【2021-10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篇文章主要研究了使用细胞外囊泡来评估靶向药物用药效果的技术；第2篇文章介绍了使用偶联DNA条码的抗体结合细胞外囊泡并利用微流控进行单个囊泡标记来实现单个细胞外囊泡表面 蛋白种类和丰度分析；第3篇文章介绍了使用原子力显微镜结合荧光显微镜对单个细胞外囊泡的蛋白组成和理化性质进行分析；第4篇文章介绍了使用一种高聚物来吸收体系中的水分和小分子从而实现浓缩细胞外囊泡的目的；第8篇文章比较了细胞外囊泡和人工制作的微泡在药物递送方面的优缺点。1.Extracellular vesicle drug occupancyenables real-time monitoring of targeted cancer therapy.
细胞外囊泡靶蛋白的药物占用率可实时监测癌症靶向治疗效果。
[Nat Nanotechnol] IF=31.538 PMID：33686255摘要：当前用于测量药物-靶标相互作用的技术需要复杂的处理和侵入性组织活检，从而限制了其在癌症治疗监测中的临床实用性。在这里，我们开发了一个分析平台，该平台利用循环的细胞外囊泡（EV）对患者血液样本中的肿瘤特异性药物-靶标相互作用进行基于活动的评估。该技术被称为小分子化学占有率和蛋白质表达的细胞外囊泡监测（ExoSCOPE），利用生物正交探针扩增和匹配的等离激元纳米环共振器内分子反应的空间模式来实现EV药物动力学的原位分析。它可以测量细胞外囊泡分子亚群中的药物占用率和蛋白质组成的变化。当用于监测各种靶向疗法时，ExoSCOPE揭示了EV信号，这些信号密切反映了细胞治疗的功效。我们进一步将该技术应用于临床癌症诊断和治疗监测。在治疗开始后的24小时内，使用少量血液，ExoSCOPE即可准确分类疾病状态并快速区分目标治疗结果。 2.Sequencing-Based Protein Analysis ofSingle Extracellular Vesicles.
基于序列的单个细胞外囊泡蛋白成分分析。
[ACS Nano] IF=14.588  PMID：33687214摘要：循环的细胞外囊泡（EVs）是从大多数哺乳动物细胞中脱落的生物纳米材料，它已经成为极具潜力的生物标志物载体，药物输送囊泡和治疗调节剂。尽管针对这些应用正在探索不同类型的囊泡，但很明显，即使在同质或单克隆细胞群体中，人细胞外囊泡也具有很大的异质性。由于表面EV蛋白组成将在很大程度上决定其生物学行为，因此需要高通量的单个EV分析方法来更好地定义EV亚群。在这里，我们提出了一种基于抗体的免疫测序方法，该方法可以对来自单个纳米级细胞外囊泡的蛋白质分子进行多重测量。我们使用液滴微流控技术对单个细胞外囊泡进行分隔和条形码化。然后对条形码/抗体-DNA进行测序以确定蛋白质组成。使用这种高度敏感的技术，我们在单个EV水平上检测到了特定的蛋白质。我们希望该技术可以进一步适用于任何纳米颗粒的多重蛋白质分析。 3.Multiparametric Profiling of Single Nanoscale Extracellular Vesicles by Combined Atomic Force and Fluorescence Microscopy: Correlation and Heterogeneity in Their Molecular and Biophysical Features.
结合原子力和荧光显微镜对单个纳米级细胞外囊的多参数分析：分子和生物物理特征中的相关性和异质性。
[Small] IF=11.459 PMID：33682363摘要：作为细胞间通讯的关键参与者，纳米级细胞外囊泡（EV）为诊断和治疗提供了独特的机会。然而，由于其分子和物理特征的高度异质性，它们的细胞起源和功能同一性仍然难以捉摸。在这里，这是第一次，通过结合荧光和原子力显微镜同时研究了单个细胞外囊泡（sEV）上涉及的膜蛋白组成，大小和机械性能的多个参数。此外，研究了它们在不同细胞来源中的相关性和异质性。这项针对源自人类胚胎肾，脐带血间质基质和人类急性单核细胞白血病细胞系的sEV进行的研究，鉴定了常见的和细胞系特异性的sEV亚群，它们具有常见的四跨膜蛋白（CD9，CD63和CD81）的不同分布和生物物理特性。尽管单个sEV的四跨膜蛋白丰度与其大小无关，但CD9和CD63的表达水平密切相关。在所有细胞系中也发现了以相对较高的丰度共表达所有三个四跨膜蛋白的sEV群体，它们的平均直径小于100 nm，并且杨氏模量相对较低。预期这种多参数方法将提供有关细胞外囊泡生物学和功能的新见解，从而可能破译该领域尚未解决的问题。 4.Single-step equipment-free extracellular vesicle concentration using super absorbent polymer beads.
使用超吸收性聚合物珠粒，不需要特殊设备的一步法操作即可进行细胞外囊泡浓缩。
​[J Extracell Vesicles] IF=14.976 PMID：33664938摘要：细胞外囊泡（EVs）包含用于疾病诊断的有用生物标志物，并且是用于体内递送治疗分子的有前途的生物材料。因此，从大量液体样品（包括培养基和体液）中大规模生产或高通量分离细胞外囊泡需要有效的浓缩方法，以实现其临床应用。但是，当前的EV浓缩方法（包括超滤）在成本，效率和离心时间方面受到限制。在这项研究中，我们开发了第一个使用超吸收性聚合物（SAP）珠粒的单步，无需设备的EV浓缩方法。 SAP珠粒通过纳米通道吸收包括水在内的小分子，但不吸收细胞外囊泡，从而使细胞外囊泡浓缩。因此，珠粒通过一步减少溶液体积而极大地丰富了细胞外囊泡，而不会影响细胞外囊泡的特性。此外，由于SAP珠吸收了蛋白质杂质，因此浓缩的EV溶液的纯度很高。为了进一步证明该方法的多功能性，我们证明了SAP珠成功地富集了人类尿液样本和培养基中的EV，与传统的超滤相比具有更好的分离性能。我们相信，这项研究中获得的最新方法和见识将有助于将细胞外囊泡用作疾病诊断和治疗的重要生物材料。 5.SUMOylation promotes extracellular vesicle-mediated transmission of lncRNA ELNAT1 and lymph node metastasis in bladder cancer.
SUMO化修饰促进膀胱癌中细胞外囊泡介导的lncRNAELNAT1的传递和淋巴结转移。
[J Clin Invest] IF=11.864 PMID：33661764摘要：蛋白SUMOy化修饰作为将生物活性分子分类到细胞外囊泡（EVs）中的诱导物出现，从而触发淋巴管生成，进一步推动了肿瘤淋巴结（LN）的转移，但确切的机制仍不清楚。在这里，我们确定膀胱癌（BCa）分泌的细胞外囊泡通过长非编码RNA ELNAT1的传播介导与人类淋巴内皮细胞（HLEC）的细胞间通讯，并以SUMO化修饰依赖的方式促进淋巴管生成和LN转移。从机制上讲，ELNAT1诱导UBC9过表达催化hnRNPA1在赖氨酸113残基的SUMO化，这通过运输所需的内体分选复合物（ESCRT）介导了ELNAT1的识别，并促进了它们包装到EV中。 EV介导的ELNAT1被特异地传递到HLEC中，并通过表观遗传激活SOX18转录以诱导淋巴管生成。重要的是，通过下调UBC9表达来阻断肿瘤的SUMO化显着减少了EV介导的ELNAT1治疗的BCa在体内的淋巴转移。在临床上，EV介导的ELNAT1与BCa患者的LN转移和预后不良相关。这些发现突出了EV介导的ELNAT1 / UBC9 / SOX18调节轴以SUMO化修饰依赖性方式促进BCa的淋巴管生成和LN转移的分子机制，并暗示ELNAT1作为LN转移性BCa的有吸引力的治疗靶标。 6.Small extracellular vesicles containing miR-486-5p promote angiogenesis after myocardial infarction in miceand nonhuman primates.
含有miR-486-5p的小细胞外囊泡可促进小鼠和非人类灵长类动物心肌梗死后的血管生成。 [SciTransl Med] IF=16.304 PMID：33692129摘要：干细胞衍生的小细胞外囊泡（sEVs）促进心肌梗死（MI）后的血管生成。但是，仍无法解决导致这些效应的sEV组件以及针对心肌梗死的工程化sEV治疗的安全性和效率。在这里，我们观察到用缺氧预处理（HP）间充质干细胞（MSCs）（HP-sEVs）的sEV处理的小鼠比经常氧预处理（N的处理）的小鼠改善了心脏功能，增强了血管密度，并缩小了梗塞面积）MSC（N-sEV）。 MicroRNA分析显示，HP-sEV中miR-486-5p的丰度高于N-sEV，miR-486-5p失活消除了HP-sEV治疗的益处，而miR-486-5p上调则增强了益处N-sEV治疗。在HP-sEV处理的小鼠心脏中，基质金属蛋白酶19（MMP19）的丰度低于N-sEV处理的小鼠心脏，但富含于心脏成纤维细胞（CF）。Mmp19被确定为miR-486-5p的靶基因之一。来自过表达miR-486-5p或沉默的MMP19的CFs的条件培养基，可增加内皮细胞的血管生成活性。但是，同时过表达Mmp19和miR-486-5p的CF条件培养基消除了这种作用。 CFs中的Mmp19沉默减少了细胞外血管内皮生长因子（VEGF）的剪切。此外，在非人类灵长类动物（NHP）MI模型中，miR-486-5p过表达的N-sEV治疗可促进血管生成和心脏恢复，而不会增加心律不齐的并发症。总的来说，这项研究突出了sEV miR-486-5p在通过成纤维细胞MMP19-VEGFA裂解信号促进心脏血管生成中的关键作用。在NHP MI模型中，miR-486-5p工程化的sEV的交付可安全地增强血管生成和心脏功能，并可能促进心脏修复。 7.Cardioprotection by remote ischemic conditioning is transferable by plasma and mediated by extracellular vesicles.
远程缺血调节对心脏的保护作用可通过血浆转移，并通过细胞外小泡介导。
[Basic Res Cardiol] IF=11.981 PMID：33689033摘要：短暂的肢体缺血和再灌注引起的远程缺血调节（RIC）可防止缺血再灌注损伤。我们研究了RIC和EV在受损心肌中积累后释放到循环中的细胞外囊泡（EV）的心脏保护作用。我们在RIC之前和之后（PLA之前和PLA之后）使用了健康人类志愿者的血浆来评估RIC的可转移性。通过尺寸排阻色谱将RIC之前和之后的血浆样品分为EV富集馏分（EV +和EV +后）和EV贫乏部分（EV-和EV-后）。通过NanoString Technology纯化和分析来自EV +前和EV +后的小非编码RNA。在Langendorff模型中，在灌注了分离血浆和级分的Sprague-Dawley大鼠心脏中比较了梗死面积。此外，荧光标记的细胞外囊泡被用于评估体内大鼠模型中的归巢。 与PLA前相比，PLA后梗死面积减少了15％（55±4％（n = 7）vs 70±6％（n = 8），p = 0.03 ）。与EV前相比，EV后+梗死面积减少了16％（53±15％（n = 13）对68±12％（n = 14），p = 0.03）。与EV前相比（64±3％（n = 15）和68±10％（n = 16），p> 0.99），EV-后对梗塞面积无影响。在EV +后组中，靶向mTOR途径的三个miRNA（miR-16-5p，miR-144-3p和miR-451a）显着上调。标记的细胞外囊泡在梗死区域的累积要比假手术的心脏更为强烈。RIC的心脏保护作用可以通过在受损心肌中积累的循环EV介导。潜在的机制涉及EV miRNA的调节，这可能会促进再灌注期间的细胞存活。 8.Microbubbles versus Extracellular Vesicles as Therapeutic Cargo for Targeting Drug Delivery.
微泡与细胞外囊泡作为靶向药物递送载体的对比。
[ACS Nano] IF=14.588 PMID：33666429摘要：细胞外囊泡（EVs）和微泡是药物递送系统中的纳米颗粒，都被认为对临床转化很重要。当前的研究发现，微泡和细胞外囊泡都有潜力用作各种疾病中治疗靶标的药物传递剂。结合细胞外囊泡，微泡能够将化学治疗药物递送至肿瘤部位和受损组织的邻近部位。但是，没有标准可以评估或比较细胞外囊泡（天然载体）和微泡（合成载体）作为药物载体的优势。两种药物载体的释放方式和药代动力学正在被深入研究。然而，很少有研究者专注于其靶向递送或功效。在此观点中，我们比较了细胞外囊泡和微泡，以更好地了解它们在将药物输送到其作用部位和未来临床转化方面的效用。 9.Myocardial ischemia-reperfusion induced cardiac extracellular vesicles harbour proinflammatory features and aggravate heart injury.
心肌缺血再灌注诱导的心脏细胞外囊泡具有促炎作用并加重心脏损伤。
[J Extracell Vesicles] IF=14.976  PMID：33664937摘要：细胞外囊泡（EVs）抑制重要的生物学功能。我们先前曾披露缺血再灌注（IR）诱导心脏内EV（IR-EV）的释放增加。但是，IR-EV在缺血再灌注病理过程中的作用仍然知之甚少。在这里，我们发现IR-EV的过继转移加剧了IR引起的心脏损伤，而GW4869抑制EV则减轻了IR损伤。我们的体内和体外研究证实了IR-EVs促进了M1样巨噬细胞的极化，并增加了促炎细胞因子的表达。此外，我们公开了心脏细胞外囊泡中的miRNA谱图，并证实了IR-EV中的miRNA富集，例如miR-155-5p。特别是，IR-EV通过激活JAK2 / STAT1途径将miR-155-5p转移至巨噬细胞并增强了炎症反应。有趣的是，IR-EV不仅加剧了心脏的局部炎症，甚至引发了远处器官的全身性炎症。两者合计，我们新发现IR后心脏中的IR-EVs-miR-155-5p-M1极化轴。源自IR受损心脏的EV有助于局部和全身炎症。重要的是，GW4869抑制EV被认为是IR损伤的一种有前途的治疗策略。 10.Small extracellular vesicles deliver osteolytic effectors and mediate cancer-induced osteolysis in bone metastatic niche.
小细胞外囊泡在骨转移性小生境中传递溶骨效应物并介导癌症诱导的溶骨。
[J Extracell Vesicles] IF=14.976 PMID： 33659051摘要：细胞外小泡（EVs）通过介导细胞间串扰在调节骨转移微环境中起关键作用。然而，关于源自癌细胞的细胞外囊泡对骨转移的恶性循环的贡献知之甚少。在这里，我们报告通过细胞外囊泡miRNA转移在前列腺癌的转移性微环境中的肿瘤细胞和破骨细胞之间的直接调节模式。对源自肿瘤的小型EV（sEV）和破骨细胞中miRNA谱的综合分析确定了miR-152-3p是潜在的溶骨分子。 sEV富含针对破骨细胞调节因子MAFB的miR-152-3p。在体外，阻断sEVs中的miR-152-3p会上调MAFB的表达并破坏破骨细胞生成。异种移植小鼠模型的体内实验发现，阻断sEV中的miR-152-3p可以显着减慢小梁结构的丧失，而使用antagomir-152-3p对miR-152-3p进行系统性抑制可以减少皮质骨的溶骨性病变，而保留基本的小梁结构。我们的发现表明，前列腺癌衍生的sEV携带的miR-152-3p将溶瘤信号从肿瘤细胞传递给破骨细胞，从而促进骨转移中的溶骨过程。 11.Astrocyte-derived small extracellular vesicles promote synapse formation via fibulin-2-mediated TGF-βsignaling.
星形胶质细胞衍生的小细胞外囊泡通过fibulin-2介导的TGF-β信号传导促进突触形成。
[Cell Rep] IF=8.109  PMID：33691102摘要：神经元突触的形成对大脑发育至关重要，并取决于星形胶质细胞的分泌因子。在这里，我们报告说，与神经元或C6胶质瘤细胞分泌的小泡相比，从原代星形胶质细胞分泌的小细胞外囊泡（EVs）大大增强了原代皮层神经元的脊柱和突触形成。对来自星形胶质细胞，神经元和C6胶质瘤细胞的小型EV进行的比较蛋白质组学分析确定fibulin-2是调节突触形成的潜在EV相关分子。用重组fibulin-2处理皮质神经元可增加棘突和突触的形成，类似于小细胞外囊泡的作用。此外，用fibrin-2或星形胶质细胞衍生的小型EV处理神经元导致Smad2（TGF-β信号转导的指标）的磷酸化增加。最后，通过抑制转化生长因子β（TGF-β）信号转导逆转了fibulin-2和星形胶质细胞衍生的小型EV对突触形成的影响。这些数据表明了一个模型，其中星形胶质细胞细胞外囊泡通过纤连蛋白2介导的TGF-β信号传导激活来促进突触形成。