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【2022-3期】This Week in Extracellular Vesicles

本周hzangs在最新文献中选取了12篇分享给大家,第1篇文章是一个多中心的临床前瞻性观察研究,文章证实了唾液外泌体小RNA在食管癌中的标志物作用;第2篇文章介绍了一种利用外泌体展示工程化配体诱饵来改善全身炎症的策略;第3篇文章介绍了结直肠癌来源细胞外囊泡对巨噬细胞PD-L1表达的促进作用;第6篇文章分析了不同细胞来源的细胞外囊泡蛋白质组并初步论证特异性蛋白对血清细胞外囊泡溯源的潜在作用;第12篇文章主要介绍了神经系统不同细胞来源的细胞外囊泡的异同以及与神经退行性疾病的关系。

  1. A signature of saliva-derived exosomal small RNAs as predicting biomarker for esophageal carcinoma: a multicenter prospective study.唾液衍生的外泌体小 RNA 作为预测食管癌生物标志物的特征:一项多中心前瞻性研究。[Mol Cancer] PMID: 35042519

摘要:tRNA 衍生的小 RNA (tsRNA) 以核酸酶依赖性方式产生,以响应癌症中常见的各种压力。我们专注于tsRNA 富含的癌症特征,以开发基于唾液外泌体的非侵入性生物标志物,用于人类食管鳞状细胞癌 (ESCC)。通过对从 ESCC 患者 (n = 3) 和健康对照 (n = 3) 获得的唾液外泌体进行 RNA 测序,鉴定出富含癌症的小RNA并在一项试点研究中的发现队列中进一步验证 (n = 66)。使用新开发的生物标志物特征在两个 ESCC 高发区(分别为 n = 320 和 200)进行了一项多中心前瞻性观察研究。tsRNA (tRNA-GlyGCC-5) 和以前未记录的小 RNA 在 ESCC 患者、ESCC 组织和 ESCC 细胞的唾液外泌体中特异性富集。由这些小 RNA 组成的双特征能够以高灵敏度 (90.50%) 和特异性 (94.20%) 将 ESCC 患者与对照组区分开来。根据预后双特征风险评分 (RSP),相比低 RSP患者,高 RSP 患者的总生存期 (OS) (HR 4.95, 95%CI 2.90-8.46) 和无进展生存期 (PFS) (HR 3.69, 95%CI 2.24-6.10)更短。此外,辅助治疗仅对 RSP 高的患者改善了 OS(HR 0.47,95%CI 0.29-0.77)和 PFS(HR 0.36,95%CI 0.21-0.62)。这些发现在训练和验证队列中都是一致的。基于 tsRNA 的特征不仅具有诊断和预后的潜力,而且可以作为术前生物标志物来选择将从辅助治疗中受益的患者。

 

  1. Amelioration of systemic inflammation via the display of two different decoy protein receptors on extracellular vesicles.通过在细胞外囊泡上展示两种不同的诱饵蛋白受体来改善全身炎症。[Nat Biomed Eng] PMID: 34616047

摘要:细胞外囊泡 (EV) 可以被功能化以在其表面展示特定的蛋白质受体。然而,表面显示技术通常只标记一小部分细胞外囊泡。在这里,我们表明,可以通过系统筛选 EV 负载蛋白部分来优化 EV 上两种不同的治疗相关蛋白质受体的联合展示。我们使用源自肿瘤坏死因子受体 1 (TNFR1) 和白细胞介素 6 信号转导子 (IL-6ST) 的细胞因子结合结构域。我们发现 EV 产生细胞的基因工程表达寡聚外泌体分选结构域和 syntenin 的 N 端片段(单跨膜结构域蛋白 syndecan 的胞质接头)提高了 TNFR1 和 IL-6ST 的展示效率和抑制活性并促进了他们在细胞外囊泡上的联合展示。在全身炎症、神经炎症和肠道炎症的小鼠模型中,与临床批准的靶向 TNF-α 和 IL-6 通路的生物药物相比,显示细胞因子诱饵的 EV 以更高的疗效改善了疾病表型。

 

  1. Colorectal Cancer-Derived Small Extracellular Vesicles Promote Tumor Immune Evasion by Upregulating PD-L1 Expression in Tumor-Associated Macrophages.结直肠癌衍生的小细胞外囊泡通过上调肿瘤相关巨噬细胞中 PD-L1 的表达来促进肿瘤免疫逃避。[Adv Sci (Weinh)] PMID: 35037423

摘要:肿瘤相关巨噬细胞 (TAM) 是结直肠癌 (CRC) 肿瘤微环境 (TME) 中最丰富的细胞类型之一。最近的研究观察到 TME 中癌细胞和巨噬细胞之间复杂的“串扰”。然而,潜在的机制仍然不清楚。在这里,PD-L1 水平在 CRC 细胞中非常低,但在 TAM 中非常丰富,并且鉴定出特定的 PD-L1 + CD206 + 巨噬细胞亚群,其由肿瘤细胞诱导并与不良预后相关。机制研究表明,CRC 细胞可以分泌被巨噬细胞吸收的小细胞外囊泡 (sEV),诱导 M2 样极化和 PD-L1 表达,导致 CRC TME 中 PD-L1 + CD206 + 巨噬细胞丰度增加和 T 细胞活性降低。sEV 衍生的 miR-21-5p 和 miR-200a 被确定为介导 CRC 对巨噬细胞的调节作用的关键信号分子。进一步的研究表明,CRC 衍生的 miR-21-5p 和 miR-200a 通过调节 PTEN/AKT 和 SCOS1/STAT1 通路协同诱导巨噬细胞 M2 样极化和 PD-L1 表达,导致 CD8 + T 细胞活性降低和肿瘤增加生长。该研究表明,抑制 CRC 中特定 sEV-miRNA 的分泌并靶向 TAM 中的 PD-L1 可作为 CRC 治疗的新方法以及 CRC 中抗 PD-L1 治疗的敏化方法。

 

  1. Osteoblast/Osteoclast and Immune Cocktail Therapy of an Exosome/Drug Delivery Multifunctional Hydrogel Accelerates Fracture Repair. 外泌体/药物递送多功能水凝胶的成骨细胞/破骨细胞和免疫鸡尾酒疗法加速骨折修复。[ACS Nano] PMID: 34979087

摘要:成骨细胞/破骨细胞和 M1/M2 巨噬细胞比率在延迟骨折愈合中起关键作用。强健的成骨细胞分化和 M2 巨噬细胞极化可显着促进骨折修复;然而,这些策略的综合效果以前尚未研究过。在这项研究中,我们构建了一种鸡尾酒疗法来同时调节成骨细胞/破骨细胞和 M1/M2 巨噬细胞平衡。鸡尾酒疗法由天然聚合物透明质酸基水凝胶(HA 水凝胶,具有组织粘附性、可注射性、自愈性、抗炎特性)、工程化内皮细胞衍生的外泌体(EC-Exos miR-26a5p)联合APY29,一种 IRE-1α抑制剂组成。这允许 EC-Exos miR-26a-5p 和 APY29 的特异性递送,分别用于成骨细胞/破骨细胞和巨噬细胞调节。结果表明,鸡尾酒疗法发挥了促骨折修复作用,其每个组成部分都被确定为不可或缺的。评估的鸡尾酒疗法提供了对协同策略的深入了解,并有助于开发更合适的骨折的修复疗法。

 

  1. Ratiometric 3D DNA Machine Combined with Machine Learning Algorithm for Ultrasensitive and High-Precision Screening of Early Urinary Diseases.比例 3D DNA 机器结合机器学习算法用于早期泌尿系统疾病的超灵敏和高精度筛查。[ACS Nano] PMID: 34813275

摘要:尿细胞外囊泡 (uEV) 作为泌尿系统疾病诊断的潜在生物标志物来源受到了广泛关注。目前的研究主要集中在基于高通量蛋白质组学的生物标志物的发现上,而将uEVs的生物标志物应用于早期泌尿系统疾病诊断的努力有限。在这里,我们展示了一种诊断策略,通过将比率三维 (3D) DNA 机器与机器学习 (ML) 相结合,实现对 uEV 的超灵敏检测和早期泌尿疾病的准确分类。比率式 3D DNA 机器平台是通过将包含富含胞嘧啶(C-rich)序列、锚链和核酸稳定的银纳米簇(DNA AgNCs)的挂锁探针(PLP)结合到磁性纳米颗粒(MNPs)上而构建的。uEVs 与适体的竞争性结合释放了 walker 链,因此激活了比例 3D DNA 机器以进行准确的扩增反应并产生比例荧光信号。本生物传感器对uEVs的检测限为9.9 × 10^3 粒子mL -1 ,线性范围为10^4 -10^8 粒子mL -1 。随后应用了两种 ML 算法,即 K-最近邻 (KNN) 和支持向量机 (SVM),用于分析 uEV 多生物标志物的传感信号与临床状态之间的相关性。通过KNN和SVM分析,最佳生物标志物组合的疾病诊断准确率达到95%和100%,疾病类型分类准确率分别达到94.7%和89.5%。此外,该策略可通过 t 分布随机邻域嵌入 (tSNE) 算法对患有疾病或作为健康对照者的临床 uEV 样本进行 100% 准确的视觉识别。

 

  1. Tissue differences in the exosomal/small extracellular vesicle proteome and their potential as indicators of altered tissue metabolism.外泌体/小细胞外囊泡蛋白质组的组织差异及其作为组织代谢改变指标的潜力。[Cell Rep] PMID: 35045290

摘要:外泌体/小细胞外囊泡 (sEV) 可以通过其 miRNA 和蛋白质货物作为细胞间通讯的多因素介质。对代表重要代谢组织的五种细胞系的定量蛋白质组学分析表明,每种细胞类型都有一个独特的 sEV 蛋白质组。虽然 CD9/CD63/CD81 等经典 sEV 标志物的丰度差异很大,但我们确定了六种 sEV 标志物(ENO1、GPI、HSPA5、YWHAB、CSF1R 和 CNTN1),它们在所有细胞类型的 sEV 中同样丰富。此外,每种细胞类型都有特定的 sEV 标记。使用白色脂肪组织减少和棕色脂肪组织增加的脂肪特异性 Dicer 敲除小鼠,我们表明这些细胞类型特异性标志物可以预测血清 sEV 的变化来源。这些结果为了解在代谢稳态中重要的细胞和组织的 sEV 蛋白质组、识别独特的 sEV 标志物以及证明这些标志物如何帮助预测血清 sEV 的起源组织提供了宝贵的资源。

 

  1. Circulating extracellular vesicles expressing PD1 and PD-L1 predict response and mediate resistance to checkpoint inhibitors immunotherapy in metastatic melanoma.表达 PD1 和 PD-L1 的循环细胞外囊泡可预测转移性黑色素瘤对检查点抑制剂免疫治疗的反应并介导耐药性。[Mol Cancer] PMID: 35042524

摘要:免疫检查点抑制剂 (ICI) 的免疫疗法改变了转移性黑色素瘤 (MM) 患者的预期寿命。然而,一些患者对ICI疗法反应性差,因此,识别和验证对 ICI 有反应的新型生物标志物至关重要。循环细胞外囊泡 (EV),如 PD-L1 + EV 介导抗 PD1 的抗性,但 PD1 + EV 的作用尚不完全清楚。我们从 71 名转移性黑色素瘤患者的观察性队列研究的血浆中分离出循环 EV,并将 PD-L1 + EV 和 PD1 + EV的量与对 ICI 的反应相关联。分析是根据来自肿瘤和免疫细胞的 EV 的来源进行的。随后,我们分析了 22 名 MM 患者的验证队列中的数据,以评估已确定的基于 EV 的生物标志物的可靠性。此外,我们评估了 PD1 + EV 参与 nivolumab介导的黑色素瘤球体杀伤的扰动。从黑色素瘤和 CD8 + T细胞释放的 PD-L1 + EV 水平以及无论细胞来源的 PD1 + EV 水平在无应答者中较高。Kaplan-Meier 曲线表明,较高水平的 PD1+ EV 与较差的无进展生存期 (PFS) 和总生存期 (OS) 显着相关。仅当从黑色素瘤和 T 细胞释放时,PD-L1 + EV 才发现显着相关性。多变量分析表明,来自 T 细胞和 B 细胞的高水平 PD1 + EV 和来自黑色素瘤细胞的高水平 PD-L1 + EV 是反应的独立生物标志物。通过单变量 Cox 危害回归分析,验证队列中证实了来自黑色素瘤的 PD-L1 + EV 和来自 T 细胞的 PD1 + EV 在预测 PFS 方面的可靠性。此外,我们发现循环中的 EV 捕获了 nivolumab 并减少了 T 细胞的运输和肿瘤球体的杀伤。我们的研究确定循环 PD1 + EV 是抗 PD1 耐药的驱动因素,并强调通过液体活检分析单个 EV 群体是对 MM 患者进行免疫治疗分层的有前景的工具。

 

  1. The critical role of STAT3 in biogenesis of tumor-derived exosomes with potency of inducing cancer cachexia in vitro and in vivo. STAT3 在肿瘤源性外泌体的生物发生中的关键作用,及其在体外和体内诱导癌症恶病质的效力。[Oncogene] PMID: 35034093

摘要:肿瘤衍生的外泌体是癌症恶病质的新兴介质。阐明外泌体生物发生的调控和寻找癌症恶病质治疗的可能靶点是重要和必要的。在本研究中,系统分析了 STAT3 在控制小鼠 C26 结肠肿瘤细胞外泌体生物发生中的作用及其对癌症恶病质发展的贡献。STAT3 表达、STAT3 敲除 (KO) 或过表达 (OE) 的基因操作显着影响外泌体的生物发生以及 C26 条件培养基 (CM) 在体外诱导肌肉萎缩和脂肪分解的效力。STAT3 表达的基因操作导致 PKM2 磷酸化和糖酵解的变化。PKM2/SNAP23 通路通过 STAT3 基因操作以及 C26 细胞中的 STAT3 抑制剂参与调节外泌体生物发生。接种 STAT3 敲除或过表达 C26 细胞的小鼠表现出改善或加重的癌症恶病质症状,与血清外泌体和 IL-6 水平呈正相关。STAT3/PKM2/SNAP23 通路在 C26 肿瘤组织中受到 STAT3 表达基因操作的影响。不同人类癌细胞的外泌体生物发生能力也与STAT3/PKM2/SNAP23通路的激活呈正相关。这里介绍的研究证实,STAT3 在调节肿瘤衍生外泌体的生物发生中起着关键作用,这可能有助于癌症恶病质的发展。

 

  1. EWSR1-induced circNEIL3 promotes glioma progression and exosome-mediated macrophage immunosuppressive polarization via stabilizing IGF2BP3. EWSR1 诱导的 circNEIL3 通过稳定 IGF2BP3 促进胶质瘤进展和外泌体介导的巨噬细胞免疫抑制极化。[Mol Cancer] PMID: 35031058

摘要:胶质瘤是最常见的恶性原发性脑肿瘤,具有高度免疫抑制的肿瘤微环境(TME),预后较差。环状RNA(circRNA)是一种新发现的内源性非编码RNA,具有高稳定性和保守性等特点,已被证明在多种肿瘤的病理生理过程和TME重塑中发挥着重要作用。进行circRNA测序分析以探索正常和神经胶质瘤组织中的circRNA表达谱。一种新型 circRNA,即 circNEIL3,在神经胶质瘤发展中的生物学功能在体外和体内都得到了证实。在机制上,通过 RNA pull-down、质谱、RNA 免疫沉淀 (RIP)、荧光素酶报告基因和免疫共沉淀测定,我们鉴定了 circNEIL3,它可以被 EWS RNA 结合蛋白 1 (EWSR1) 环化,在胶质瘤组织中上调,并与胶质瘤恶性进展呈正相关。在功能上,我们证实了 circNEIL3 在体外和体内促进了胶质瘤的肿瘤发生和致癌进展。从机制上讲,circNEIL3 通过阻止 HECTD4 介导的泛素化来稳定已知的致癌蛋白 IGF2BP3(胰岛素样生长因子 2 mRNA 结合蛋白 3)蛋白。此外,circNEIL3过表达的神经胶质瘤细胞驱动巨噬细胞浸润到肿瘤微环境(TME)中。最后,circNEIL3 被 hnRNPA2B1 包装成外泌体并传递给浸润的肿瘤相关巨噬细胞 (TAM),使它们能够通过稳定 IGF2BP3 获得免疫抑制特性,进而促进胶质瘤进展。这项工作揭示了 circNEIL3 在促进胶质瘤发生、恶性进展和巨噬细胞肿瘤促进表型极化方面发挥着不可忽视的多方面作用,强调 circNEIL3 是胶质瘤潜在的预后生物标志物和治疗靶点。

 

  1. Rapid and sensitive detection of PD-L1 exosomes using Cu-TCPP 2D MOF as a SPR sensitizer.使用 Cu-TCPP 2D MOF 作为 SPR 敏化剂快速灵敏地检测 PD-L1 外泌体。[Biosens Bioelectron] PMID: 35030466

摘要:通过简单的水热法合成了具有显着增强光电性能的二维金属有机骨架(2D MOF Cu-TCPP)。基于 TCPP 的 2D MOF 的 π 堆叠电活性卟啉分子在 MOF 结构中进行电荷传输。Cu 2+ 的dd能带跃迁及其二维超薄特性可以产生优异的近红外光吸收与SPR耦合。二维 MOF 修饰金芯片的折射率灵敏度、检测精度和品质因数三个关键参数显着提高。特别是2D MOF修饰后的折射率灵敏度从98提高到137.67°/RIU。因此,我们首次将其用作信号增强剂,以改进程序性死亡配体-1 (PD-L1) 外泌体的直接 SPR 测定。由于其较大的比表面积、优异的光电性能、高度有序的结构、良好的分散性和生物相容性,SPR传感器的LOD为16.7颗粒/mL。通过分析人血清样本中的PD-L1外泌体进一步验证了可靠性和实用性。回收率为93.43 %-102.35%,RSD为5.79%-14.6%。鉴于其出色的信号放大能力,2D MOF Cu-TCPP 可以作为一种理想的 SPR 敏化剂,用于快速、灵敏地检测微量疾病标志物。

 

  1. A sandwich-based evanescent wave fluorescent biosensor for simple, real-time exosome detection.一种基于三明治的倏逝波荧光生物传感器,用于简单、实时的外泌体检测。[Biosens Bioelectron] PMID: 34954570

摘要:外泌体被认为是一种很有前途的无创诊断和治疗疾病的生物标志物。外泌体对医学研究的价值促进了对快速、高效、灵敏的检测方法的探索。本研究报告了一种用于外泌体检测的基于三明治的倏逝波荧光生物传感器 (S-EWFB)。采用两步策略,利用荧光探针与外泌体的简单结合,通过胆固醇和磷脂双层膜之间的疏水相互作用,以及基于 CD63 适配体的倏逝波液固界面上的实时检测-特异性捕获以形成外泌体@荧光探针/适体三明治结构。外泌体与信号分子的一对多连接以及适配体修饰的倏逝波光纤检测平台将外泌体的检测限降低到7.66个/mL,线性范围为47.5-4.75×10^6 个粒子/mL。整个检测过程简单、快速、实时,持续时间约1 h,无需分离纯化。此外,该平台表现出优异的表面再生能力,在分析肿瘤和非肿瘤来源的外泌体时表现出良好的性能。

 

  1. Human neural cell type-specific extracellular vesicle proteome defines disease-related molecules associated with activated astrocytes in Alzheimer's disease brain.人类神经细胞类型特异性细胞外囊泡蛋白质组定义了与阿尔茨海默病大脑中活化的星形胶质细胞相关的疾病相关分子。[J Extracell Vesicles] PMID: 35029059

摘要:在神经退行性疾病中,细胞外囊泡 (EV) 转移致病分子并因此参与疾病进展。我们研究了从四种不同的人类诱导的多能干细胞衍生的神经细胞类型(兴奋性神经元、星形胶质细胞、小胶质细胞样细胞和少突胶质细胞样细胞)中分离出来的 EV 的蛋白质组学特征。然后针对兴奋性神经元(ATP1A3、NCAM1)、星形胶质细胞(LRP1、ITGA6)、小胶质细胞样细胞(ITGAM、LCP1)和少突胶质细胞样细胞(LAMP2、FTH1)鉴定出新的细胞类型特异性 EV 蛋白标记物,以及 16 个泛 EV 标记候选物,包括整合素和膜联蛋白。为了进一步证明细胞类型特异性 EV 可能如何参与阿尔茨海默病 (AD),对来自对照、轻度认知障碍和AD案例,我们进行了蛋白质共表达网络分析。富含星形胶质细胞特异性 EV 标志物的蛋白质模块与 AD 病理学和认知障碍最显着相关,表明在 AD 进展中起重要作用。发现该模块中的枢纽蛋白整合素-β1 (ITGB1) 在富含脑源性 AD EV 的星形胶质细胞特异性 EV 中显着升高,并且与独立队列中的脑 β-淀粉样蛋白和 tau 负载相关。因此,我们的研究为未来以细胞类型特异性方式分析神经退行性疾病中的 EV 功能提供了一个特色框架和丰富的资源。

 

 

 

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