表明，HFD诱导的外泌体可能是胰岛素抵抗发展的潜在因素。肠外泌体因此具有作为广泛治疗靶标的潜力。 3.Self-Activatable Photo-Extracellular Vesicle for Synergistic Trimodal Anticancer Therapy.
自激活光细胞外囊泡的协同三模式抗癌治疗。
[Adv Mater] IF=27.398 PMID：33432702摘要：细胞外囊泡（EVs）在疾病治疗和药物输送方面都具有巨大潜力。然而，准确地从细胞外囊泡释放药物，以及细胞外囊泡和药物在目标组织处的自发治疗效果协同作用仍然具有挑战性。在此，报道了一种工程化的自激活光细胞外囊泡，用于协同三模式抗癌治疗。M1巨噬细胞衍生的细胞外囊泡（M1EV）同时装有草酸双[2,4,5-三氯-6-（戊氧基羰基）苯基]草酸酯（CPPO），二氢卟酚e6（Ce6）和前药醛二恶英（Dox-EMCH）。给药后，由于M1EV的肿瘤归巢能力，所制备的系统可主动靶向肿瘤细胞，其中M1EV将M2重新极化为M1巨噬细胞，不仅显示出免疫疗法的作用，而且还产生H2O2。H2O2和CPPO之间的反应产生化学能，激活Ce6，产生用于成像的化学发光和用于光动力疗法（PDT）的单线态氧（1 O2）。同时，由O2引起的膜破裂导致Dox-EMCH释放，Dox-EMCH随后被激活并穿透肿瘤的低氧区域。免疫疗法，PDT和化学疗法的协同作用可产生有效的抗癌功效，显示出抗击癌症的巨大希望。 4.Diverse roles of EV-RNA in cancer progression.
EV-RNA在癌症进展中的不同作用。
[SeminCancer Biol] IF=11.09  PMID：33440245摘要：细胞外囊泡（EVs）已成为癌症生物学各个方面的重要参与者。它们的功能由其货物和表面分子（包括蛋白质，脂质，糖和核酸）介导。在正常细胞和癌细胞中，RNA尤其是EV功能的关键介体。有几条证据支持这一观点。首先，细胞并不总是随机地在细胞外囊泡中装载RNA，似乎有一种特定的方式，使细胞中的某些RNA分子填充细胞外囊泡中。此外，广泛报道了EV-RNA的细胞摄取和受体细胞中EV-RNA的次级区室化，并且这些RNA对癌症生长和抗肿瘤免疫应答的各个方面都有影响。此外，EV-RNA似乎通过各种作用机制起作用，突显了细胞外囊泡及其RNA货物的复杂性，它们是细胞间通讯的重要手段。 5.Shedding Light on Extracellular Vesicle Biogenesis and Bioengineering.
揭示细胞外囊泡的生物发生和生物工程。
[Adv Sci (Weinh)] IF=15.84  PMID：33437589摘要：细胞外囊泡（EVs）是生物相容的，纳米级分泌囊泡，包含许多类型的生物分子，包括蛋白质，RNA，DNA，脂质和代谢产物。它们的低免疫原性和通过转移多种生物活性成分功能修饰受体细胞的能力使其成为下一代药物递送系统的理想候选者。在此，总结了细胞外囊泡生物学的最新进展和细胞外囊泡生物工程的新兴策略，并讨论了生物工程细胞外囊泡的临床转化前景以及需要克服的挑战。 6.Comparison of urinary extracellular vesicle isolation methods for transcriptomic biomarker research in diabetic kidney disea.
尿细胞外囊泡分离方法在糖尿病肾病转录组生物标志物研究中的比较。
[J Extracell Vesicles] IF=14.976 PMID：33437407摘要：尿细胞外囊泡（uEV）已成为肾脏损害的生物标志物的来源，具有替代包括肾脏活检在内的传统侵入性技术的潜力。但是，很少有针对患者样品的uEV分离方法的综合研究。在这里，我们比较了三个已建立的uEV分离纯化工作流程的性能，以供随后用于糖尿病肾病生物标志物的转录组学分析中。我们从患有大量白蛋白尿和健康对照的1型糖尿病患者中收集尿液样本。我们通过静水渗滤透析（HFD），超速离心（UC）和基于商业试剂盒的分离方法（NG）分离了uEV，每种分离方法均具有不同的尿液清除步骤。通过电子显微镜，纳米颗粒跟踪分析和蛋白质印迹分析纯化的细胞外囊泡。对分离的RNA进行miRNA和RNA测序。基于mRNA测序数据，HFD和UC样品显示出相似的相似性。与HFD或UC相比，NG样本的读取次数较少，且mRNA含量不同。对于miRNA测序数据，通过所有方法均获得满意的miRNA计数，但miRNA含量略有不同。这表明分离纯化工作流程会丰富富含uEV中的特定miRNA亚群。我们的数据表明，HFD，UC和基于试剂盒的方法是分离用于miRNA-seq的uEV的合适方法。但是，在我们的设置中，只有HFD和UC适用于mRNA测序分析。 7.In vivo organized neovascularization induced by 3D bioprinted endothelial-derived extracellular vesicles.
3D生物打印的内皮细胞外囊泡诱导的体内有组织的新血管形成。
[Biofabrication] IF=8.213  PMID：33434889摘要：细胞外囊泡（EVs）已成为生物技术领域的关键工具，这是因为它们具有良好的介导细胞间通讯的能力。已经研究了这种特性，并且实际上，它一直在受到研究人员的不断研究，他们已经揭示了细胞外囊泡在从肿瘤学，免疫学和诊断学到再生医学等多个研究领域中的重要作用。不幸的是，在临床应用之前仍需要克服一些限制，包括无法将细胞外囊泡限制在确定的目标部位，以避免副作用。在这项研究中，EVs的应用首次得到3D生物打印技术的支持，从而开发出一种将HUVEC衍生的EV的血管生成物应用于再生医学的新策略。收集了源自人类内皮细胞并在不同压力条件下产生的细胞外囊泡，并将其用作高级生物墨水配方的生物添加剂。体内皮下植入后，我们证明了带有EV的生物打印3D结构支持原位形成新的功能性脉管系统，该系统由血液灌注的微血管组成，概括了打印的图案。这项研究中获得的结果有利于开发用于关键临床状况的新治疗方法，例如需要对缺血组织进行迅速的血运重建，这是先进的再生医学应用的基本基础。 8.Exosomes induce endolysosomal permeabilization as a gateway by which exosomal tau seeds escape into the cytosol.
外泌体诱导溶酶体通透性作为外泌体tau种子逃逸进入细胞质溶胶的途径。
[Acta Neuropathol] IF=14.251 PMID：33417012摘要：微管相关蛋白tau在阿尔茨海默氏病和其他疾病中具有关键作用。一种au病理机理假说是tau种子的反式突触传播，其作用是外泌体介导的。外泌体是晚期内体产生的分泌性纳米囊泡。我们以前的工作表明，从tau转基因rTg4510小鼠中分离出的脑源性外泌体封装了tau种子，具有诱导tau聚集在受体细胞中的能力。我们还表明，外泌体可以劫持内体途径，通过相互连接的神经元传播。在这里，我们揭示了内在外泌体中包含的tau种子如何利用溶酶体降解机制逃逸内体，并在HEK293T衍生的“ tau生物传感器细胞”的细胞质中诱导tau聚集。我们发现大多数含外泌体的内体与溶酶体融合形成内体。外泌体诱导通透性，无论是否存在tau种子，或外泌体制剂是否源自小鼠脑或HEK293T细胞。我们还发现通透化是一种保守的机制，在非神经tau生物传感器细胞和原代神经元中均起作用。但是，溶酶体的透化作用仅在小部分细胞中发生，这支持了透化作用是通过阈限机制发生的观点。有趣的是，tau聚集仅在表现出通透性的细胞中被诱导，这表现为外泌体tau种子进入细胞质的逃逸途径。形成内溶酶体所需的RAB7过度表达会大大增加tau聚集。相反，用碱化剂或通过敲低RAB7抑制溶酶体功能可降低tau聚集。在一起，我们得出结论，溶酶体的酶活性透化了外泌体和内体膜，从而促进了外泌tau种子进入胞质tau诱导其聚集。我们的数据强调了内体膜完整性在抗溶酶体降解的错误折叠的蛋白质对细胞侵袭的机制中的重要性。 9.Exosomal ANGPTL1 attenuates colorectal cancer liver metastasis by regulating Kupffer cell secretion patternand impeding MMP9 induced vascular leakiness.
外泌体ANGPTL1通过调节Kupffer细胞分泌模式并阻止MMP9诱导的血管渗漏来减轻结肠直肠癌的肝转移。
[J Exp Clin CancerRes] IF=7.068  PMID：33413536摘要：血管生成素样蛋白1（ANGPTL1）已被证明可抑制多种癌症的肿瘤转移。但是，其对转移前生态位（PMN）的细胞外作用仍不清楚。ANGPTL1已在外泌体中鉴定，但其功能尚不清楚。本研究旨在探讨外泌体ANGPTL1在结直肠癌（CRC）肝转移中的作用。通过超速离心分离外泌体。在源自人类CRC组织的外泌体中检测到ANGPTL1水平。脾内注射小鼠模型探讨了外泌体ANGPTL1对CRC肝转移的影响。通过血管通透性测定检查了肝脏PMN。外泌体ANGPTL1定位已通过外泌体标记进行了验证。通过RNA测序确定外泌体ANGPTL1对Kupffer细胞的调控机制。进行了qRT-PCR，Western Blot和ELISA分析，以检测mRNA和蛋白质水平的基因表达。与配对的正常组织相比，来自CRC肿瘤的外泌体中ANGPTL1蛋白水平显着下调。此外，外泌体ANGPTL1减弱了肝转移，并阻碍了肝PMN中的血管渗漏。此外，胞外ANGPTL1主要被KCs吸收并调节KCs的分泌方式，极大地降低了MMP9的表达，最终阻止了肝血管的渗漏。在机制上，外泌体ANGPTL1通过抑制JAK2-STAT3信号通路下调了KCs中MMP9的水平。总的来说，外泌体ANGPTL1通过重新编程Kupffer细胞并降低MMP9表达来减轻CRC肝转移并阻止肝脏PMN中的血管渗漏。这项研究表明外泌体ANGPTL1对CRC肝转移的抑制作用，并扩展了ANGPTL1功能的途径。 10.Olfactory ecto-mesenchymal stemcell-derived exosomes ameliorate murine Sjögren's syndrome by modulating the function of myeloid-derived suppressor cells.
嗅觉间充质干细胞来源的外泌体通过调节髓样来源的抑制细胞的功能改善鼠类干燥综合征。
[Cell Mol Immunol] IF=8.484  PMID：33408339摘要：干燥综合征（SS）是一种全身性自身免疫性疾病，其特征是唾液腺和泪腺的进行性炎症和组织损伤。我们以前的研究表明，SS和实验性干燥综合征（ESS）的小鼠在疾病进展过程中，髓样来源的抑制细胞（MDSC）表现出受损的免疫抑制功能，但尚不清楚恢复MDSCs的功能是否能有效缓解ESS的发展。在这项研究中，我们发现鼠间充质干细胞来源的外泌体（OE-MSC-Exos）通过上调精氨酸酶表达并增加ROS和NO水平显着增强了MDSC的抑制功能。此外，经ESS的OE-MSC-Exos处理可显着减缓ESS小鼠的疾病进展并恢复MDSC功能。从机理上讲，OE-MSC-Exo分泌的IL-6激活了MDSC中的Jak2 / Stat3途径。另外，OE-MSC-Exos中丰富的S100A4充当了通过TLR4信号介导MDSC内源性生产IL-6的关键因素，表明了IL-6对MDSC功能的自分泌途径。两者合计，我们的结果表明OE-MSC-Exos具有通过增强MDSCs的免疫抑制功能来减弱ESS进展的治疗潜力，可能构成治疗干燥综合征和其他自身免疫性疾病的新策略。 11.Quantitative and Qualitative Analysis of Blood-based Liquid Biopsies to Inform Clinical Decision-making in Prostate Cancer.
对基于血液的活检进行定量和定性分析，以指导前列腺癌的临床决策。
[Eur Urol] IF=17.947 PMID：33422353PS：特定癌种的血液活检综述文章，部分涉及细胞外囊泡，感兴趣的可以读一读。