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Cell Commun Signal | 江苏大学汪雪峰、马永宾团队:迁移体,一种细胞间通讯的新模式

迁移体(migrasome)是一种新型的细胞外囊泡,其大小、特性、生物学功能等使其在疾病诊断、治疗方面存在巨大潜力。
近期,来自江苏大学的汪雪峰、马永宾团队总结了迁移体的发现、形成机制、分离与鉴定,尤其强调了迁移体在细胞间通讯以及介导疾病中的重要作用。相关内容以“Migrasomes, a new mode of intercellular communication”为题在线发表在Cell Communication and Signaling(IF: 7.525)杂志上 (2023 May 8;21(1):105)。

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迁移体由清华大学俞立团队于2015年发现。这种囊泡依赖于细胞迁移而存在,出现在细胞迁移后留下的管状结构上的尖端和交叉处,这种管状结构被称之为收缩丝。随着细胞不断迁移,收缩丝会随之断裂,其上的囊泡即迁移体会被释放到细胞外,或被下一个到达该位置的细胞吞噬吸收。以此机制,迁移体募集细胞内容物以及多种细胞因子,并通过释放这些信号分子影响周围细胞的生理和病理状态,或留在迁移细胞的移动轨迹上充当定位信号,整合时间与空间信息,以此介导细胞间的通讯。
迁移体的形成依赖于一种重要的四跨膜蛋白——TSPAN4,当TSPAN4富集而成的宏结构域的弯曲刚性超过膜上其他部位时,该部位会自发膨胀为迁移体。最近有相关研究又细化了这个过程,他们提出迁移体形成的两个连续步骤,第一步由膜机械应力驱动在收缩丝上形成局部膨胀,第二部由四跨膜蛋白家族的特定蛋白质调控,TSPAN4向这部分突起大量迁移,起到稳定作用,并进一步膨胀,使之最终成为迁移体。

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随着对迁移体的研究不断深入,对迁移体的标记、分离与鉴定的方法也在不断丰富。类似于其他细胞外囊泡的分离方式,可以结合超速离心和密度梯度离心法从体液和条件细胞培养基中提取迁移体,为了提高其产量和纯度,各种针对迁移体分离的创新型技术也正在进行中,如马永宾等人近来提出了一种提取迁移体内纳米颗粒的方法。除了可以用透射电子显微镜、TSPAN4鉴定迁移体以外,鉴定CPQ、EOGT、NDST1和PIGK这些迁移体中富集的蛋白质也可作为补充方案。
基于迁移体选择性募集和释放内容物的特性,俞立团队首先提出了迁移体介导的三大生理功能,包括介导斑马鱼原肠胚形成期间的器官形态发生、调控细胞内线粒体质量的线粒体胞吐,以及细胞间内容物的横向转运。
同时,越来越多的研究表明,迁移体在疾病的发展和演进中也发挥了重要作用。高盐饮食诱导小胶质细胞/巨噬细胞产生迁移体,导致中风后神经元丢失,迁移体被认为急性缺血性卒中的一种新型的、氯化钠驱动的病理机制。新冠病毒侵入血小板后,血小板会迅速死亡,通过迁移体释放血小板内容物,促进血栓和炎症。
TNF-α活化的人原代冠状动脉内皮细胞(primary human coronary artery endothelial cells, pHCAECs)释放迁移体,由迁移体协调迁移的pHCAECs间信号传导,协调pHCAECs迁移的方向和运动。同样,当单核前破骨细胞接近并与其他前破骨细胞融合时,释放的迁移体介导其迁移、融合以及随后的分化。肿瘤细胞释放含PD-L1的迁移体可以被邻近细胞摄取,以增加邻近细胞PD-L1 的表达,抑制T细胞活化和增殖,促进肿瘤细胞转移。中性粒细胞释放含CXCL12的迁移体,引导T细胞迁移至流感病毒感染的气管,从而发挥相应的免疫效应。中性粒细胞还可以通过迁移体转运Sod2,抑制血栓的形成,维持内皮细胞稳态,并在脓毒症中发挥保护宿主的作用。
有研究表示,巨噬细胞可能通过脱落的囊泡比如迁移体,转移细胞中多余的胆固醇,以此可能对动脉粥样硬化患者起到保护作用。最近,俞立团队又提出了一种血管生成的“先锋”模型,其中单核细胞产生的迁移体将VEGFA和CXCL12递送到毛细血管形成区域,为血管生成提供有利的微环境。此外,过表达TSPAN4或用TGF-β刺激视网膜色素上皮 (Retinal pigmented epithelium,RPE)产生迁移体,在增生性玻璃体视网膜病变中起重要作用。从人骨髓中分离的间充质干细胞(Mesenchymal stromal cells,MSC)产生的迁移体,可以诱导白血病细胞迁移,并被其吞噬,从而介导间充质干细胞与造血细胞之间新的细胞通讯模式。

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大量研究表明,EVs可携带来自细胞的蛋白质和核酸,用于多种疾病的早期诊断。迁移体也可以转运胞质内容物,尿液中迁移体的数量是早期足细胞损伤的生物标志物。尽管目前迁移体的研究仍属于起步阶段,但已然能够窥见未来迁移体在临床疾病诊断中的巨大潜力。由于免疫细胞的高迁移能力,免疫细胞如何通过迁移体发挥抗感染、抗肿瘤作用将是一个很有吸引力的方向。迁移体与细胞迁移紧密相关,并且可以传递时空信息的“组合信号”,迁移体作为细胞信使将会阐明更多的病理和生理作用。
参考文献:
Migrasomes, a new mode of intercellular communication. Cell Commun Signal. 2023 May 8;21(1):105. doi: 10.1186/s12964-023-01121-4

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