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【2023-25期】This Week in Extracellular Vesicles

本周hzangs在最新文献中选取了13篇分享给大家,第1篇文章综述了细菌来源的细胞外囊泡,并介绍了其形成机制、内容物及功能;第2篇文章介绍了紫杉烷诱导的T细胞释放杀伤性囊泡,并阐释了其作用和机制;第3篇文章提出了防御体概念,即细胞外囊泡携带特定分子用于中和病原体侵染;第6篇文章介绍了一种细胞外囊泡的靶向策略;第8篇文章介绍了细胞外囊泡糖基化修饰的研究进展和功能作用;

1.Composition and functions of bacterial membrane vesicles.
细菌膜囊泡的组成和功能。
[Nat Rev Microbiol] PMID: 36932221

摘要:细胞外囊泡由生命各个领域的物种产生,这表明囊泡形成代表了生命物质的基本原理。在革兰氏阴性菌中,膜囊泡 (MV) 可源自外膜泡或内溶素触发的爆炸性细胞裂解,后者通常由基因毒性应激诱导。尽管对革兰氏阳性和革兰氏中性细菌的囊泡形成机制知之甚少,但最近的研究表明,裂解和起泡机制也存在于这些生物体中。过去几年积累的证据表明,不同的生物发生途径导致具有不同结构和组成的不同类型的 MV。在这篇评论中,我们讨论了不同类型的 MV 及其潜在的货物包装机制。我们总结了有关 MV 组成如何决定其各种功能的当前知识,包括通过废物处理支持细菌生长、营养物清除、生物活性分子的输出、DNA 转移、噬菌体的中和、抗生素和杀菌功能、毒力因子和毒素的传递对宿主细胞以及炎症和免疫调节作用。我们还讨论了 MV 介导的分泌与经典细菌分泌系统相比的优势,并介绍了量子分泌的概念。

2.Taxanes trigger cancer cell killing in vivo by inducing non-canonical T cell cytotoxicity.
紫杉烷通过诱导非经典 T 细胞细胞毒性触发体内癌细胞杀伤。
[Cancer Cell] PMID: 37311414

摘要:尽管用紫杉烷类药物治疗并不总能带来临床益处,但所有患者都有发生周围神经病变等有害副作用的风险。了解紫杉烷类的体内作用模式有助于设计改进的治疗方案。在这里,我们证明在体内,紫杉烷直接触发 T 细胞以非规范的、T 细胞受体非依赖性方式选择性地杀死癌细胞。从机制上讲,紫杉烷诱导 T 细胞释放细胞毒性细胞外囊泡,从而导致肿瘤细胞特异性凋亡,同时保持健康的上皮细胞完好无损。我们利用这些发现开发了一种有效的治疗方法,该方法基于用紫杉烷类离体预处理的 T 细胞的转移,从而避免了全身治疗的毒性。我们的研究揭示了一种最常用的化学疗法的不同体内作用模式,并开辟了利用紫杉烷类 T 细胞依赖性抗肿瘤作用同时避免全身毒性的途径。

3.Defensosomes: a new role for autophagy proteins in innate immune defense.
防御体:自噬蛋白在先天免疫防御中的新作用。
[Autophagy] PMID: 36409156

摘要:近年来,外泌体对免疫、炎症和宿主-病原体相互作用的贡献受到重视。外泌体是内体来源的分泌性小细胞外囊泡,含有无数的细胞分子(蛋白质、核酸),包括表面受体。我们报道了一种病原体诱导的巨自噬/自噬依赖性外泌体,被称为“防御体”,可保护宿主免受膜靶向毒素的侵害。在最近的一项研究中,我们发现在 COVID-19 患者的肺部会产生装饰有 SARS-CoV-2 细胞受体 ACE2 的防御小体,并且负载 ACE2 的防御小体浓度增加与住院时间缩短有关。从机制上讲,SARS-CoV-2 会诱导 ACE2 包被的防御体的产生,这一过程需要自噬机制,而自噬机制反过来会结合并中和病毒。我们提出防御小体代表一种新形式的自噬介导的先天免疫。

4.Plant-Derived Vesicle-Like Nanoparticles as Promising Biotherapeutic Tools: Present and Future.
植物来源的囊泡状纳米颗粒作为有前途的生物治疗工具:现在和未来。
[Adv Mater] PMID: 36592157

摘要:细胞外囊泡 (EV) 是异质的、磷脂双层封闭的生物颗粒,可通过分子货物输送和表面信号传导调节细胞通讯。EV 由几乎所有活细胞分泌,包括植物细胞。植物来源的囊泡状纳米颗粒 (PDVLNs) 是一个通用术语,指的是从植物中分离出的囊泡状纳米结构颗粒。它们的低免疫原性和广泛可用性使 PDVLN 更安全、更经济地开发为治疗剂和药物载体。越来越多的证据表明 PDVLN 在调节人与植物之间的界间串扰中具有关键作用。PDVLN 能够进入人体系统并将效应分子递送至调节细胞信号通路的细胞。因此,由植物释放或从植物中获得的PDVLNs对人类健康和疾病有很大的影响。在这篇综述中,介绍了 PDVLN 的生物发生、详细制备方法、各种物理和生化特性、生物安全性和保存,以及这些特性如何与其生物安全性和保存性相关。然后系统地讨论了 PDVLN 在不同植物和哺乳动物疾病中的潜在应用以及 PDVLN 研究标准化。

5.Apoptotic extracellular vesicle formation via local phosphatidylserine exposure drives efficient cell extrusion.
通过局部磷脂酰丝氨酸暴露的凋亡细胞外囊泡形成驱动有效的细胞挤出。
[Dev Cell] PMID: 37315563

摘要:细胞挤压是从组织中去除细胞的一种通用模式,它在调节细胞数量和去除不需要的细胞方面起着重要作用。然而,细胞层分层的潜在机制尚不清楚。在这里,我们报告了凋亡细胞挤压的保守执行机制。我们发现在与挤压方向相反的位置挤压哺乳动物和果蝇细胞时会形成细胞外囊泡 (EV)。脂质加扰酶介导的磷脂酰丝氨酸局部暴露负责 EV 的形成,并且对于执行细胞挤压至关重要。抑制该过程会破坏迅速的细胞分层和组织稳态。尽管 EV 具有凋亡小体的特征,但其形成受微泡形成机制的控制。实验和数学模型分析表明,EV 的形成促进了邻近细胞的侵袭。这项研究表明,膜动力学通过连接挤压细胞和相邻细胞的作用,在细胞退出中起着至关重要的作用。

6.An extracellular vesicle targeting ligand that binds to Arc proteins and facilitates Arc transport in vivo.
一种细胞外囊泡靶向配体,可与 Arc 蛋白结合并促进体内 Arc 转运。
[Elife] PMID: 37326306

摘要:远距离细胞之间的通讯可由细胞外囊泡 (EV) 介导,后者将蛋白质和 RNA 递送至受体细胞。关于 EV 如何针对特定细胞类型知之甚少。在这里,我们将果蝇细胞表面蛋白 Stranded at second (Sas) 鉴定为 EV 的靶向配体。全长Sas 存在于来自转染的果蝇 Schneider 2 (S2) 细胞的 EV 制剂中。 Sas 是Ptp10D 受体酪氨酸磷酸酶的结合伙伴,携带 Sas 的EV 优先靶向表达 Ptp10D 的细胞。我们使用共免疫沉淀和肽结合来显示 Sas 的细胞质结构域 (ICD) 与dArc1 和哺乳动物 Arc 结合。dArc1 和 Arc 与反转录转座子 Gag 蛋白有关。它们形成病毒样衣壳,封装 Arc 和其他 mRNA,并通过 EV在细胞之间运输。Sas ICD 包含 dArc1 结合所需的基序,哺乳动物和果蝇淀粉样蛋白前体蛋白 (APP) 直系同源物共有,APP ICD 也与哺乳动物 Arc 结合。Sas 有助于在体内将带有 dArc1 mRNA 的 dArc1 衣壳递送到远处表达 Ptp10D 的受体细胞中。

7.Human mesenchymal stem-derived extracellular vesicles improve body growth and motor function following severe spinal cord injury in rat.
人间充质干细胞来源的细胞外囊泡可改善大鼠严重脊髓损伤后的身体生长和运动功能。
[Clin Transl Med] PMID: 37323108

摘要:年轻人的脊髓损伤 (SCI) 会导致严重的感觉运动障碍以及生长减慢。全身性促炎细胞因子与生长障碍和肌肉萎缩有关。在这里,我们研究了静脉内 (IV) 递送源自人间充质干细胞/基质细胞 (MSC) 的小细胞外囊泡 (sEV) 是否对身体生长和运动恢复有治疗作用,并且可以调节年轻成年大鼠严重 SCI 后的炎症细胞因子。在 SCI 后第 7 天,挫伤性 SCI 大鼠被随机分为三个不同的治疗组(人和大鼠 MSC-sEVs 和 PBS 组)。每周评估功能性运动恢复和身体生长,直到 SCI 后第 70 天。还评估了体内IV 输注后 sEV 的运输、sEV 的体外摄取、病变处的巨噬细胞表型以及病变、肝脏和体循环中的细胞因子水平。人和大鼠 MSC-sEVs 的静脉注射改善了 SCI 后的运动功能恢复,并恢复了年轻成年 SCI 大鼠的正常身体生长,表明 MSC-sEVs 具有广泛的治疗益处,并且这些作用缺乏物种特异性。人 MSC-sEV 在体内和体外被 M2 巨噬细胞选择性摄取,这与我们之前对大鼠 MSC-sEV 摄取的观察结果一致。此外,输注人或大鼠 MSC-sEV 导致 M2 巨噬细胞比例增加,促炎细胞因子肿瘤坏死因子-α (TNF-α) 和白细胞介素(IL)-6 的产生减少在损伤部位,以及全身血清 TNF-α 和 IL-6 水平的降低以及肝脏中生长激素受体和 IGF-1 水平的增加。人类和大鼠的 MSC-sEVs 都可能通过生长相关激素通路的细胞因子调节促进年轻成年大鼠脊髓损伤后身体生长和运动功能的恢复。因此,MSC-sEV 会影响 SCI 中的代谢和神经缺陷。

8.Glycosylation in extracellular vesicles: Isolation, characterization, composition, analysis and clinical applications.
细胞外囊泡中的糖基化:分离、表征、组成、分析和临床应用。
[Biotechnol Adv] PMID: 37307942

摘要:这篇综述全面概述了我们对聚糖在细胞外囊泡 (EV) 的形成、装载和释放中的作用的理解。描述了 EV(通常大小为 100-200 nm)的捕获,包括基于聚糖识别和基于聚糖的分析方法,可提供高灵敏度的EV 检测。此外,还提供了有关使用 EV 聚糖和聚糖加工酶作为潜在生物标志物、治疗靶点或应用于再生医学的工具的详细信息。该综述还简要介绍了用于表征 EV 的先进方法、对涵盖 EV 的生物分子冠的新见解以及可用于聚糖分析的生物分析工具。

9.M2 macrophage-derived exosomes promote diabetic fracture healing by acting as an immunomodulator.
M2巨噬细胞衍生的外泌体通过充当免疫调节剂促进糖尿病骨折愈合。
[Bioact Mater] PMID: 37303851

摘要:糖尿病是一种慢性炎症性疾病,容易导致骨折愈合延迟。巨噬细胞通过极化为 M1 或 M2 亚型,在骨折愈合过程中发挥关键作用,这两种亚型分别表现出促炎或抗炎功能。因此,将巨噬细胞极化为 调节M2 亚型有利于骨折愈合。由于其极低的免疫原性和高生物活性,外泌体在改善骨免疫微环境方面发挥着重要作用。在这项研究中,我们提取了 M2-外泌体,并用它们来干预糖尿病骨折的骨修复。结果表明,M2-外泌体通过降低 M1 巨噬细胞的比例显着调节骨免疫微环境,从而加速糖尿病骨折愈合。我们进一步证实,M2-外泌体通过刺激 PI3K/AKT 通路诱导 M1 巨噬细胞向 M2 巨噬细胞的转化。我们的研究为 M2-外泌体改善糖尿病骨折愈合提供了全新的视角和潜在的治疗方法。

10.The role of microfluidics and 3D-bioprinting in the future of exosome therapy.
微流体和 3D 生物打印在外泌体治疗的未来中的作用。
[Trends Biotechnol] PMID: 37302911

摘要:基于外泌体的策略构成了一种很有前途的治疗工具,避免了细胞疗法潜在的免疫原性和致瘤性副作用。然而,合适的外泌体库的收集以及传统给药方法对高剂量的需求阻碍了它们的临床转化。为了克服这些挑战,多功能外泌体收集策略和先进的递送平台可能代表该领域的重大进展。微流体能够大规模收集天然和合成的外泌体,以将其应用到生物墨水中,而 3D 生物打印在再生医学中具有广阔的前景,它使用装载外泌体的支架模拟具有受控药代动力学和药效学的靶组织。因此,这两种策略的结合可能成为将外泌体疗法转化为临床实践的关键。

11.Engineering 3D-Printed Strontium-Titanium Scaffold-Integrated Highly Bioactive Serum Exosomes for Critical Bone Defects by Osteogenesis and Angiogenesis.
3D 打印锶钛支架集成高生物活性血清外泌体,用于通过成骨和血管生成治疗关键骨缺损。
[ACS Appl Mater Interfaces] PMID: 37212747

摘要:目前,大骨缺损的愈合面临重大挑战,例如骨缺损区域的大量骨再生和血运重建。在这里,首次开发了一种将锶 (Sr) 和高生物活性血清外泌体 (sEXO) 集成到三维 (3D) 打印钛 (Ti) 支架的“无细胞支架工程”策略。构建的 SrTi Sc 可作为复杂的生物材料平台,用于在临界骨缺损 (CBD) 修复期间维持桡骨的骨形态特征,并通过从桡骨表层控制释放 Sr 进一步加速骨形成和成纤维细胞抑制脚手架。此外,与来自健康供体的sEXO相比,从骨折愈合阶段的股骨骨折兔模型血清中提取的sEXO,命名为BF EXO,能够强有力地促进成骨和血管生成。此外,还阐明了潜在的治疗机制,即改变 BF EXO 穿梭的 miRNA 能够促进成骨和血管生成。此外,体内研究表明,SrTi Sc + BF EXO 复合材料通过骨传导、骨诱导和兔桡骨 CBD 的血运重建显着加速骨修复。这项研究拓宽了特定功能化外泌体的来源和生物医学潜力,并为大骨缺损的治疗提供了全面的临床可行策略。

12.Delivery of Engineered Primary Tumor-Derived Exosomes Effectively Suppressed the Colorectal Cancer Chemoresistance and Liver Metastasis.
递送工程化的原发性肿瘤来源外泌体可有效抑制结直肠癌的化疗耐药和肝转移。
[ACS Nano] PMID: 37141393

摘要:肝转移是结直肠癌 (CRC) 相关发病率和死亡率的主要原因之一。据报道,递送小干扰 RNA (siRNA) 或非编码 RNA 是靶向 CRC 肝转移和化疗耐药的有前途的方法。在这里,我们报告了一种使用源自原代患者细胞的外泌体非编码 RNA 递送系统。含有卷曲螺旋结构域的蛋白 80 (CCDC80) 与 CRC 肝转移和化疗耐药密切相关,这一发现已通过生物信息学分析和临床标本得到验证。沉默CCDC80 显着增加了 OXA 耐药细胞系和小鼠模型对化疗药物的敏感性。原代细胞来源的外泌体递送系统旨在同时递送靶向 CCDC80 的 siRNA,并增加远处 CRC 肝转移小鼠模型和患者来源的异种移植小鼠模型的化疗敏感性。我们进一步验证了耐化疗性 CRC 类器官体外模型和患者来源的类器官异种移植模型中的抗肿瘤作用。用传递 siRNA的外泌体和肝切除术治疗的荷瘤小鼠表现出理想的总体存活率。我们的结果提供了一个治疗靶点,代表了 CRC远处转移患者以及化疗耐药患者的一种可能的治疗选择。

13.Digging the intercellular crosstalk via extracellular vesicles: May exosomes be the drug delivery solution for target glioblastoma?
通过细胞外囊泡挖掘细胞间串扰:外泌体可能成为靶向胶质母细胞瘤的药物递送溶液吗?
[J Control Release] PMID: 37120033

摘要:胶质母细胞瘤 (GBM) 是成人最具侵袭性的脑肿瘤。分子病理学和细胞信号通路的进展加深了研究人员对可诱导肿瘤进展的细胞间通讯机制的理解,即细胞外囊泡的释放。外泌体是由几乎所有细胞释放的各种生物体液中的小细胞外囊泡,因此携带对其亲本细胞特异的各种生物分子。多项证据表明,外泌体介导肿瘤微环境中的细胞间通讯并可以穿过血脑屏障 (BBB),这是在脑肿瘤等脑部疾病范围内进行诊断和治疗应用的宝贵工具。本综述旨在总结胶质母细胞瘤和外泌体之间的几种生物学特征和相互作用,描述突出的研究,证明外泌体在 GBM 的肿瘤微环境中的作用及其在非侵入性诊断和治疗方法中的潜力,即作为药物或基因的纳米载体和癌症疫苗。

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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