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【2020-39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篇文章主要介绍了果蝇中Wnt信号的不同释放途径会带来不同的调控策略;第3篇文章介绍了近期细胞外囊泡在肿瘤诊断和治疗中的研究和未来的潜在应用;第5篇文章是微阵列技术在细胞外囊泡携带生物活性分子检测方面的应用研发;第8篇文章主要介绍了通过细胞外囊泡携带特定的分子用于抑制寨卡病毒的母婴传播。感兴趣的文章可以找原文读一读。

1.Wg secreted by conventional Golgi transport diffuses and forms Wg gradient whereas Wg tethered to extracellular vesicles do not diffuse.
常规高尔基体运输分泌的Wg扩散并形成Wg梯度,而束缚于细胞外囊泡的Wg不扩散。
[Cell Death Differ ] IF=10.717 PMID:33028960
摘要:无翅(Wg)/ Wnt家族蛋白对于动物发育和成年体内稳态至关重要。果蝇Wg从翼盘的背腹(DV)中线分泌,形成浓度梯度,该浓度梯度由Wg的扩散速率和稳定性决定。为了了解细胞外Wg的梯度是如何产生的,我们将NRT-Wg的分泌途径与野生型Wg进行了比较。我们发现野生型Wg既可以通过传统的高尔基体运输也可以通过细胞外囊泡(EV)分泌,而NRT-Wg可以通过EV分泌。此外,高尔基体运输分泌的野生型Wg扩散并形成Wg梯度,而含Wg的EV根本不扩散。在Wg稳定的情况下,裂解Wg的金属蛋白酶Sol narae(Sona)有助于产生陡峭的Wg梯度。有趣的是,在假定的翼叶片区域中也产生了Wg,这表明叶片中表达的EV上的NRT-Wg可使叶片细胞增殖和分化,而Wg不会从DV中线扩散。我们提出,与EV相关的Wg以自分泌和并置方式诱导Wg信号传导,由高尔基体转运分泌的Wg形成梯度并在远距离信号传导中起作用,并且不同器官不同地利用这两种类型的Wg信号传导自身发展。
 
2.Extracellular Vesicles in Cancer Detection: Hopes and Hypes.
细胞外囊泡在癌症检测中的希望和热议。
[Trends Cancer] IF=11.093 PMID:33008796
摘要:早期癌症诊断对于提高患者的生存率和死亡率至关重要,目前大多数实体瘤诊断都依赖于成像试验,但敏感性和特异性有限,以识别潜在病例,然后由组织活检证实。但是,此过程通常不适合癌症筛查或评估肿瘤对治疗的反应。液体活检具有弥合这一差距的潜力,但很少有此类检测被批准用于癌症。细胞外囊泡有望用于液体活检诊断,但目前由于缺乏可靠的分离和分析方法而受到局限。然而,新的分离和分析技术显示出有望改善基于细胞外囊泡的癌症诊断的临床实用性。
 
3.Emerging Prospects of Exosomes for Cancer Treatment: From Conventional Therapy to Immunotherapy.
外泌体用于癌症治疗的新兴前景:从传统疗法到免疫疗法。
[Adv Mater] IF=27.398 PMID:33015883
摘要:外泌体是一类直径约100 nm的细胞外囊泡,大多数细胞分泌该囊泡,并包含多种反映其细胞起源并介导细胞间通讯的生物活性分子。对肿瘤发病机理中这些外泌体特征的研究已导致使用外泌体进行癌症治疗的治疗和诊断方法的发展。外泌体在输送治疗剂方面具有许多优势,例如小的干扰RNA,微小RNA,膜相关蛋白和化学治疗化合物。因此,它们被认为是治疗癌症的主要工具。由于外泌体还为免疫调节因子的有效功能提供了最佳的微环境,因此具有生物活性分子的外泌体已被生物工程化改造为癌症免疫疗法,可以有效激活癌症免疫周期的每个阶段,从而成功引发癌症特异性免疫。这篇综述讨论了外泌体在治疗癌症中的优势以及成功进行临床开发必须克服的挑战。
 
4.Internalization of trophoblastic small extracellular vesicles and detection of their miRNA cargo in P-bodies.
滋养细胞小细胞外囊泡的内在化及其在P-小体的miRNA载量的检测。
[JExtracell Vesicles] IF=14.976  PMID:32944196
摘要:怀孕是一种独特的情况,胎盘来源的小细胞外囊泡(sEVs)可能与母体和胎儿组织通讯。尽管与稳态和病理功能有关,但sEV进入和靶细胞中货物处理的基本机制仍然未知。我们使用源自人类原代胎盘滋养细胞或胎盘细胞系的荧光或发光标记的sEV,研究这些sEV进入相关靶细胞的内吞途径,包括邻近的原胎盘成纤维细胞和人子宫微血管内皮细胞。我们发现滋养细胞sEVs可以进入靶细胞,并在其中保留生物活性。重要的是,使用一系列广泛的药理抑制剂和siRNA依赖的沉默方法,我们的研究表明滋养层sEVs通过巨胞饮和网格蛋白介导的内吞途径进入靶细胞,而不是小窝蛋白依赖性内吞。跟踪它们的细胞内过程,我们将sEVs定位于早期内体,晚期内体和溶酶体。最后,我们使用免疫共沉淀来证明sEVmicroRNA(miRNA)与P-小体蛋白AGO2和GW182的关联。在一起,我们的数据系统地详细介绍了胎盘sEV进入相关的成纤维细胞和内皮靶细胞所用的内吞途径,并为sEV miRNA向P-小体(胞质RNA调节的关键位点)“内逃”提供了支持。
 
5.Plasma extracellular vesicles detected by Single Molecule array technology as a liquid biopsy for colorectal cancer.
通过单分子阵列技术检测到的血浆细胞外囊泡作为结肠直肠癌的液体活检。
[J Extracell Vesicles] IF=14.976  PMID:32944195
摘要:循环中的细胞外囊泡(EVs)被认为是诊断生物标志物的有希望的来源。然而,在这一领域中发表的研究有限,部分是由于能够检测细胞外囊泡的检测平台数量有限。在这项研究中,使用单分子阵列技术(SiMoa)开发了细胞外囊泡免疫测定方法,并评估了其在癌症诊断中的临床应用。设计了两种细胞外囊泡检测测定法CD9-CD63和Epcam-CD63,分别检测通用细胞外囊泡和肿瘤衍生的细胞外囊泡。我们的结果表明,CD9-CD63和Epcam-CD63 SiMoa检测可特异性检测细胞外囊泡,但不能检测到具有高敏感性的游离蛋白。在癌细胞培养基中检测到的Epcam-CD63水平与从同一癌细胞系分离并通过蛋白质印迹法检测到的表达Epcam的EV水平一致。此外,该测定法将癌性血浆样品与非癌性血浆样品区分开。与健康和良性对照相比,在结直肠癌患者中观察到最高的CD9-CD63和Epcam-CD63信号。两种测定均显示出对结直肠癌的优异诊断性能。此外,我们的结果表明,CD9-CD63检测是无进展生存期和总生存期的独立预后因素,而Epcam-CD63检测是OS的独立预后因素。
6.Characterization of brain-derived extracellular vesicles reveals changes in cellular origin after stroke and enrichment of the prion protein with a potential role in cellular uptake.
脑源性胞外囊泡的特性揭示了卒中后细胞起源的改变和朊蛋白的富集,这可能在细胞摄取中发挥作用。
[J Extracell Vesicles] IF=14.976  PMID:32944194
摘要:细胞外囊泡(EVs)是细胞间通讯的重要手段,也是再生疗法的有效工具。在缺血性中风中,脑动脉的短暂阻塞导致受影响的脑组织中葡萄糖和氧气的缺乏,从而导致缺血区域核心的坏死性神经元死亡。周围半影区神经元的命运取决于接下来几个小时内受到的刺激,包括细胞外囊泡。此类刺激物的详细表征不仅对于了解卒中病理生理学至关重要,而且对于新的治疗干预措施也至关重要。在本研究中,我们表征了小鼠在生理条件下和诱导小鼠短暂性脑缺血后24小时内的EV。我们表明,在稳态条件下,小胶质细胞是小型细胞外囊泡(sEVs)的主要来源,而在缺血后,主要的sEV人群则来自星形胶质细胞。脑sEV表现出大量的pr病毒蛋白(PrP),中风后还会进一步增加。此外,细胞外囊泡富含蛋白水解截短的PrP片段(PrP-C1)。由于PrP-C1与某些病毒表面蛋白之间的相似性,我们研究了缺乏(PrP-KO)或表达PrP(WT)的小鼠对脑源性sEV的细胞摄取。我们的研究表明,PrP-KO-sEVs被原代神经元吸收的速度明显比WT-EVs更快,更有效。此外,小胶质细胞和星形胶质细胞比WT-sEV更容易吞噬PrP-KO-sEV。我们的结果提供了关于脑细胞类型对鼠脑中sEV库的相对贡献的新信息,并表明星形胶质细胞释放sEV的增加以及sEV中PrP的升高水平可能在中风后早期的细胞间通讯中起作用。此外,大脑sEV中的PrP(可能还有PrP-C1)的含量似乎有助于调节其细胞摄取。
 
7.Extracellular vesicles from human iPSC-derived neural stem cells: miRNA and protein signatures, and anti-inflammatory and neurogenic properties.
人iPSC衍生的神经干细胞的细胞外囊泡:miRNA和蛋白质特征以及抗炎和神经原性。
[J Extracell Vesicles] IF=14.976  PMID:32944193
摘要:从人类诱导的多能干细胞(hiPSC)衍生的神经干细胞(NSC)的脑部植入已显示出在受伤或患病后进行脑修复的希望,但安全性问题阻碍了它们的临床应用。使用衍生自hiPSC-NSC的纳米级细胞外囊泡(EV)似乎是一种更安全的选择,因为它们可能具有与NSC相似的神经修复特性,并且适合作为自体或异源现成产品进行非侵入性给药。然而,临床转化的关键是需要可靠的方法来隔离,表征和测试EV的生物学特性。我们研究了通过结合阴离子交换色谱(AEC)和尺寸排阻色谱(SEC)从hiPSC-NSC中分离出的miRNA和蛋白质的特征以及EV的生物学活性。AEC和SEC促进了具有完整超微结构并表达CD9,CD63,CD81,ALIX和TSG 101的细胞外囊泡的分离。小分子RNA测序,蛋白质组学分析,通路分析以及选定的miRNA和蛋白质的验证表明,EV富含相关的miRNA和蛋白质具有神经保护,抗凋亡,抗氧化剂,抗炎,血脑屏障修复,神经源性和Aβ还原活性。此外,细胞外囊泡包括能够促进突触发生,突触可塑性和更好的认知功能的miRNA和蛋白质。使用体外巨噬细胞测定和癫痫持续状态小鼠模型进行的研究证实了细胞外囊泡的抗炎活性。此外,鼻内施用EV导致几乎所有成年大鼠和小鼠脑区域中神经元,小胶质细胞和星形胶质细胞掺入EV,并增强海马神经发生。因此,可以从hiPSC-NSC培养物中分离出含有miRNA和与大脑修复相关的蛋白质的具有生物活性的EV,从而使其成为治疗神经退行性疾病的合适生物制剂。
 
8.EVs Containing Host Restriction Factor IFITM3 Inhibited ZIKV Infection of Fetuses in Pregnant Mice through Trans-placenta Delivery.
含有宿主限制因子IFITM3的细胞外囊泡通过胎盘传递抑制了妊娠小鼠胎儿的ZIKV(寨卡病毒)感染。
[Mol Ther] IF=8.986  PMID:33002418
摘要:寨卡病毒(ZIKV)感染可导致神经系统并发症和胎儿缺陷,并引起了全球公共卫生关注。ZIKV感染的有效治疗仍然难以捉摸,并且尚无预防性疫苗。胎儿的治疗药物需要克服胎盘屏障才能到达胎儿,并需要更高的安全标准。在本研究中,我们工程改造了哺乳动物的细胞外囊泡(EVs),以提供宿主限制因子,即干扰素诱导的跨膜蛋白3(IFITM3),以治疗ZIKV感染。我们的研究结果表明,含IFITM3的细胞外囊泡(IFITM3-Exos)通过降低妊娠小鼠的2 log抑制ZIKV病毒血症。此外,经工程化的细胞外囊泡可有效地跨胎盘屏障传递IFITM3蛋白,并抑制胎儿中的ZIKV,并通过定量实时PCR检测到,可显着降低关键胎儿器官的病毒血症。机理研究表明,IFITM3被递送至晚期内体/溶酶体,从而抑制了病毒进入宿主细胞。我们的研究表明,细胞外囊泡可以充当胎儿的跨胎盘药物输送工具,而内源性限制因子IFITM3是妊娠期ZIKV感染的潜在治疗方法。
 
9.Tubulin Tyrosine Ligase Like 4(TTLL4) overexpression in breast cancer cells is associated with brain metastasis and alters exosome biogenesis.
微管蛋白酪氨酸连接酶样4(TTLL4)在乳腺癌细胞中的过表达与脑转移有关,并改变外泌体的生物发生。
[J Exp Clin Cancer Res] IF=7.04  PMID:32998758
摘要:患有脑转移的乳腺癌患者的生存率很低。因此,需要用于治疗方法的新概念。在转移过程中,癌细胞的细胞骨架是高度动态的,因此与细胞骨架相关的蛋白质是肿瘤治疗的有趣靶标。根据具有长期随访信息的乳腺癌患者的微阵列数据,筛选显示与脑转移形成密切相关的基因。最有趣的靶标的验证通过MTT,Scratch和Transwell分析进行。另外,通过活细胞成像分析了分泌内囊泡,早期内体和产生细胞外囊泡(EVs)的多囊泡体(MVB)的细胞内运输。细胞外囊泡通过透射电子显微镜(TEM),纳米粒子跟踪分析(NTA),蛋白质印迹,质谱和智能路径分析(IPA)进行表征。通过将EV孵育BBB的内皮细胞(hCMEC / D3),检查EV对血脑屏障(BBB)的影响,并分析乳腺癌细胞的通透性和粘附性。通过χ2检验,Kaplan-Meier分析和对数秩检验来评估乳腺癌队列的临床数据,而对于实验数据则进行了T检验。在那些与脑转移发展密切相关的基因中,唯一编码与细胞骨架相关蛋白的基因是微管蛋白酪氨酸连接酶样4(TTLL4)。MDA-MB231和MDA-MB468乳腺癌细胞(TTLL4plus细胞)中TTLL4(TTLL4plus)的过表达显着增加了β-微管蛋白的聚谷氨酰化。此外,TTLL4plus细胞中分泌性囊泡和MVB的运输增加。源自TTLL4plus细胞的细胞外囊泡可促进MDA-MB231和MDA-MB468细胞与hCMEC / D3细胞的粘附,并增加hCMEC / D3细胞层的通透性。这些数据表明,TTLL4介导的微管聚谷氨酰化通过调节MVB的运输来改变外泌体稳态。TTLL4plus衍生的细胞外囊泡可通过操纵BBB的内皮细胞为乳腺癌细胞提供转移前的小生境。
 
10.Blood extracellular vesicles from healthy individuals regulate hematopoietic stem cells as humans age.
随着年龄的增长,来自健康个体的血液细胞外小泡调节造血干细胞。
[Aging Cell] IF=7.238  PMID:33029858
摘要:造血干细胞(HSC)在称为造血的过程中维持血细胞产生的平衡。随着人类年龄的增长,他们的HSC会发生突变,从而使某些HSC过多地参与正常的血液生产。这一过程被称为与年龄有关的克隆性造血作用,使某些人容易患上癌症,心血管和肺部疾病。越来越多的证据表明,细胞外的因素,例如细胞外囊泡(EVs),会导致衰老过程中干细胞稳态的破坏。我们已经对人类的血液细胞外囊泡进行了表征,并确定在20-85岁的健康受试者中,它们在大小,浓度和总蛋白质含量方面都非常一致。从质谱数据分析EV蛋白组成时,我们基于机器学习的算法能够根据年龄区分EV蛋白,并建议不同类型的细胞主要产生释放到血液中的EV,这些EV会随时间变化。重要的是,我们的数据显示,与未治疗的和来自年轻受试者的EV相比,来自中老年组(> 40岁)的血液EV显着刺激了HSC。我们的研究首次确定,尽管EV的粒径,浓度和总蛋白含量在人类的成年寿命中保持相对一致,但EV含量在衰老过程中会演变,并可能影响HSC调节。
 
11.Bioglass enhances the production of exosomes and improves their capability of promoting vascularization.
生物玻璃增强外泌体的产生并提高其促进血管生成的能力。
[Bioact Mater] IF=8.724  PMID:33024902
摘要:近来,外泌体已广泛应用于组织再生中。然而,它们的实际应用受到细胞有限的外泌体分泌能力的严重限制。因此,开发增强外泌体产生并改善其生物学功能的策略引起了极大的兴趣。研究表明,生物材料可以显着增强细胞的旁分泌作用,而外泌体是细胞间旁分泌通讯的主要信号载体,因此,人们认为生物材料会影响细胞的外泌体分泌及其生物学功能。在这项研究中,一种广泛认可的生物材料45S5Bioglass®(BG)用于为间充质干细胞(MSCs)创造温和且对细胞友好的微环境。结果表明,BG离子产物可通过上调分别增强nSMases和Rab GTPases途径的中性鞘磷脂酶2(nSMase2)和Rab27a的表达来显着改善MSC的外泌体产生。此外,microRNA分析表明,BG离子产物可以通过降低microRNA-342-5p水平同时提高microRNA-1290水平来调节MSCs外泌体的货物。随后,调整了外泌体的功能,因为它们促进内皮细胞血管化和促进皮内血管生成的能力得到增强。综上所述,已证实BG离子产物可增强外泌体的产生并同时改善外泌体的功能,这是改善外泌体在再生医学中实际应用的可行方法。
 
12.Conferring receptors on recipient cells with extracellular vesicles for targeted drug delivery.
利用细胞外囊泡在受体细胞上赋予特定受体为靶向药物递送提供条件。
[Bioact Mater] IF=8.724  PMID:33024896
摘要:三阴性乳腺癌(TNBC)是乳腺癌的异质性亚型,其特征是缺乏雌激素受体,孕激素受体和人表皮生长因子受体2(HER2),这完全阻止了TNBC的有效治疗。多年来,TNBC患者的治疗模式和总体生存率一直处于停滞状态。通过促进抗原呈递将冷肿瘤转变为热肿瘤的最新尝试已显示出增加的T细胞浸润并显着诱导了用于杀死肿瘤的免疫反应。受此概念的启发,TNBC细胞上特异性可靶向抗原的表达可能进一步有益于相关的靶向药物递送。在这项研究中,我们通过简单的EV质膜与源自HER2过表达BT-474细胞的HER2 +细胞外囊泡(EV)的融合,成功地在TNBC MDA-MB-231细胞表面上赋予了足够的HER2。随后,将抗HER2抗体偶联的紫杉醇负载脂质体用于靶向HER2的药物递送。我们的研究结果表明,这种HER2移植与靶向药物递送相结合,可以改善体内和体外的治疗效果。这种新颖的方法代表了一种通过方便的EV摄取来改变细胞膜抗原呈递的简便方法,并且可以为靶向治疗和/或免疫治疗的迅速发展铺平道路。

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