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【2024-13期】This Week in Extracellular Vesicles

本周hzangs在最新文献中选取了14篇分享给大家,第1篇文章介绍了体液中细胞外囊泡作为先天性防御系统预防病毒感染的功能机制、第2篇文章介绍了骨细胞来源细胞外囊泡调控播散到骨微环境中的肿瘤细胞休眠的作用机制;第3篇文章介绍了原位肿瘤通过细胞外囊泡抑制远端转移瘤生长的作用机制;第5篇文章探讨了用于细胞外囊泡qPCR检测是的内参RNA;第7篇文章介绍了信息素在线虫释放细胞外囊泡过程中的调控作用。

1.Phosphatidylserine-exposing extracellular vesicles in body fluids are an innate defence against apoptotic mimicry viral pathogens. 

体液中暴露于磷脂酰丝氨酸的细胞外囊泡是针对凋亡拟态病毒病原体的先天防御。

[Nat Microbiol] PMID: 38528146

摘要:有些病毒尽管存在于唾液、母乳或精液中,但很少通过口腔或性传播。我们之前发现精液和唾液中的细胞外囊泡(EV)可以抑制寨卡病毒感染。然而,抗病毒谱和潜在机制仍不清楚。在这里,我们应用脂质组学和流式细胞术来证明这些 EV 暴露磷脂酰丝氨酸 (PS)。通过阻断寨卡病毒在凋亡拟态过程中靶向的 PS 受体,它们会干扰病毒的附着和进入。因此,体外应用的生理浓度的EV可有效抑制凋亡拟态登革热、西尼罗河病毒、基孔肯雅热病毒、埃博拉病毒和水泡性口炎病毒的感染,但不能抑制严重急性呼吸综合征冠状病毒2、人类免疫缺陷病毒1、丙型肝炎病毒和使用其他病毒的疱疹病毒。我们的研究结果确定了体液中富含 PS-EV 的 EV 在通过病毒凋亡拟态抵抗感染的先天防御中的作用,解释了为什么这些病毒主要通过缺乏 PS-EV 的血液或吸血节肢动物传播,而不是直接在人与人之间传播接触。

2.Mechanically stimulated osteocytes maintain tumor dormancy in bone metastasis of non-small cell lung cancer by releasing small extracellular vesicles.

机械刺激的骨细胞通过释放小细胞外囊泡维持非小细胞肺癌骨转移中的肿瘤休眠。

[Elife] PMID: 38547196

摘要:尽管临床前和临床研究表明运动可以抑制骨转移进展,但其机制仍知之甚少。在这里,我们发现患者和小鼠中与骨组织相邻的非小细胞肺癌(NSCLC)细胞的增殖能力比周围的肿瘤细胞低得多。随后,研究证明,骨细胞感知运动产生的机械刺激,通过释放具有肿瘤抑制微小RNA(例如miR-99b-3p)的小细胞外囊泡来抑制NSCLC细胞增殖并维持其休眠。此外,我们评估了机械负荷和跑步机运动对小鼠 NSCLC 骨转移进展的影响。正如预期的那样,胫骨的机械负荷抑制了 NSCLC 的骨转移进展。值得注意的是,适度运动可抑制 NSCLC 骨转移进展,且与唑来膦酸联合使用具有累加效应。此外,运动预处理有效抑制骨转移进展。这项研究显着增进了对运动提供的预防骨转移进展的保护机制的理解。

3.Extracellular vesicle-mediated transfer of miRNA-1 from primary tumors represses the growth of distant metastases. 

细胞外囊泡介导的 miRNA-1 从原发肿瘤到播散癌细胞,抑制远处转移的生长。

[Exp Mol Med] PMID: 38531964

摘要:转移瘤起源于原发肿瘤。越来越多的证据表明,即使在原发部位之外,转移也受到原发肿瘤的控制。然而,原发肿瘤远程控制转移的机制仍不清楚。在这里,我们发现了原发性肿瘤抑制转移生长的分子机制。有趣的是,我们发现源自原发肿瘤的细胞外囊泡(EV)可以在体外和体内抑制转移瘤的生长。miR-1 在原发性肿瘤来源的 EV (pTDE) 中特别富集,并被发现负责抑制转移性生长。从机制上讲,诱导细胞内活性氧 (ROS) 产生和 DNA 损伤,从而导致细胞周期停滞。总的来说,我们的数据表明,原发性肿瘤通过 pTDE 中的 miR-1 限制远处转移的生长,并且 miR-1 有可能用作抗转移剂。

4.A novel machine learning algorithm selects proteome signature to specifically identify cancer exosomes. 

一种新颖的机器学习算法选择蛋白质组特征来特异性识别癌症外泌体。

[Elife] PMID: 38529947

摘要:由于当前诊断方法的敏感性和特异性较低,非侵入性早期癌症诊断仍然具有挑战性。外泌体是由所有细胞分泌的膜结合纳米囊泡,含有代表亲本细胞的 DNA、RNA 和蛋白质。这种特性,加上生物体液中丰富的外泌体,使它们成为引人注目的生物标志物候选者。然而,一种快速、灵活的基于外泌体的诊断方法来区分不同生物液体中癌症类型的人类癌症仍有待定义。在这里,我们描述了一种基于机器学习的新型计算方法,使用一组与外泌体相关的蛋白质来区分癌症。利用来自多种癌症的人类细胞系、组织、血浆、血清和尿液样本的外泌体蛋白数据集,我们鉴定了网格蛋白重链 (CLTC)、Ezrin (EZR)、Talin-1 (TLN1)、腺苷酸环化酶 -相关蛋白 1 (CAP1) 和 Moesin (MSN) 作为外泌体的高丰度通用生物标志物,并定义了三组泛癌外泌体蛋白,可将癌症外泌体与其他外泌体区分开来,并有助于采用随机森林模型对癌症亚型进行分类。所有使用来自血浆、血清或尿液来源的外泌体的蛋白质的模型均产生高于 0.91 的 AUROC 分数,并且与支持向量机、K 最近邻分类器和高斯朴素贝叶斯相比,表现出优越的性能。这项研究提供了与癌症外泌体相关的可靠蛋白质生物标志物特征,具有可扩展的机器学习能力,可用于敏感且特定的非侵入性癌症诊断方法。

5. Identification and validation of extracellular vesicle reference genes for the normalization of RT-qPCR data. 

用于 RT-qPCR 数据标准化的细胞外囊泡参考基因的鉴定和验证。

[J Extracell Vesicles] PMID: 38545822

摘要:细胞外囊泡(EV)含有大量生物分子,包括核酸,具有多种诊断和治疗应用潜力。尽管逆转录定量 PCR (RT-qPCR) 是应用最广泛的评估基因表达的实验室技术,但其在 EV 研究中的适用性因缺乏通用且稳定存在的参考基因 (RG) 而受到挑战。在本研究中,我们通过 RT-qPCR 鉴定、验证并建立 SNRPG、OST4、TOMM7 和 NOP10 作为 EV 相关基因标准化的 RG。我们证明了 SNRPG、OST4、TOMM7 和 NOP10 在不同(病理)生理条件下的多种细胞系及其分泌的 EV(n = 12)以及人源生物液(n = 3)中稳定存在。酶处理证实了 EV 内存在 SNRPG、OST4、TOMM7 和 NOP10。此外,在 EV 亚群的大小范围内稳定检测到四种与 EV 相关的 RG。RefFinder 分析显示,与专门为培养细胞或组织(如 HMBS、YWHAZ、SDHA 和 GAPDH)建立的 RG 相比,SNRPG、OST4、TOMM7 和 NOP10 更稳定。总之,我们提出了四种通用且稳定存在的 EV 相关 RG,以实现标准化,从而指导 RT-qPCR 的实施,以分析 EV 相关 RNA 货物,用于研究或临床应用。

6.TCTP regulates genotoxic stress and tumorigenicity via intercellular vesicular signaling. 

TCTP 通过细胞间囊泡信号传导调节基因毒性应激和致瘤性。

[EMBO Rep] PMID: 38548973

摘要:致癌细胞间信号传导受细胞外囊泡(EV)调节,但其潜在机制仍不清楚。由于 TCTP(翻译控制肿瘤蛋白)是 EV 的一种成分,我们研究了它是否在基因毒性应激信号传导和恶性转化中发挥作用。通过生成Tctp 诱导敲除小鼠模型 (Tctp-/f-),我们报告说Tctp 是通过小 EV (sEV) 进行基因毒性应激诱导的细胞凋亡信号传导所必需的。TCTP 敲除的人类乳腺癌细胞显示出自发 EV 分泌受损,从而减少了 sEV 依赖性恶性生长。由于Trp53-/-小鼠容易形成肿瘤,我们从Trp53-/-;Tctp-/f-|双突变小鼠中衍生出肿瘤细胞,并描述了致瘤性的急剧下降,同时伴随着sEV分泌和含量的下降。值得注意的是,Trp53-/-;Tctp-/f-小鼠表现出高度延长的存活期。用舍曲林治疗 Trp53-/- 小鼠可抑制 TCTP 功能,从而提高其存活率。从机制上讲,TCTP 结合 DDX3,将包括miRNA 在内的 RNA 募集到 sEV 上。我们的研究结果表明 TCTP 是细胞凋亡和致瘤性背景下 sEV 信号传导调节的重要主角。

7.Pheromone-based communication influences the production of somatic extracellular vesicles in C. elegans. 

基于信息素的通讯影响线虫体细胞外囊泡的产生。

[Nat Commun] PMID: 38548742

摘要:细胞外囊泡 (EV) 是许多生物过程不可或缺的一部分,但目前尚不清楚环境因素或群体内个体之间的相互作用如何影响 EV 调节系统。在秀丽隐杆线虫中,进化上保守的大型 EV(称为 exopher)是母体体细胞组织资源管理系统的一部分。因此,表现出活跃的外生生物发生(外生发生)的个体的后代发育得更快。我们的研究重点是揭示控制外生的复杂组织间和社会动力学。我们发现,主要的雄性信息素 ascr#10 通过 ASK 感觉神经元中的 G 蛋白偶联受体 STR-173 介导,增强了雌雄同体的 exopher 产生。相比之下,其他雌雄同体 ascr#3 产生的信息素会减少种群内的外生。该过程通过神经肽 FLP-8 和 FLP-21 进行调节,它们分别源自 URX 和 AQR/PQR/URX 神经元。我们的研究结果揭示了一个调节网络,该网络可以控制神经系统响应社会信号而产生体细胞 EV。

8.In Vivo Fluorescent Labeling of Foam Cell-Derived Extracellular Vesicles as Circulating Biomarkers for In Vitro Detection of Atherosclerosis. 

泡沫细胞衍生的细胞外囊泡的体内荧光标记作为动脉粥样硬化体外检测的循环生物标志物。

[J Am Chem Soc] PMID: 38545938

摘要:实时监测动脉粥样硬化(AS)的发展是心血管疾病(CVD)管理的关键。然而,现有的实验室方法缺乏敏感性和特异性,这主要是由于缺乏可靠的 AS 生物标志物。在此,我们开发了一种体内荧光标记策略,可以对动脉粥样硬化斑块中泡沫细胞衍生的细胞外囊泡(EV)进行特异性染色,这些囊泡作为循环生物标志物释放到血液中,用于体外检测 AS。该策略依赖于一种可以特异性识别泡沫细胞的自组装纳米探针,其中探针被细胞内的 HClO 降解,产生含三氟甲基的硼二吡咯亚甲基荧光团(称为 B-CF3),这是一种可以转移到泡沫细胞外泌体膜的亲脂性染料。这些循环的 B-CF3 染色的 EV 可以直接在荧光光谱仪或酶标仪上检测,无需采用任何复杂的分析方法。这种液体活检形式能够在 AS 进展过程中早期检测并实时区分病变脆弱性,从而促进有效的 CVD 管理。

9.The small extracellular vesicle-mediated intercellular transformation of CXCR1(Low) to CXCR1(High) tumour cells promotes the progression of head and neck squamous cell carcinoma.

小细胞外囊泡介导的CXCR1(低)到CXCR1(高)肿瘤细胞的细胞间转化促进头颈鳞状细胞癌的进展。

[J Extracell Vesicles] PMID: 38545803

摘要:肿瘤细胞的异质性使癌症能够在进展过程中动态适应微环境压力。然而,异质肿瘤细胞之间的转化和细胞间通讯的机制仍然难以捉摸。在这里,我们报告了一种“传染模型”,它介导异质肿瘤细胞之间的细胞间转化,从而促进肿瘤进展。最初鉴定头颈鳞状细胞癌(HNSCC)肿瘤细胞中白细胞介素8受体CXCR1的异质表达,我们发现CXCR1High肿瘤细胞具有更高的迁移和侵袭能力。白细胞介素8介导的激活后,CXCR1High细胞通过分泌小细胞外囊泡(sEV)将CXCR1Low细胞转化为CXCR1High细胞,从而增加CXCR1High细胞的比例并促进肿瘤进展。从机制上讲,我们证明源自白介素 8 激活的 CXCR1High 细胞的 sEV 含有高水平的 ATP 柠檬酸裂解酶 (ACLY),该酶乙酰化 NF-kB p65 并促进其核转位以在 CXCR1Low 细胞中转录 CXCR1。该过程可以被 FDA 批准的 ACLY 靶向药物 Bempedoic Acid 抑制。综上所述,我们的研究揭示了 sEV 介导的 CXCR1Low 细胞向 CXCR1High 细胞的转化,从而促进 HNSCC 的进展。这为解释异质肿瘤细胞的动态变化提供了新的范式,并确定Bempedoic Acid作为HNSCC治疗的潜在药物。

10.Preconditioning Exercise Inhibits Neuron Ferroptosis and Ameliorates Brain Ischemia Damage by Skeletal Muscle-derived Exosomes via Regulating miR-484/ACSL4 Axis. 

运动预处理通过调节 miR-484/ACSL4 轴,通过骨骼肌源性外泌体抑制神经元铁死亡并改善脑缺血损伤。

[Antioxid Redox Signal] PMID: 38545792

摘要:虽然有证据表明,卒中前定期锻炼的卒中患者比不锻炼的患者预后更好,但具体机制仍不清楚。此外,神经元死亡在缺血性中风引起的神经功能障碍中起着核心作用。因此,我们在本研究中研究了运动是否可以减少中风引起的神经元死亡及其相关介质。铁死亡是神经元程序性细胞死亡的最主要形式。卒中前的预处理运动改善了缺血性卒中大鼠的神经功能并减少了梗塞面积。预处理运动通过减少脂质过氧化 (LPO) 产生、上调谷胱甘肽过氧化物酶 4 (GPX4) 和溶质载体家族 7 成员 11 (SLC7A11) 以及下调酰基辅酶 A 合成酶长链家族成员 4 (ACSL4) 来减轻中风诱导的铁死亡。高通量测序和双荧光素酶报告基因检测表明,运动诱导的外泌体 miR-484 抑制 Acsl4 表达。此外,我们发现运动诱导的外泌体 miR-484 主要来源于骨骼肌,并且通过抑制骨骼肌中 miR-484 的产生来抑制预处理运动的神经保护作用。我们的工作表明,中风前的预处理运动通过骨骼肌来源的外泌体 miR-484 通过抑制铁死亡而对脑缺血发挥神经保护作用。

11.Sensitive detection of multiple blood biomarkers via immunomagnetic exosomal PCR for the diagnosis of Alzheimer's disease. 

通过免疫磁性外泌体 PCR 灵敏检测多种血液生物标志物,用于诊断阿尔茨海默病。

[Sci Adv] PMID: 38536917

摘要:血液外泌体正在成为诊断阿尔茨海默病(AD)等脑部疾病的潜在生物标志物。目前缺乏一种超灵敏技术来识别血液外泌体中的核心 AD 生物标志物,以优化生物标志物在临床实践中的效用。这里,使用DNA缀合抗体开发了免疫磁性外泌体聚合酶链反应(iMEP)平台,用于在临床血液外泌体中快速检测淀粉样蛋白-β(Aβ1-40 和Aβ1-42)和磷酸化tau(p-tau396,404,181)。立足点移动介导的 DNA 亲和力下拉消除了高检测背景,从而可以检测浓度低至每毫升 10 飞克的生物标志物。通过 iMEP 检测,与外泌体 p-tau181 和 p-tau396,404 相比,外泌体 Aβ1-42 在区分 AD 患者与健康个体方面更准确,敏感性为 95.0%,特异性为 95.0%。iMEP 技术还擅长量化与疾病发病机制相关的不同外泌体生物标志物的水平。

12.Proton pump inhibitors enhance macropinocytosis-mediated extracellular vesicle endocytosis by inducing membrane v-ATPase assembly.

质子泵抑制剂通过诱导膜 v-ATP 酶组装来增强巨胞饮作用介导的细胞外囊泡内吞作用。

[J Extracell Vesicles] PMID: 38532609

摘要:除了参与多种病理和生理过程外,细胞外囊泡(EV)也是出色的药物递送载体。然而,临床上仍缺乏调节EV水平的药物。在这里,我们表明质子泵抑制剂(PPI)通过增强巨胞饮介导的 EV 摄取来减少 EV。PPI通过巨胞饮作用加速肠细胞对自分泌免疫抑制性EV的内吞,从而加重炎症性肠病。PPI 诱导的巨胞饮作用有助于清除肿瘤细胞中的免疫抑制性 EV,从而提高抗肿瘤免疫力。PPI诱导的巨胞饮作用还增加了EVs的阿霉素和microRNA-155反义寡核苷酸的递送效率,从而增强了载药EVs对肿瘤和急性肝衰竭的治疗效果。从机制上讲,质子泵抑制剂可降低胞质 pH 值,促进 ATP6V1A(v-ATP 酶亚基)从液泡膜上解体,增强质膜 v-ATP 酶的组装,从而诱导巨胞饮作用。总而言之,我们的结果揭示了巨胞饮调节机制和PPI 作为 EV 水平的潜在调节剂,从而调节其功能。

13.Gut-Derived Exosomes Mediate the Microbiota Dysbiosis-Induced Spermatogenesis Impairment by Targeting Meioc in Mice. 

肠道来源的外泌体通过靶向小鼠 Meioc 介导微生物群失调引起的精子发生损伤。

[Adv Sci (Weinh)] PMID: 38526201

摘要:肥胖和肠道炎症等疾病都伴随着肠道菌群失调(DSGM),从而导致各种并发症,包括全身代谢紊乱。据报道 DSGM 会损害雄性小鼠的生育能力;但机制尚不清楚。外泌体是细胞间通讯的分子介质,但非生殖组织来源的外泌体对精子发生的调节仍然未知。本研究表明 DSGM 改变了小鼠循环外泌体的 miRNA 表达谱并损害了精子发生。此外,单细胞测序结果表明,来自DSGM小鼠的循环外泌体损害了精子发生,而来自野生小鼠的循环外泌体通过促进减数分裂改善了精子发生。进一步的研究表明,DSGM 导致肠道来源的循环外泌体中 miR-211-5p 异常上调,从而抑制睾丸中减数分裂特异性卷曲螺旋结构域 (Meioc) 的表达,并通过扰乱减数分裂过程来损害精子发生。总之,本研究明确了肠源性外泌体在连接“肠-睾丸”轴中的重要作用。

14.Colorimetric Detection of HER2-Overexpressing-Cancer-Derived Exosomes in Mouse Urine Using Magnetic-Polydiacetylene Nanoparticles. 

使用磁性聚二乙炔纳米颗粒对小鼠尿液中 HER2 过度表达的癌症衍生的外泌体进行比色检测。

[Small] PMID: 37963850

摘要:乳腺癌 (BC) 是一个主要的全球健康问题,约 25% 的患者过度表达人表皮生长因子受体 2 (HER2)(一种侵袭性标志物),但早期检测和治疗的情况因国家而异。开发了一种低成本、无需设备且易于使用的基于聚二乙炔 (PDA) 的比色传感器,用于 HER2 过度表达的癌症检测。PDA 纳米颗粒首先通过薄膜水合制备。随后,亲水性磁性纳米颗粒和 HER2 抗体依次与其结合。合成的HER2-MPDA可以通过磁场进行浓缩和分离,同时继承了PDA的光学特性。HER2-MPDA 中的 HER2 抗体与 HER2 过表达外泌体中的 HER2 受体特异性结合,通过改变 PDA 主链的分子结构,导致蓝到红色的颜色变化。该比色传感器可以同时分离和检测HER2 过表达的外泌体。HER2-MPDA 可以检测HER2 过表达 BC 细胞的培养基和 HER2 过表达 BC 小鼠模型的小鼠尿液样本中的 HER2 过表达外泌体。它可以通过磁分离选择性地仅分离和检测HER2过表达的外泌体,其检测限被发现为8.5×10^8颗粒mL-1。该比色传感器可用于HER2 过表达 BC 的即时诊断。

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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