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【2023-40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篇文章介绍了一种细胞外囊泡中聚糖的分析策略;第2篇文章是一项临床实验研究,介绍了唾液来源囊泡和颗粒中的miRNA用于预测食管鳞状细胞癌;第3篇文章综述了目前寄生虫来源囊泡的研究和应用进展;第4篇文章综述了缺氧环境对细胞外囊泡成分和功能的影响;第7篇文章介绍了细胞外囊泡来源的miRNA对肿瘤脑转移的调控作用;第11篇文章介绍了神经元来源细胞外囊泡对脊柱形成的调控作用。
1.Magnetic nanoagent assisted deciphering of heterogeneous glycans in extracellular vesicles of varied cellular origins. 
磁性纳米剂辅助破译不同细胞来源的细胞外囊泡中的异质聚糖。
[Biosens Bioelectron] PMID: 37751651
摘要:细胞外囊泡具有丰富的糖组,在不同的生物过程中具有多种功能。利用聚多巴胺修饰的磁性颗粒作为纳米级试剂,实现快速、稳健的 EV 捕获和操作,我们将简单的磁驱动与特定的凝集素-聚糖结合和酶介导的荧光放大相结合,从而提出了一种简便方法可以有效破译广谱EV 中的聚糖。所开发的检测方法被称为磁性纳米剂辅助细胞外囊泡聚糖破译(MAEG),利用磁铁作为辅助操作工具,实现了快速(-h)和灵敏(检测限为-.7μg/mL囊泡)EV以简单低成本(一次测试约 2.27 人民币)的方式进行聚糖分析,无需任何复杂的平台。该检测方法对不同样品种类具有强大的性能,能够描绘来自八个非小细胞肺癌细胞系的各种 EV 的全面糖基化景观。系统分析清楚地揭示了不同细胞来源的 EV 的聚糖特征的高度异质性。使用已建立的差异网络方法,筛选出不同 EV 中独特的聚糖特征并进一步编译,以构建凝集素表示的模式作为专用糖基化指纹,从而有可能扩展基于 EV 的临床应用。

2.Salivary Extracellular MicroRNAs for Early Detection and Prognostication of Esophageal Cancer: A Clinical Study. 

唾液细胞外 MicroRNA 用于食管癌早期检测和预测:一项临床研究。
[Gastroenterology] PMID: 37399999
摘要:早期发现食管鳞状细胞癌(ESCC)将有助于治疗。我们的目标是建立源自唾液细胞外囊泡和颗粒 (EVP) 的 microRNA (miRNA) 特征,用于早期 ESCC 检测和预测。使用微阵列对试点队列 (n = 54) 的唾液 EVP miRNA 表达进行分析。使用接受者操作特征曲线下面积 (AUROC) 和最小绝对收缩和选择器操作回归分析来确定区分 ESCC 患者和对照患者的 miRNA 的优先级。使用定量逆转录聚合酶链反应,对发现队列 (n = 72) 和细胞系中的候选者进行测量。生物标志物的预测模型源自训练队列 (n = 342),并在内部队列 (n = 207) 和外部队列 (n = 226) 中进行验证。微阵列分析鉴定出 7 个 miRNA,用于区分 ESCC 患者和对照受试者。由于 1 个miRNA在发现队列和细胞系中并不总是可检测到,因此其他 6 个 miRNA 形成了一个组。该小组准确识别了训练队列中患有全阶段 ESCC 的患者 (AUROC = 0.968),并在 2 个独立队列中成功得到验证。重要的是,该特征可以在训练队列中(AUROC = 0.969,敏感性 = 92.00%,特异性 = 89.17%)、内部(敏感性 = 90.32%,特异性 = 91.04%)和外部(敏感性= 91.07%,特异性= 88.06%)验证队列中区分早期(Ⅲ期 ESCC)患者与对照者。此外,建立了基于面板的预后特征,并有效预测了无进展生存期和总生存期较差的高危病例。基于唾液 EVP 的 6-miRNA 特征可以作为 ESCC 早期检测和风险分层的非侵入性生物标志物(中国临床试验注册中心,ChiCTR2000031507)。

3.Transforming parasites into their own foes: parasitic extracellular vesicles as a vaccine platform. 

将寄生虫转化为自己的敌人:寄生细胞外囊泡作为疫苗平台。
[Trends Parasitol] PMID: 37758631
摘要:寄生虫病继续困扰着全球数百万人。然而,传统的疫苗开发策略往往难以应用于寄生虫,因此对预防和控制寄生虫感染的新有效疫苗的巨大需求尚未得到满足。由于寄生虫通常使用细胞外囊泡 (EV) 来远距离相互作用、干扰或调节宿主免疫反应,因此寄生虫衍生的 EV 可能提供有前途的疫苗制剂,诱导针对寄生虫感染的免疫力。我们在此介绍迄今为止所取得的成就以及在临床环境中使用寄生细胞外囊泡相关的挑战和限制。尽管需要克服许多困难,但我们相信这个方向可以为各种被忽视的寄生虫病提供新的、可靠的治疗方法。

4.Hypoxic regulation of extracellular vesicles: Implications for cancer therapy. 

细胞外囊泡的缺氧调节:对癌症治疗的影响。
[J Control Release] PMID: 37739015
摘要:细胞外囊泡(EV)在细胞间通讯中发挥着关键作用,并与癌症进展有关。缺氧是癌症的普遍标志,已知可以调节 EV 的生物发生和功能。缺氧的 EV 含有一组特定的蛋白质、核酸、脂质和代谢物,能够重新编程受体细胞的生物学和命运。增强 EV 的内在治疗功效可以通过策略性地修改其结构和内容来实现。此外,使用细胞外囊泡作为药物输送工具为癌症治疗带来了巨大的希望。然而,必须克服各种障碍才能使其作为癌症治疗的临床应用。在这篇综述中,我们的目的是讨论当前有关细胞外囊泡低氧调节的知识。此外,我们将描述 EV 在缺氧情况下促进癌症进展的潜在机制,并概述缺氧相关 EV 癌症治疗的进展和局限性。

5.Extracellular vesicles set the stage for brain plasticity and recovery by multimodal signalling. 

细胞外囊泡通过多模式信号传导为大脑可塑性和恢复奠定了基础。
[Brain] PMID: 37768167
摘要:细胞外囊泡 (EV) 是用途极其广泛的天然膜颗粒,可在细胞之间传递复杂的信号。不同细胞来源的 EV 能够在神经疾病模型中诱导显着的治疗反应。与通过调节特定信号通路发挥作用的药理化合物不同,基于 EV 的疗法通过各种效应器拥有多种能力,从而可以调节复杂的疾病过程,从而可能对脑组织恢复产生非常有效的影响。当应用于体内神经疾病实验模型时,基于 EV 的疗法显示出对免疫反应、细胞代谢和神经元可塑性的显着影响。 EV 对神经免疫网络的这种多模式调节以高度协同和前后依赖的方式深刻影响疾病进程。最终,EV介导的细胞功能恢复有助于为神经系统恢复奠定基础。在这篇综述中,我们首先概述了目前对 EV 作用机制的理解,描述了从各种细胞来源释放的 EV 如何识别其细胞靶标并将信号传递给受体细胞。然后,介绍了适用于关键神经系统疾病(如中风、多发性硬化症和神经退行性疾病)的作用机制。讨论了在特定疾病背景下值得关注的途径。随后,我们展示了有关 EV 生物分布的考虑因素,并描述了旨在增强大脑摄取和信号传导的基因工程策略。通过勾勒出 EV 精心策划的大脑可塑性和恢复的广阔视野,我们最终定义了未来可能的临床 EV 应用,并提出了在临床试验之前提供的必要信息。我们的目标是提供一个垫脚石,可用于批判性地讨论 EV 作为下一代脑部疾病疗法。

6.Bioadhesive Microcarriers Encapsulated with IL-27 High Expressive MSC Extracellular Vesicles for Inflammatory Bowel Disease Treatment. 

封装有 IL-27 的MSC 细胞外囊泡的生物粘附微载体,用于治疗炎症性肠病。
[Adv Sci (Weinh)] PMID: 37759399
摘要:间充质干细胞(MSC)疗法是炎症性肠病(IBD)治疗的有希望的候选者,但克服细胞功能的局限性并实现有效的肠道靶向仍然是一个挑战。在此,开发了一种携带白介素 27 (IL-27) MSC 衍生的细胞外囊泡 (MSCIL-27 | EV) 的生物粘附微粒来治疗 IBD。通过慢病毒介导的基因转染技术制备的MSCIL-27 EVs表现出理想的抗炎和损伤修复功能。通过将 MSCIL-27 | EVs 封装到多巴胺甲基丙烯酰胺修饰的水凝胶中,通过微流体技术制造了生物粘附性 EVs 微载体。所得微载体表现出理想的MSCIL-27 EVs缓释效果和有效的湿粘附性能。此外,还证明了装载MSCIL-27 | EVs的微载体在治疗IBD中的治疗潜力。通过对IBD大鼠进行直肠给药,发现微载体可以牢固锚定在结肠表面,减轻炎症反应,修复受损的屏障。因此,装载生物粘附性MSC衍生的MSCIL-27 | EVs的微载体在生物医学应用提供了一种有前景的策略,并拓宽了MSC治疗的临床潜力。

7.Inhibition of extracellular vesicle-derived miR-146a-5p decreases progression of melanoma brain metastasis via Notch pathway dysregulation in astrocytes. 

抑制细胞外囊泡来源的 miR-146a-5p 通过星形胶质细胞中的 Notch 通路失调来减少黑色素瘤脑转移的进展。
[J Extracell Vesicles] PMID: 37759347
摘要:黑色素瘤是所有癌症中转移至大脑的可能性最高的,其中很大一部分晚期患者会发生中枢神经系统(CNS)转移。众所周知,转移的建立、细胞存活和进展受到肿瘤-宿主细胞相互作用的影响,其中宿主细胞区室的变化可能发挥重要作用。在这种情况下,肿瘤来源的细胞外囊泡(EV)转移的 miRNA 先前已被证明可以创造有利的肿瘤微环境。在这里,我们发现,无论是在 MBM 细胞系还是活检中,miR-146a-5p 在人黑色素瘤脑转移 (MBM) EV 中高表达,从而调节脑转移生态位。从机制上讲,miR-146a-5p 通过 EV 传递转移至星形胶质细胞,并抑制 Notch 信号通路中的 NUMB。这导致促肿瘤细胞因子(IL-6、IL-8、MCP-1 和 CXCL1)的激活。 miR-146a-5p 敲低后,脑转移显着减少。抑制 miR-146a-5p 导致星形胶质细胞中 IL-6、IL-8、MCP-1 和 CXCL1 减少。经过分子对接分析,在体外和体内,地舍平被鉴定为功能性 miR-146a-5p 抑制剂。我们的结果强调了 miR-146a-5p 在 EV 中的促转移功能,并确定了用于靶向辅助治疗的地舍平。

8.Hypoxic bone marrow stromal cells secrete miR-140-5p and miR-28-3p target SPRED1 to confer drug resistance in multiple myeloma. 

缺氧的骨髓基质细胞分泌 miR-140-5p 和 miR-28-3p 靶向 SPRED1,从而赋予多发性骨髓瘤耐药性。
[Cancer Res] PMID: 37756570
摘要:骨髓基质细胞(BMSC)来源的小细胞外囊泡(sEV)促进多发性骨髓瘤(MM)细胞对硼替佐米的耐药性。阐明在 MM 细胞中诱导耐药性的 BMSC sEV 成分可能有助于确定克服耐药性的策略。考虑到骨髓瘤微环境的缺氧性质,我们探讨了缺氧在调节 BMSC sEV 货物中的作用,并研究了缺氧驱动的 sEV miRNA 是否有助于 MM 细胞的耐药性。缺氧增加了 BMSC 的 sEV 释放,并且与常氧条件下 BMSC 的 sEV 相比,这些 sEV 更强烈地减弱 MM 细胞中硼替佐米的敏感性。 RNA测序显示,缺氧BMSCs衍生的sEV中包含显着升高的miR-140-5p和miR-28-3p水平。 miR-140-5p 和 miR-28-3p 均通过协同靶向 SPRED1(调节 MAPK 激活的 Sprouty 蛋白家族成员)在 MM 细胞中赋予硼替佐米耐药性。 SPRED1 抑制通过激活 MAPK 相关途径降低 MM 细胞对硼替佐米的敏感性,并显着促进小鼠模型中 MM 硼替佐米耐药性和肿瘤生长。这些发现揭示了缺氧诱导的 miRNA 在 BMSC 衍生的 sEV 中穿梭至 MM 细胞在诱导耐药性中的作用,并确定 miR-140-5p/ miR-28-3p/ SPRED1/ MAPK 通路作为潜在的靶向轴治疗MM。

9.Beyond Extracellular Vesicles: Hybrid Membrane Nanovesicles as Emerging Advanced Tools for Biomedical Applications. 

超越细胞外囊泡:混合膜纳米囊泡作为生物医学应用的新兴高级工具。
[Adv Sci (Weinh)] PMID: 37749882
摘要:细胞外囊泡(EV)参与生物体的重要生理和病理过程,由于其独特的天然生物学特性和人工获得的优势,已成为疾病治疗的有力工具。然而,天然单纯EV的靶向能力有限、产量不足、载药能力低,极大地阻碍了其临床转化的发展。因此,建立具有良好适应性和灵活性的多功能杂化膜纳米囊泡(HMNVs)成为扩大细胞外囊泡实际应用的关键。这篇及时的综述总结了 HMNV 在生物医学应用方面的当前进展。首先讨论了不同的 HMNV 制备策略,包括物理、化学和嵌合方法。这篇综述分别描述了基于同源或异源细胞膜物质、细胞膜与脂质体融合、以及细胞膜与细菌膜融合的不同类型的HMNV。随后,特别强调了 HMNV 对各种疾病的生物学应用,并说明了代表性的例子。最后,简要介绍了当前开发的 HMNV 在临床转化应用中面临的挑战和前景。这篇综述不仅将激发不同学科研究人员的广泛兴趣,还将为精准医学领域有前景的纳米平台的开发提供宝贵的见解。

10.Immune evasion on the nanoscale: Small Extracellular Vesicles in Pancreatic Ductal Adenocarcinoma immunity. 

纳米级的免疫逃避:胰腺导管腺癌免疫中的小细胞外囊泡。
[Semin Cancer Biol] PMID: 37748738
摘要:胰腺导管腺癌 (PDAC) 是一种在现代社会中急剧扩张的癌症,事实证明,对抗这种癌症仍然非常具有挑战性。这种疾病构成了肿瘤与其周围微环境之间存在多种相互作用的典型例子。特别是,PDAC 的特点是非常有利于癌症生长的免疫抑制环境,并使这种癌症类型对免疫治疗具有很强的抵抗力。原发肿瘤释放许多影响微环境和免疫景观的因素。细胞外囊泡(EV)最近被认为是确保生理和病理过程中细胞间通讯不可或缺的实体,似乎在确保将这些因子传递到肿瘤周围组织方面发挥着关键作用。在这篇综述中,我们总结了目前对肿瘤细胞和细胞免疫微环境之间串扰的理解,强调了细胞外囊泡所发挥的促恶性作用。我们还讨论了如何将更多关于 EV 在肿瘤免疫逃逸中的作用的知识转化为临床应用。

11.Neuron-derived extracellular vesicles contain synaptic proteins, promote spine formation, activate TrkB-mediated signalling and preserve neuronal complexity. 

神经元衍生的细胞外囊泡含有突触蛋白,促进脊柱形成,激活 TrkB 介导的信号传导并保持神经元复杂性。
[J Extracell Vesicles] PMID: 37743539
摘要:细胞外囊泡 (EV) 作为生物活性 miRNA、蛋白质和脂质等信号分子的载体,在细胞间通讯中发挥着重要作用。 EV 通过影响突触事件和调节受体神经元,在中枢神经系统 (CNS) 功能中发挥关键作用。然而,通过细胞外囊泡进行神经元间通信的具体作用仍不清楚。在这里,我们提供的证据表明,初级神经元在体细胞、树突甚至树突棘中摄取神经元衍生的 EV,并携带突触蛋白。神经元衍生的 EV 通过 TrkB 信号传导增加脊柱密度并促进 Akt 和核糖体蛋白 S6 (RPS6) 的磷酸化,而不会损害神经元网络活动。总而言之,我们的结果使细胞外囊泡成为突触可塑性调节的焦点,并成为对抗神经退行性变的可能的治疗工具。

12.Engineered mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles constitute a versatile platform for targeted drug delivery. 

工程化的间充质干细胞衍生的细胞外囊泡构成了靶向药物递送的多功能平台。
[J Control Release] PMID: 37739016
摘要:细胞外囊泡(EV)因其理想的尺寸范围和内在的生物相容性而成为有前途的治疗载体。然而,有限的靶向能力导致EV疗法的临床应用遭遇重大挫折。为了克服这个问题,我们在骨髓间充质干细胞(BMSC)的细胞表面上对天然游离链霉亲和素(SA)进行了基因改造,并从这些细胞中获得了典型的EV(BMSC-EV)。生物素包被的金纳米粒子证实了 SA 在 EV 膜上的表达,其对生物素化分子具有高亲和力。使用鳞状细胞癌模型,我们证明了 BMSC-EV 的 pH 敏感融合肽修饰在缺氧肿瘤的微环境中实现了靶向性,以递送抗肿瘤药物。使用 EGFR+HER2- 和 EGFR-HER2+ 乳腺癌模型,我们证明 BMSC-EV 的抗 EGFR 和抗 HER2 修饰能够分别特异性地将药物递送至 EGFR+ 和 HER2+ 肿瘤。使用胶原诱导的关节炎模型,我们证实抗 IL12/IL23 修饰的 BMSC-EV 特异性积聚在关节炎关节中并减轻炎症。施用SA过表达的BMSC-EVs具有有限的免疫原性和体内高安全性,这表明BMSC衍生的EVs是理想的药物递送载体。这些靶向修饰的代表性方案表明,使用不同的生物素化分子,SA过表达的BMSC-EVs可以被赋予不同的靶向性,这使得BMSC-EVs能够作为各种情况下靶向药物递送的多功能平台。

13.Extracellular Vesicles: Techniques and Biomedical Applications Related to Single Vesicle Analysis.

细胞外囊泡:与单囊泡分析相关的技术和生物医学应用。
[ACS Nano] PMID: 37695614
摘要:细胞外囊泡(EV)是广泛分散的脂质双层膜囊泡,参与将分子有效负载递送和运输到某些细胞类型以促进细胞间相互作用。它们在生理和病理过程中的重要作用使得 EV 成为疾病诊断和治疗监测的杰出生物标志物以及药物输送的理想候选者。然而,EV亚群之间生物发生过程的差异导致了生物物理特征和分子货物的多样性。此外,EVs普遍存在的异质性严重阻碍了疾病诊断和治疗监测的敏感性和准确性,从而阻碍了临床应用的进步。近年来,单胞外囊泡(SEV)分析的发展使得人们能够在单个囊泡水平上深入了解胞外囊泡的物理性质、分子组成和生物学作用。这篇综述研究了 SEV 分析之前的样本采集策略,即 EV 分离技术,并概述了当前最先进的 SEV 识别无标签和基于标签的技术。此外,系统地讨论了基于SEV分析的生物医学应用的挑战和前景。

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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