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【2021-13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篇文章主要是开发了特定技术用于对受体细胞摄取细胞外囊泡效率和细胞外囊泡内容物释放效率进行定量分析,这对我们深入理解细胞外囊泡在细胞行为调控中的贡献度具有重要意义;第2篇文章提出了尿液外泌体的定量和均一化分析策略,筛选到了认为合适的内参成分;第5篇文章主要介绍了心外膜脂肪细胞来源的细胞外囊泡对房颤的影响;第10篇文章介绍了细胞外囊泡作为载体用于疫苗研发的应用和潜在困难。相关文章的原文在周一前会发布到论坛同名贴下,需要的可以到论坛下载
1.Quantitative characterization of extracellular vesicle uptake and content delivery within mammalian cells.
哺乳动物细胞摄取细胞外囊泡和内容物传递的定量。
​[Nat Commun] IF=12.121  PMID:33767144
摘要:包括外泌体在内的细胞外囊泡(EV)被认为通过将货物从供体转移到受体细胞来介导细胞间的通讯。受体细胞内是否存在EV内容物传递尚未得到明确证明,更不用说量化了,并且仍在争论中。在这里,我们开发了一种基于细胞的分析方法,其中将包含荧光素酶或荧光蛋白标记的胞质货物的细胞外囊泡装载到未标记的受体细胞上。剂量反应,动力学和温度阻断实验的结果表明,EV摄取是一个低效率的过程(1 h时自发率约为1%)。通过膜和细胞溶胶的分级,进一步表征了这种有限的EV摄取,揭示了受体细胞中的胞质释放(约占摄取的EV的30%)。这种释放被杆状霉素A1和IFITM蛋白的过表达抑制,这阻止了病毒的进入和融合。我们的结果表明,EV含量的释放需要内体酸化,并提示参与膜融合。
 
2.Comparing Approaches to Normalize,Quantify, and Characterize Urinary Extracellular Vesicles.
比较归一化,量化和表征尿液细胞外囊泡的方法。
[J Am Soc Nephrol] IF=9.274  PMID:33782168
摘要:尿液细胞外囊泡(uEVs)是生物标志物发现的有前途的来源,但是尚不清楚在尿液中进行标准化,定量和表征的最佳方法。在载水研究中分析了健康受试者和肾脏疾病患者的尿液样本。使用纳米粒子跟踪分析(NTA),时间分辨荧光免疫测定(TR-FIA)和EVQuant(一种通过凝胶固定定量颗粒的新方法)对全尿中的尿颗粒进行定量。水负荷研究(R2 0.96)健康受试者(R 2 0.47-0.95)和患者(R2 0.41-0.81)的随机点尿中,尿液颗粒和肌酐浓度高度相关。载水量减少了Aquaporin-2的含量,但增加了Tamm-Horsfall蛋白(THP)和NTA对颗粒的检测。这一发现归因于低渗性增加了uEV大小(更多的EV达到了NTA大小检测极限)并减少了THP聚合。向尿液中添加THP也会显着增加NTA的颗粒计数。在荧光NTA和EVQuant中,添加0.01%SDS可以保持uEV完整性并增加aquaporin-2的检测率。细胞内和细胞外表位抗体的比较表明存在反向拓扑uEV。外泌体标志物CD9和CD63与远端肾单位标志物共定位并免疫沉淀。结论uEV浓度与尿肌酐高度相关,有可能取代uEV定量以使尿液正常化的需要。与未来全尿液中uEV研究相关的其他发现包括THP与NTA的干扰,稀尿中较大uEV,使用去垢剂提高uEV中细胞内表位识别的能力以及CD9或CD63捕获的肾单位特异性细胞外囊泡。
 
3.Exosome-based liquid biopsies in cancer: opportunities and challenges.
基于外泌体的液体活检在癌症中:机遇与挑战。
[Ann Oncol ] IF=18.274  PMID:33548389
摘要:癌症中的液体活检在临床研究中获得了动力,并且正经历着各种各样的应用热潮。在癌症中使用液体活检进行早期检测和治疗分层以及残留疾病和复发监测的巨大努力。尽管大多数努力已为此目的使用循环肿瘤细胞和循环肿瘤DNA,但外泌体和其他细胞外囊泡已成为具有潜在更广泛和互补应用的平台。外泌体/细胞外囊泡是由细胞(包括癌细胞)释放到周围生物体液中的小囊泡。这些外泌体包含肿瘤来源的物质,例如DNA,RNA,蛋白质,脂质,糖结构和代谢产物。此外,外泌体在其表面上携带分子,这些分子提供了有关其起源的线索,从而有可能对囊泡类型进行分类并丰富来自组织特定起源的标记。外泌体是细胞间通讯系统的一部分,癌细胞经常将外泌体用作生物信使以促进其生长。由于外泌体是疾病过程的一部分,因此它们已成为生物标记研究中的巨大兴趣。外泌体在生物体液(例如血浆和尿液)中非常稳定,即使在疾病的早期也可以进行分离以进行临床评估。基于外泌体的生物标志物已在临床领域迅速被采用,并且首个基于外泌体RNA的前列腺癌测试已帮助超过5万名患者做出了决策,目前已纳入美国国家综合癌症网络,以进行早期前列腺癌的检测。这篇综述将讨论基于外泌体的液体活检对肿瘤生物标志物的优势和挑战以及在循环肿瘤DNA和循环肿瘤细胞的背景下的临床实施。
 
4.An integrated workflow for biomarker development using microRNAs in extracellular vesicles for cancer precision medicine.
用于癌症精确医学的细胞外囊泡microRNA的生物标志物开发集成工作流程。
[Semin Cancer Biol] IF=11.09  PMID:33766650
摘要:EV-miRNA是封装在细胞外囊泡(EVs)中的microRNA(miRNA)分子,在肿瘤的发病机理,进展和转移中起着至关重要的作用。关于EV-miRNA的最新研究已经获得了对癌症生物学的新见解,并显示出开发用于各种应用的新型液体活检分析的巨大潜力。值得注意的是,与常规的液体生物标志物相比,EV-miRNA在代表宿主细胞分子结构以及表现出更高的稳定性和特异性方面更具优势。尽管有各种可用的EV-miRNA分离,浓缩,分析和数据分析技术,但仍缺乏用于EV-miRNA生物标志物开发的标准化方法。在这篇综述中,我们进行了大量文献综述,并提炼出一个集成的工作流程,其中包括EV-miRNA生物标志物开发的重要步骤,包括样品收集和EV分离,EV-miRNA提取和定量,高通量数据预处理,生物标志物优先排序和模型构建,功能分析以及验证。随着“大数据”的快速增长,我们强调了高效挖掘高通量数据对于发现EV-miRNA生物标志物以及整合多个独立数据集以进行计算机和实验验证以提高可操作性和可重复性的重要性。此外,作为系统生物学中的一种有效策略,网络推断可提供对调节机制的深入了解,并可用于选择功能上重要的EV-miRNA来完善候选生物标志物。尽管在该领域取得了令人鼓舞的发展,但是许多挑战仍然阻碍了临床转化。最后,我们总结了各种生物标志物研究中的几个共同挑战,并讨论了相关领域中出现的潜在机会。
 
5.Extracellular Vesicles from Epicardial Fat Facilitate Atrial Fibrillation.
心外膜脂肪来源的细胞外囊泡促进房颤。
[Circulation] IF=23.603  PMID:33793321
摘要:从未研究过心外膜脂肪(eFat)衍生的细胞外囊泡(EVs)在房颤(AF)发病机理中的作用。我们测试了eFat-EV传播诱发房性肌病和原纤维形成的促炎性,纤维化和心律失常分子的假说。我们在择期心脏手术中从有(n = 32)和没有AF(n = 30)的患者中收集了eFat标本。 eFat样品作为器官培养物生长,每两天收集一次培养基。然后,我们从培养基中分离和纯化了eFat-EV,并分析了EV的数量,大小,形态,特异性标记,包封的细胞因子,蛋白质组和miRNA。接下来,我们在体外评估了未纯化和纯化的EV对心房间质基质细胞(MSC)和内皮细胞(EC)的生物学作用。为了建立eFat-EV与AF脆弱性之间的因果关系,我们使用诱导性多能干细胞衍生的心肌细胞(iCM)在体外对AF进行了建模。显微镜检查显示新鲜和培养的eFat组织中过度炎症,纤维化和细胞凋亡。与没有AF的患者相比,患有AF的患者培养的外植体分泌更多的EV,并具有更多的促炎和促纤维化细胞因子以及profibrotic miRNA。蛋白质组学分析证实了AF患者纯化eFat-EV的独特特征。与没有AF的eFat-EV相比,来自AF的患者的体外,纯化和未纯化的eFat-EV对人MSC和EC的增殖和迁移有更大的影响。最后,虽然有和没有AF的患者的eFat-EV都缩短了iCM的动作电位持续时间,但只有来自AF的患者的eFat-EV诱导了iCM的持续再入。我们首次展示了来自AF患者的eFat-EV的独特的促炎性,纤维化和心律失常的特征。我们的发现揭示了eFat促进心房肌病和原纤维形成的另一条途径。
 
6.Reactive microglia enhance the transmission of exosomal alpha-synuclein via toll-like receptor 2.
反应性小胶质细胞通过toll样受体2增强外泌体α-突触核蛋白的传播。
[Brain] IF=11.337  PMID:33792662
摘要:越来越多的证据表明,小胶质细胞活化与帕金森氏病(PD)的发生和发展密切相关。 α-突触核蛋白(α-syn)病理学在细胞间的传播是PD的突出特征,而此类研究的重点主要集中在神经元上。但是,最近的研究以及此处包含的数据表明,小胶质细胞是大脑中的主要吞噬细胞,在α-syn病理学的传播中起着直接作用。最新数据显示,来自PD患者的血浆外泌体(PD-EXO)优先携带病理性α-syn和靶标小胶质细胞。因此,PD-EXO可能是研究小胶质细胞在α-syn传递中的作用的关键工具。我们显示纹状体内注射PD-EXO导致小胶质细胞激活后,小胶质细胞外泌体α-syn传播到神经元。小胶质细胞中的Toll样受体2(TLR2)被外泌体α-syn激活,并充当PD-EXO诱导的小胶质细胞激活的重要介质。此外,部分小胶质细胞耗竭导致黑质(SN)中外源性α-syn的显着减少。此外,通过与小胶质细胞的TLR2结合来启动外泌体α-syn内在化。过量的α-syn吞噬作用可能会诱导小胶质细胞的炎症反应,并为小胶质细胞向神经元的传播提供种子。一致地,小胶质细胞中的TLR2沉默减轻了体内的α-syn病理。总的来说,目前的数据支持了外泌体α-syn和小胶质细胞TLR2的相互作用导致过度的α-syn吞噬作用和小胶质细胞活化的假说,这导致α-syn病理的进一步传播和扩散,从而突出了α-syn病理学的关键作用。 α-syn传播中的反应性小胶质细胞。
 
7.Selective packaging of mitochondrial proteins into extracellular vesicles prevents the release of mitochondrial DAMPs.
将线粒体蛋白选择性包装到细胞外小泡中可防止线粒体DAMP的释放。
[Nat Commun] IF=12.121  PMID:33785738
摘要:大多数细胞组成性地分泌细胞外囊泡(EVs)中的线粒体DNA和蛋白质。细胞外囊泡是在细胞之间转移物质的小囊泡,而线粒体衍生的囊泡(MDV)则在线粒体和其他细胞器之间专门携带物质。线粒体含量可以在促炎条件下增强炎症,尽管其在不存在炎症的情况下的作用仍然难以捉摸。在这里,我们证明了细胞能够积极阻止促炎性氧化线粒体蛋白的包装,这些蛋白将作为细胞外囊泡的损伤相关分子模式(DAMPs)。重要的是,我们发现要存在于细胞外囊泡中的材料与要排除的受损线粒体含量之间的区别取决于对两种不同MDV途径之一的选择性靶向。我们显示视神经萎缩1(OPA1)和nexin 9(Snx9)依赖性的两种MDV是需要将线粒体蛋白靶向到EV中所必须的,而帕金森氏病相关蛋白Parkin通过将受损的线粒体含量引导至溶酶体来阻止这一过程。我们的结果提供了线粒体质量控制机制与线粒体驱动的免疫反应之间相互作用的见解。
 
8.Circulating exosomal mRNA profiling identifies novel signatures for the detection of prostate cancer.
循环外泌体中mRNA谱鉴定出用于检测前列腺癌的新特征。
[Mol Cancer] IF=15.302  PMID:33785037
摘要:人们对循环外泌体信使RNA(emRNA)的概况和特征了解甚少,这妨碍了循环emRNA的准确检测。通过将循环外泌体的RNA测序数据与组织中的相应数据进行比较,我们说明了与组织mRNA相比emRNA的不同特征。然后,我们根据循环emRNA的特征开发了一种改进的emRNA检测策略。使用优化的检测策略,我们进一步验证了由大量患者中的emRNA-seq发现的前列腺癌(PCa)相关emRNA,并使用logistic回归分析确定了用于PCa筛查和诊断的emRNA标记。接收者工作特征曲线(ROC)分析表明,基于循环的基于emRNA的筛查特征可在ROC曲线(AUC)下产生0.948的区域,以区分PCa患者与健康对照。基于循环emRNA的诊断特征在预测前列腺活检结果方面也显示出了出色的性能(AUC:0.851)。总之,我们的研究开发了一种优化的emRNA检测策略,并鉴定了用于检测PCa的新颖emRNA特征。
 
9.In vivo self-assembled small RNAs as a new generation of RNAi therapeutics.
体内自组装小RNA作为新一代RNAi治疗剂。
[CellRes] IF=20.507  PMID:33782530
摘要:RNAi治疗已经历了两个开发阶段,即直接注射合成siRNA和通过人工载体或缀合的配体进行递送。两者都没有解决有效的体内siRNA递送的问题。在这里,我们提出了一种原理验证策略,该策略以遗传回路重编程宿主肝脏,以指导siRNA的合成和自组装成分泌性外泌体,并通过循环外泌体促进siRNA的体内递送。通过组合不同的遗传模块,体内组装的siRNA被系统地分布到多个组织或靶向特定组织(例如大脑),从而在这些组织中诱导有效的靶基因沉默。我们的策略的治疗价值通过与多种疾病相关的关键靶点的编程沉默得以证明,这些靶点包括肺癌中的EGFR / KRAS,胶质母细胞瘤中的EGFR / TNC和肥胖症中的PTP1B。总体而言,我们的策略代表了新一代RNAi治疗技术,这使RNAi治疗成为可能。
 
10.Extracellular vesicles as antigen carriers for novel vaccination avenues.
细胞外囊泡作为新型疫苗接种途径的抗原载体。
[Adv Drug Deliv Rev] IF= 13.3 PMID:33775707
摘要:抗原递送一直是疫苗配制的科学实践中的挑战。 但是,哺乳动物的细胞外囊泡(EVs)或细菌膜囊泡(MVs)为安全有效地递送抗原物质提供了一条创新途径。它们包括来自EV分泌细胞的内在负载抗原或外在上负载的抗原到预先形成的囊泡上。 有趣的是,许多研究揭示了潜在的新型抗癌疫苗免疫疗法在哺乳动物细胞源性细胞外囊泡治疗中的应用,以及常规预防接种在细菌细胞源性MV对传染病的预防性应用中的应用。 在这里,我们讨论使用细胞外囊泡的两种疫苗应用的原理,现状和潜力。
 
11.Clodronate-loaded liposomal and fibroblast-derived exosomal hybrid system for enhanced drug delivery to pulmonary fibrosis.
装载氯膦酸盐的脂质体和成纤维细胞外泌体混合系统可增强药物向肺纤维化的递送。
[Biomaterials] IF=10.317  PMID:33774524
摘要:肺纤维化是一种快速进展的致死性纤维化肺部疾病,具有高死亡率和高发病率。但是,临床中肺纤维化治疗受到选择性差和药物向成纤维细胞递送效率低下的限制。本文中,设计了一种具有非特异性吞噬抑制作用和成纤维细胞归巢特性的装载氯膦酸盐(CLD)的脂质体和成纤维细胞衍生的外泌体(EL-CLD)混合药物递送系统,用于治疗肺纤维化。静脉注射后,EL-CLD通过被动靶向有效地通过凋亡减少了kupffer细胞,从而大大减少了肝脏中的蓄积。值得注意的是,EL-CLD杂交系统优先聚集在纤维化肺中,并且由于对同源外泌体的成纤维细胞具有特定的亲和力,因此通过靶向递送显着增加了肺纤维化组织内部的渗透。 Nintedanib(NIN)是一种用于治疗肺纤维化的抗纤维化药物,已装入EL-CLD系统中,并取得了显着的疗效改善。 NIN增强的治疗功效是肺纤维化组织积累和递送增强的结果,同时巨噬细胞诱导的炎症反应减弱。因此,EL-CLD混合系统充当肺抗纤维化药物输送的有效载体,应发展为一种有效的成纤维细胞特异性疗法。
 
12.​Interneuronal exchange and functional integration of synaptobrevin via extracellular vesicles.
突触臂蛋白通过细胞外囊泡进行神经元间交换和功能整合。
[Neuron] IF=14.415  PMID:33513363
摘要:最近的研究已经调查了由多种细胞类型分泌的细胞外囊泡(EVs)的组成和功能作用。但是,这些囊泡对神经传递的影响的机制尚不清楚。在这里,我们分离了由大鼠和小鼠海马神经元分泌的细胞外囊泡,发现它们含有与突触-囊泡相关的蛋白质,特别是囊泡SNARE(可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子[NSF]-附着蛋白受体)突触小泡蛋白(也称为VAMP) )。使用电生理学和实时荧光成像的组合,我们证明突触短纤维蛋白可以通过CD81依赖的过程迅速整合到宿主神经元的突触小泡循环中,并选择性地增强抑制性神经传递,并专门挽救突触缺乏的神经传递。这些发现揭示了一种新的神经元间交流和通过囊泡网罗的交换功能耦合的手段。

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