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【2022-32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篇文章介绍了在肿瘤治疗中使用光激活那些沉默的NK细胞来源外泌体,从而提升肿瘤免疫,达到治疗肿瘤的目的;第2篇文章介绍了分离纯化脑组织来源细胞外囊泡亚群的策略;第4篇文章介绍了中性粒细胞来源外泌体在脓毒症中的功能;第7篇文章介绍了基于适配体的外泌体检测策略,用于胃癌的诊断;第10篇文章介绍一种可以透过血脑屏障并用于治疗脑胶质瘤的工程化细胞外囊泡。

  1. Conscription of Immune Cells by Light-Activatable Silencing NK-Derived Exosome (LASNEO) for Synergetic Tumor Eradication.通过光激活沉默 NK 衍生的外泌体 (LASNEO) 来激活免疫细胞以协同根除肿瘤。[Adv Sci (Weinh)] PMID: 35665496

摘要:源自自然杀伤 (NK) 细胞的外泌体(NEO)因其在免疫调节中的多种功能而构成了有前途的抗肿瘤纳米生物制剂。然而,显着增强其免疫调节能力是实现具有临床意义的治疗结果的基本需求。光激活沉默 NK 衍生的外泌体 (LASNEO) 是通过用亲水性小干扰 RNA (siRNA) 和疏水性光敏剂 Ce6 对 NEO 进行工程设计的。在接受 NEO 处理的细胞中使用蛋白质印迹和 RNA-seq 分析参与凋亡途径的基因表明,NEO 对肿瘤细胞产生有效的 NK 细胞样细胞毒性。同时,激光照射后产生的活性氧(ROS)不仅触发了显着的光动力治疗效果,而且促进了肿瘤微环境(TME)中M1肿瘤相关巨噬细胞的极化和DC成熟。此外,ROS 还加速了 siRNA 在 TME 中的细胞进入和内体逃逸。最后,靶向 PLK1 或 PD-L1 的 siRNA 在癌细胞中诱导强大的基因沉默,并且 PD-L1 的下调恢复了 TME 中 T 细胞的免疫监视。因此,所提出的 LASNEO 通过招募多种类型的免疫细胞表现出优异的抗肿瘤作用。考虑到其制造非常简单和可控,LASNEO 显示出令人信服的临床转化应用潜力。

 

  1. Isolation of mitochondria-derived mitovesicles and subpopulations of microvesicles and exosomes from brain tissues.从脑组织中分离线粒体衍生的有丝分裂囊泡和外泌体。[Nat Protoc] PMID: 35962195

摘要:细胞外囊泡 (EV) 是由所有细胞类型(包括大脑中的神经元和星形胶质细胞)分泌到细胞外空间的纳米级囊泡。细胞外囊泡在生理和病理生理过程中发挥着关键作用,例如废物清除、细胞间通讯以及将保护性或致病性物质运输到细胞外空间。在这里,我们描述了一个详细的方法,用于从小鼠和人类大脑中可靠和一致地隔离 EV,适用于具有基本实验室经验并在总时间为 27 小时内执行的任何人。该方法包括对脑组织进行温和的细胞外基质消化,一系列过滤和离心步骤以纯化 EV,以及基于碘克沙醇的高分辨率密度梯度离心,可分离不同的 EV 种群,包括有丝分裂囊泡,一种新发现的 EV 类型线粒体起源。我们还报告了详细的下游方法,用于使用纳米轨道分析、电子显微镜和蛋白质印迹对脑 EV 制剂进行表征和分析,以及用于测量有丝分裂 ATP 动力学。此外,我们将这种新颖的基于碘克沙醇的高分辨率密度阶梯梯度与先前描述的基于蔗糖的梯度进行了比较。尽管回收的总 EV 的产量相似,但与基于蔗糖的梯度相比,基于碘克沙醇的梯度更好地分离不同的 EV 物种,包括微泡、外泌体和有丝分裂泡的亚群。该技术允许在正常生理过程和病理性脑条件下对脑 EV 亚型进行定量、高度可重复的分析,包括阿尔茨海默病和帕金森病等神经退行性疾病。

 

  1. Aberrant iron distribution via hepatocyte-stellate cell axis drives liver lipogenesis and fibrosis.通过肝细胞-星状细胞轴的异常铁分布驱动肝脏脂肪生成和纤维化。[Cell Metab] PMID: 35921818

摘要:肝细胞在肝脏铁稳态中具有重要作用,其异常与肝脏脂肪变性和纤维化密切相关。在这里,我们显示非酒精性脂肪肝病 (NAFLD) 和脂肪性肝炎 (NASH) 的特征是肝星状细胞 (HSC) 中的铁缺乏肝细胞和铁过载。缺铁通过 HIF2α-ATF4 信号传导增强肝细胞脂肪生成和胰岛素抵抗。通常由枯否细胞清除的含铁肝细胞胞外囊泡 (EVs) 的分泌升高是 NAFLD/NASH 肝脏中肝细胞缺铁和 HSC 铁过载的原因。铁积累导致促进 HSC 纤维化活化的活性氧物质的过量产生。相反,阻断肝细胞 EV 分泌或消耗 EV 铁货物可恢复肝铁稳态,同时减轻 NAFLD/NASH 相关的肝脂肪变性和纤维化。综上所述,这些研究表明,铁分布紊乱会导致肝脏代谢疾病的发展。

 

  1. Neutrophils restrain sepsis associated coagulopathy via extracellular vesicles carrying superoxide dismutase 2 in a murine model of lipopolysaccharide induced sepsis.在脂多糖诱导的脓毒症小鼠模型中,中性粒细胞通过携带超氧化物歧化酶 2 的细胞外囊泡抑制脓毒症相关的凝血障碍。[Nat Commun] PMID: 35933512

摘要:弥散性血管内凝血 (DIC) 是脓毒症的并发症,目前缺乏有效的治疗选择。过度的炎症反应是脓毒症期间凝血障碍的新诱因,但免疫系统和凝血之间的相互作用尚不完全清楚。在这里,我们利用腹腔内脂多糖刺激的小鼠模型,发现循环中的中性粒细胞减轻了 DIC 的发生,防止了随后的感染性死亡。我们显示循环中性粒细胞释放含有线粒体的细胞外囊泡。细胞外超氧化物歧化酶 2 是通过防止内皮活性氧积累和减轻内皮功能障碍来诱导中性粒细胞抗血栓形成功能所必需的。通过抗氧化剂干预内皮活性氧的积累可显着改善弥散性血管内凝血,从而提高这种脂多糖挑战小鼠模型的存活率。这些发现揭示了中性粒细胞和血管内皮之间的相互作用,这在脓毒症模型中严格调节凝血,并可能对弥散性血管内凝血的管理产生潜在影响。

 

  1. mTORC1 controls Golgi architecture and vesicle secretion by phosphorylation of SCYL1.mTORC1 通过 SCYL1 的磷酸化控制高尔基体结构和囊泡分泌。[Nat Commun] PMID: 35948564

摘要:雷帕霉素复合物 1 (mTORC1) 的蛋白激酶机制靶点是细胞生长和增殖的主要调节剂,支持合成代谢反应并抑制自噬等分解代谢途径。它的过度活化是促进肿瘤细胞增殖的癌症中的常见事件。已经鉴定了几个细胞内膜相关的 mTORC1 池,将其功能与不同的亚细胞定位联系起来。在这里,我们将 N 末端激酶样蛋白 SCYL1 定性为高尔基体定位的靶标,mTORC1 通过该靶标控制乳腺癌细胞中的细胞器分布和细胞外囊泡分泌。在生长条件下,SCYL1 在 Ser754 上被 mTORC1 磷酸化,支持高尔基体定位。在 mTORC1 抑制后,Ser754 去磷酸化导致 SCYL1 置换到内体。外周去磷酸化的 SCYL1 导致高尔基体增大、早期和晚期内体的重新分布以及细胞外囊泡释放增加。因此,mTORC1 控制的 SCYL1 磷酸化状态是调节内溶酶体区室的亚细胞分布和功能的重要决定因素。它还可以解释人类遗传疾病的病理生理学,例如由 SCYL1 功能丧失引起的 CALFAN 综合征。

 

  1. Biomarker and therapeutic potential of peripheral extracellular vesicles in Alzheimer's disease.阿尔茨海默病外周细胞外囊泡的生物标志物和治疗潜力。[Adv Drug Deliv Rev] PMID: 35952829

摘要:细胞外囊泡 (EVs) 是细胞衍生的纳米颗粒,在细胞间通讯中具有重要作用,甚至可以跨越脑屏障。 EV 的双向脑屏障穿越能力得到了确定外周 EV 中神经元标记的研究以及外周给药 EV 的大脑传递的支持。此外,EV 反映了它们的细胞起源,强调了它们分别由患病细胞和再生细胞释放时的生物标志物和治疗潜力。这两个特征都对阿尔茨海默病 (AD) 感兴趣,其中当前的生物标志物谱仅基于以大脑为中心的读数,并且缺乏有效的治疗选择。在这篇综述中,我们详细阐述了外围 EV 在 AD 中的作用。我们专注于大量 EV 和特定的 EV 亚群,包括细菌 EV (bEV) 和神经元衍生的 EV (nEV),主要从生物标志物的角度进行研究。此外,我们强调了外周给药 EV 的治疗潜力,研究主要围绕干细胞衍生的 EV。

 

  1. Exosome Metabolic Patterns on Aptamer-Coupled Polymorphic Carbon for Precise Detection of Early Gastric Cancer.适体偶联多态碳的外泌体代谢模式用于精确检测早期胃癌。[ACS Nano] PMID: 35946596

摘要:由于延误诊断,胃癌 (GC) 在全球范围内呈现高死亡率。目前,基于外泌体的液体活检已应用于包括癌症在内的疾病的诊断和监测,而基于外泌体在代谢水平上进行疾病检测的报道很少。在此,构建了特定的适体偶联的金修饰多态碳 (CoMPC@Au-Apt),用于捕获早期 GC 患者和健康对照 (HC) 的尿外泌体,以及随后的外泌体代谢模式分析,无需额外的洗脱过程。结合所有外泌体代谢模式的机器学习算法,早期GC患者与HCs的区分度非常好,发现集和盲测的准确率均为100%。最后,三个具有明确身份的关键代谢特征被确定为生物标志物组,在发现集和验证集中获得了超过 90% 的早期 GC 诊断准确率。此外,通过对早期和晚期HC和GC的比较,揭示了关键代谢特征随着GC发展的变化规律,显示了它们对GC的监测能力。这项工作说明了外泌体的高特异性以及外泌体代谢分析在疾病诊断和监测中的巨大前景,这将推动外泌体驱动的精准医学走向实际临床应用。

 

  1. Extracellular Vesicle-Encapsulated microRNAs as Novel Biomarkers of Lung Health.细胞外囊泡包裹的 microRNA 作为肺部健康的新型生物标志物。[Am J Respir Crit Care Med] PMID: 35943330

摘要:早期发现呼吸系统疾病对于促进疾病改善干预措施的实施至关重要。富含细胞外囊泡的 microRNA (EV-miRNA) 可能代表早期肺损伤的可靠标志物。评估血浆 EV-miRNA 与肺功能的关联。前瞻性规范老化研究 (NAS) 收集了 1996 年至 2015 年的血浆 EV-miRNA 测量值和截至 2019 年每 3-5 年的肺活量测定。使用线性回归对 EV-miRNA 与基线肺功能的关联进行建模。为了补充单个 miRNA 方法,使用无监督机器学习来识别具有不同 EV-miRNA 谱的参与者集群。使用对数二项式回归对 EV-miRNA 谱与多变量潜在纵向肺功能轨迹的关联进行建模。使用通路分析探索了重要的 EV-miRNA 的生物学功能。结果在 NAS 参与者的独立样本和纵向研究 (HEALS) 的健康影响中得到了复制。在 656 名参与者的主要队列中,51 个血浆 EV-miRNA 与基线肺功能相关(FDR 调整的 p 值<0.05),其中 28 个在独立 NAS 样本和/或 HEALS 队列中重复。一部分具有不同 EV-miRNA 表达模式的参与者随着时间的推移肺功能下降的风险增加,这在独立的 NAS 样本中得到了复制。在通路分析中显示了重要的 EV-miRNA,以靶向调节呼吸细胞免疫、肺部炎症反应和气道结构完整性的生物通路。血浆 EV-miRNA 可能代表亚临床肺损伤的强大生物标志物,并可能有助于早期识别和治疗有发展为明显肺病风险的患者。

 

  1. Asymmetric depth-filtration: A versatile and scalable method for high-yield isolation of extracellular vesicles with low contamination.非对称深度过滤:一种通用且可扩展的方法,用于高产量分离低污染的细胞外囊泡。[J Extracell Vesicles] PMID: 35942823

摘要:我们开发了一种新颖的非对称深度过滤 (DF) 方法,用于从生物流体中分离细胞外囊泡 (EV),该方法在分离 EV 的纯度和产量方面优于超速离心和尺寸排阻色谱法。通过这些指标,在分离血浆 EV 时,单步 DF 的部分指标甚至优于具有专用纯化程序的多步方法的性能。我们通过尺寸和弹性证明了生物纳米粒子在不对称孔中的选择性传输和捕获、与过滤介质的低表面结合以及在通过反向流动回收过滤器之前清洁过滤器保持的 EV 的能力,这些都有助于实现纯度和制剂的产量。我们通过将其从不同的生物流体(血浆、尿液和细胞培养基)中分离出 EV,进一步证明了该方法的多功能性。 DF 工作流程简单、快速且成本低廉。它的实施只需要标准的实验室设备,使 DF 适用于资源匮乏和使用点的位置。该方法可用于在诊断和治疗指导应用中从小生物样本中分离 EV。它还可以扩大规模以从大量细胞培养基中收获治疗性 EV。

 

  1. Specific anti-glioma targeted-delivery strategy of engineered small extracellular vesicles dual-functionalised by Angiopep-2 and TAT peptides.由 Angiopep-2 和 TAT 肽双功能化的工程化小细胞外囊泡的特异性抗神经胶质瘤靶向递送策略。[J Extracell Vesicles] PMID: 35932288

摘要:胶质瘤是成人原发性恶性脑肿瘤之一,预后较差。由于存在血脑屏障 (BBB),靶向胶质瘤的药理学试剂无法达到预期的治疗效果。有效穿越血脑屏障并特异性靶向脑肿瘤是胶质瘤治疗的主要挑战。在这里,我们证明了具有双重靶向药物递送和细胞穿透功能的明确定义的小细胞外囊泡 (sEVs),由 Angiopep-2 和转录肽的反式激活剂修饰,能够为胶质瘤提供有效和特异性的化疗。分别在体外单层培养细胞和 BBB 模型中评估了工程 sEV 在靶向 BBB 和神经胶质瘤方面的高效率。在皮下肿瘤和原位神经胶质瘤小鼠模型中重新验证了观察到的高靶向效率。在将多柔比星加载到双重修饰的功能性 sEV 中后,这种特定的双靶向递送系统可以穿过 BBB,到达神经胶质瘤并穿透肿瘤。这种药物递送模式显着提高了胶质瘤小鼠的存活时间超过 2 倍,且副作用非常少。总之,使用双重修饰的 sEV 代表了一种独特而有效的药物输送策略,对治疗中枢神经系统疾病具有很大的前景。

 

  1. Exerkine fibronectin type-III domain-containing protein 5/irisin-enriched extracellular vesicles delay vascular ageing by increasing SIRT6 stability. 富含Exerkine 纤连蛋白 III 型结构域蛋白 5/鸢尾素的细胞外囊泡通过增加 SIRT6 稳定性来延缓血管老化。[Eur Heart J] PMID: 35929617

摘要:运动可以防止心血管衰老,但其机制仍然很大程度上未知。本研究旨在调查含纤连蛋白 III 型结构域的蛋白 5 (FNDC5)/鸢尾素(一种运动相关激素)在血管老化中的作用。此外,还探讨了循环细胞外囊泡 (EV) 中 FNDC5/鸢尾素的存在及其生物学功能。 FNDC5/irisin 在自然衰老、衰老和血管紧张素 II (Ang II) 处理的条件下减少。 FNDC5的缺失缩短了小鼠的寿命。此外,FNDC5 缺乏会加重 24 个月大的自然衰老和 Ang II 治疗小鼠的血管僵硬、衰老、氧化应激、炎症和内皮功能障碍。相反,重组鸢尾素的治疗减轻了 Ang II 诱导的小鼠和血管平滑肌细胞的血管僵硬和衰老。 FNDC5 由运动触发,而 FNDC5 敲除消除了运动诱导的针对 Ang II 诱导的血管僵硬和衰老的保护作用。有趣的是,在人和小鼠血液衍生的 EV 中检测到 FNDC5,运动诱导的 FNDC5/富含鸢尾素的 EV 在体内和体外均显示出有效的抗僵硬和抗衰老作用。腺相关病毒介导的 FNDC5 在 FNDC5 敲除小鼠的肌肉而非肝脏中回复了功能,促进了 FNDC5/鸢尾素富集的 EV 释放到循环中以响应运动,从而改善血管僵硬、衰老和炎症。从机制上讲,鸢尾素激活 DnaJb3/Hsp40 伴侣系统,以 Hsp70 依赖性方式稳定 SIRT6 蛋白。最后,在一项概念验证人体研究中,血浆鸢尾素浓度与运动时间呈正相关,但与动脉僵硬度呈负相关。富含 FNDC5/irisin 的 EV 有助于运动诱导的血管老化保护。这些发现表明,运动因子 FNDC5/irisin 可能是与衰老相关的血管合并症的潜在靶点。

 

  1. One-Step Thermophoretic AND Gate Operation on Extracellular Vesicles Improves Diagnosis of Prostate Cancer.细胞外囊泡的一步热泳和门操作提高了前列腺癌的诊断。[Angew Chem Int Ed Engl] PMID: 35749531

摘要:循环细胞外囊泡 (EV) 已成为癌症生物标志物的重要来源。然而,高度的 EV 异质性和临床样本的复杂性对肿瘤衍生 EV 的灵敏鉴定提出了挑战。在这里,我们介绍了一种一步热泳与门操作 (Tango) 分析,该分析将聚乙二醇 (PEG) 增强的 EV 热泳积累和通过双适配体识别在 EV 膜上同时进行与门操作相结合。通过使用 Tango 检测直接从血清中以均质、无分离的形式检测共存在 EpCAM 和 PSMA 的肿瘤衍生 EV,我们可以区分前列腺癌 (PCa) 患者和良性前列腺增生 (BPH) 患者。我们的方法在一次检测中简化了 EV 富集和与门操作,为癌症的精确和非侵入性诊断提供了一种快速、直接和强大的方法。

 

 

今天的整理就到这里。希望大家可以有所收获。大家下周见!

 

 

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