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【2021-40期】This Week in Extracellular Vesicles

本周hzangs在最新文献中选取了10篇分享给大家,第1篇文章介绍了利用PH值变化来促进外泌体聚集成簇,从而方便使用常规流式细胞仪进行样品分析并用于诊断的策略;第2篇文章介绍了过表达PD-L1的MSC来源的细胞外囊泡用于自身免疫病的治疗;第4、5两篇文章都是使用细胞外囊泡作为液体活检诊断标志物的研究;第10篇文章介绍了先兆子痫患者血浆中的细胞外囊泡能够影响血脑屏障的通透性并提出使用硫酸镁进行治疗。

1.​pH-Mediated Clustering of Exosomes: Breaking Through the Size Limit of Exosome Analysis in Conventional Flow Cytometry.
pH 介导的外泌体聚集:突破常规流式细胞术中外泌体分析的大小限制。
[Nano Lett] PMID:34609888
摘要:外泌体最近已成为一些最有希望的疾病诊断生物标志物的载体。由于其体积小和组成异质性,目前常规可用平台很难检测到外泌体。在这里,我们报告了一种 pH 介导的组装系统,该系统将单个纳米尺寸的外泌体转化为微米尺寸的簇,可以通过传统的流式细胞术 (FCM) 直接分析,突破了外泌体分析的尺寸限制。我们通过分析 33 名癌症患者和 11 名良性对照的血浆样本中的外泌体蛋白,证明了 pH 介导的聚类系统的临床效用。结果表明,MUC-1 和 PD-L1 的组合可以作为一种新的生物标志物组合用于肝癌的早期诊断,具有较高的临床准确性。这种 pH 介导的组装策略允许通过传统 FCM 对外泌体生物标志物进行快速、灵敏和高通量的分析,可以很容易地改进用于基础和临床环境。
 
2.Mesenchymal Stem Cell-derived Extracellular Vesicles with High PD-L1 Expression for Autoimmune Diseases Treatment.
具有高 PD-L1 表达的间充质干细胞衍生的细胞外囊泡用于治疗自身免疫性疾病。
[Adv Mater] PMID:34613627
摘要:自身免疫性疾病是影响许多患者生活质量的第三大常见疾病。在这里,我们使用慢病毒介导的基因转染技术开发了一种 PD-L1+ 间充质干细胞 (MSC) 衍生的细胞外囊泡 (MSC-sEVs-PD-L1),用于重构自身免疫性疾病中受影响组织的局部免疫微环境。 MSC-sEVs-PD-L1 在体外将各种活化的免疫细胞调节至免疫抑制状态的能力令人印象深刻。更重要的是,在葡聚糖硫酸钠 (DSS) 诱导的溃疡性结肠炎 (UC) 和咪喹莫特诱导的银屑病小鼠模型中,与 PD-L1阳性 MSCs 相比,我们观察到 MSC-sEVs-PD-L1 在发炎组织中显着高积累。使用 MSC-sEVs-PD-L1 在局部免疫环境中重塑炎症生态系统,证明了 UC 和银屑病小鼠疾病模型的治疗效率。我们开发了一种技术,使用 MSC-sEVs-PD-L1 作为具有高临床潜力的自身免疫性疾病治疗的自然递送平台。
 
3.​The LRRK2 G2019S mutation alters astrocyte-to-neuron communication via extracellular vesicles and induces neuron atrophy in a human iPSC-derived model of Parkinson's disease.
LRRK2 G2019S 突变通过细胞外囊泡改变星形胶质细胞与神经元之间的通讯,并在人类 iPSC 衍生的帕金森病模型中诱导神经元萎缩。
[Elife] PMID:34590578
摘要:星形胶质细胞是中枢神经系统的重要细胞,其特征是与神经元的动态关系,范围从功能性代谢相互作用和神经元放电活动的调节,到神经营养和神经保护因子的释放。在帕金森病 (PD) 中,多巴胺能神经元在疾病过程中逐渐丢失,但是我们对于PD中 星形胶质细胞和星形胶质细胞与神经元通讯的影响仍然未知。这项研究的重点是 PD 相关突变 LRRK2 G2019S 对患者来源的诱导多能干细胞产生的星形胶质细胞的影响。我们报告了星形胶质细胞中细胞外囊泡 (EV) 生物发生的改变,并确定了多囊泡体 (MVB) 内关键 PD 相关蛋白的异常积累。我们发现多巴胺能神经元内化星形胶质细胞分泌的 EVs,LRRK2 G2019S EVs 异常富含神经突,无法为多巴胺能神经元提供完整的神经营养支持。因此,通过改变的 EV 生物学特性导致星形胶质细胞与神经元通讯功能障碍可能参与了 PD 的进展。
 
4.Stroma-derived extracellular vesicle mRNA signatures inform histological nature of prostate cancer.
基质衍生的细胞外囊泡 mRNA 特征能够预测前列腺癌的组织学性质。
[J Extracell Vesicles] PMID:34596356
摘要:前列腺癌的组织学评估是关键的诊断测试,可以预测疾病结果。然而,这是一种具有相关风险的侵入性检测,因此临床亟需非侵入性的组织分析方法。疾病进展和随后的不良预后的一个关键特征是存在改变的基质。在这里,我们探索了前列腺基质细胞衍生囊泡作为肿瘤环境改变指标的效用。我们比较了来自六对供体匹配的相邻正常与疾病相关的原代基质培养物的囊泡。我们鉴定了 19 个差异表达的转录本,可将疾病与正常的基质细胞外囊泡 (EV) 区分开来。对从患者血清中分离的 EV 进行了这些推定的疾病鉴别 mRNA 的研究。发现包括 Caveolin-1 (CAV1)、TMP2、THBS1 和 CTGF 在内的一组转录本可成功区分临床不显着 (Gleason = 6) 疾病与临床显着 (Gleason > 8) 前列腺癌。此外,转录表达和无进展生存之间的相关性表明这些 mRNA 的水平可以预测疾病结果。通过机器学习方法,将五种信息量最大的 EV 相关 mRNA 的测量值与 PSA 相结合,可以显着提高检测的灵敏度和特异性。进一步,我们制作了一个 in-silico 模型,展示了这种多模式液体活检与针刺活检相比在预测疾病进展方面的优越性。这一概念证明强调了血清 EV 分析作为具有预后效用的伴随诊断测试的效用,这可能避免活检的需要。
 
5.Blood small extracellular vesicles derived miRNAs to differentiate pancreatic ductal adenocarcinoma from chronic pancreatitis.
血液小细胞外囊泡衍生的 miRNA 用于区分胰腺导管腺癌和慢性胰腺炎。
[Clin Transl Med] PMID:34586739
摘要:由于缺乏微创诊断方法,胰腺导管腺癌(PDAC)与慢性胰腺炎(CP)的鉴别诊断在临床上具有挑战性。来自血液中小细胞外囊泡 (EVs) 的 MicroRNAs (miRNAs) 已被报道为各种类型癌症的有前途的诊断生物标志物。然而,血液小 EV miRNA 特征及其区分 PDAC 和 CP 的诊断价值仍有待确定。在这项研究中,招募了 107 名 PDAC 或 CP 患者,招募的 90 名患者最终进入训练队列(n = 48)和测试队列(n = 42)。使用小 RNA 测序来评估这些患者中血液小 EV miRNA 的表达。来自差异表达的血液小 EV miR-95-3p 除以 miR-26b-5p 的线性模型显示平均灵敏度为 84.1%,平均特异性为 96.6%,以从训练队列和测试队列中的 CP 中识别 PDAC。当该模型与血清碳水化合物抗原 19-9 (CA19-9) 结合时,平均灵敏度提高到 96.5%,两个队列的平均特异性保持在 96.4%,这是目前报道的生物标志物区分PDAC 和 CP 的最佳性能。使用贝叶斯网络进行的因果分析表明,miR-95-3p 与“癌症”的“后果”相关,而 miR-26b-5p 作为“胰腺炎”的“原因”。亚组分析显示,血液小 EV miR-335-5p/miR-340-5p 可以预测两个队列中的转移,并且与总生存期相关(p = 0.020)。本研究表明,血液中小 EV miR-95-3p/miR-26b-5p 及其与血清 CA19-9 水平的结合可以将 PDAC 与 CP 分开,并且 miR-335-5p/miR-340-5p 被鉴定为相关联伴有 PDAC 转移和预后不良。这些结果表明血液小 EV miRNA 作为 PDAC 的鉴别诊断和转移生物标志物的潜力。
 
6.Novel Mechanisms of Exosome-Mediated Phagocytosis of Dead Cells in Injured Heart.
外泌体介导的损伤心脏死细胞吞噬作用的新机制。
[Circ Res ] PMID:34623174
摘要:心肌缺血损伤后,垂死的心肌细胞的吞噬清除不当和随之而来的炎症消退导致不良的心脏重塑和功能障碍,可能导致心力衰竭。因此,改善免疫细胞吞噬功能的治疗策略对于增强损伤后的心脏修复至关重要。确定间充质干细胞衍生的外泌体 (MSC-Exo) 是否作为凋亡细胞的调理素和/或在心肌缺血损伤后在常驻/招募的吞噬细胞中触发“吃我”吞噬信号。我们评估了 MSC-Exo 介导的凋亡心肌细胞的调理作用;乳脂肪球-表皮生长因子 VIII (MFGE8)-缺陷小鼠 MSC-Exo 对巨噬细胞吞噬凋亡心肌细胞的体外和体内影响及其对心脏重塑、修复和功能的影响。显微镜和 FACS 分析表明,用 MSC-Exo 调理凋亡心肌细胞增强了它们被巨噬细胞的吞噬。此外,巨噬细胞与 MSC-Exo 的预温育重新编程了参与吞噬作用和促修复细胞因子表达的信号通路。 MSC-Exo 的蛋白质分析揭示了 MFGE8 的表达,MFGE8 是一种糖蛋白,它将凋亡细胞表面的外化磷脂酰丝氨酸 (PS) 与吞噬细胞上的 alphaVbeta3 或 alphaVbeta5 整合素连接起来。最有趣的是,MFGE8 的 siRNA 抑制显着降低了 MSC-Exo 介导的死细胞吞噬、相关信号传导和修复表型的增强。心肌缺血损伤后,MSC-Exo 的心肌内给药增加了梗死边缘区巨噬细胞对凋亡小体的摄取,并与促炎反应减少、新生血管形成增加、梗死面积减小和心脏功能改善以及 MFGE8 缺陷的 MSC- Exo 给药未能保护小鼠免受 MI。我们的数据表明,外泌体相关的 MFGE8 一方面增强了死细胞的调理作用,另一方面激活了吞噬信号,从而增强了凋亡细胞的去除、炎症的消退,从而促进了损伤后的有效心脏恢复。
 
7.PINK1 drives production of mtDNA-containing extracellular vesicles to promote invasiveness.
PINK1 驱动含有 mtDNA 的细胞外囊泡的产生以促进侵袭性。
[J Cell Biol] PMID:34623384
摘要:胱氨酸-谷氨酸逆向转运蛋白 xCT 支持谷胱甘肽合成程序,使癌细胞能够应对代谢压力大的微环境。上调的 xCT 与谷氨酰胺分解相结合,导致细胞外谷氨酸增加,通过激活代谢型谷氨酸受体 3 (mGluR3) 促进侵袭行为。在这里,我们展示了乳腺癌细胞中 mGluR3 的激活能够激活Rab27 依赖性细胞外囊泡 (EV) 的释放,这可以将侵袭性特征转移到“受体”肿瘤细胞。这些 EV 包含线粒体 DNA (mtDNA),它通过 PINK1 依赖性机制进行包装。我们通过激活受体细胞中的 Toll 样受体 9 来强调 mtDNA 作为侵入行为的细胞间转移所必需和足够的关键 EV 货物,这涉及增加促侵入受体的内体运输。我们提出一种 EV 介导的机制,通过该机制改变一个细胞中的细胞代谢影响其他细胞中的内体运输,是乳腺癌进展过程中亲侵袭微环境的产生和传播的关键。
 
8.Secretory autophagy-induced bladder tumour-derived extracellular vesicle secretion promotes angiogenesis by activating the TPX2-mediated phosphorylation of the AURKA-PI3K-AKT axis.
自噬诱导的膀胱肿瘤细胞外囊泡通过激活 TPX2 介导的 AURKA-PI3K-AKT 轴磷酸化促进血管生成。
[Cancer Lett] PMID:34597712
摘要:肿瘤血管生成是膀胱癌 (BCa) 进展的独立危险因素,但可行且有前景的抗血管生成靶点尚未得到充分研究。分泌自噬最近受到越来越多的关注,而在肿瘤微环境 (TME) 中的作用和执行机制仍不清楚。在此,我们发现活性组织蛋白酶 B (CTSB) 在来自四个队列的 241 名 BCa 患者的肿瘤组织和血清 EV 中上调,并且与不良预后显着相关。通过促进 NFATC2 的表达和核易位,BCa 细胞中TME饥饿 (STME) 诱导的常规自噬提高了活跃的 CTSB 水平。此外,STME 诱导的分泌自噬同时导致载有活性 CTSB (EV-CTSB) 的 LC3 偶联 EV 向 TME 的分泌显着增加。通过直接摄取 EV-CTSB,内皮细胞中增加的外源性活性 CTSB 显着激活了 TPX2 介导的 AURKA-PI3K-AKT 轴磷酸化,增加了 VEGFA 表达,并促进了血管生成。我们的研究结果不仅证实了 EV-CTSB 可以成为膀胱癌抗血管生成策略的一个有希望的靶点,而且还揭示了一种基于分泌性自噬诱导的 EV 分泌的新作用模式,这对从各个角度探索 TME 中的串扰具有启发意义。
 
9.The biology, function, and applications of exosomes in cancer.
外泌体在癌症中的生物学、功能和应用。

[Acta Pharm Sin B] PMID:34589397
摘要:外泌体是细胞衍生的纳米囊泡,直径为 30 至 150 nm,在多囊泡体与细胞表面融合后释放。 它们可以运输核酸、蛋白质和脂质以进行细胞间通讯并激活靶细胞中的信号通路。 在癌症中,外泌体可能通过调节免疫反应、阻断上皮间质转化、促进血管生成等方式参与肿瘤的生长和转移。 它们还参与了对化疗药物耐药性的发展。 液体活检中的外泌体可用作非侵入性生物标志物,用于癌症的早期检测和诊断。 由于其两亲结构,外泌体是用于癌症治疗的天然药物递送载体。
 
10.Disruption of the Blood-Brain Barrier by Extracellular Vesicles From Preeclampsia Plasma and Hypoxic Placentae: Attenuation by Magnesium Sulfate.
来自先兆子痫血浆和缺氧胎盘的细胞外囊泡破坏血脑屏障:利用硫酸镁进行治疗尝试。
[Hypertension] PMID:34601964
摘要:先兆子痫是一种与妊娠相关的内皮疾病,与心脑血管并发症有关。先兆子痫需要胎盘的存在作为其病理生理学的一部分,但该器官在脑血管并发症中的作用仍不清楚。研究表明,先兆子痫血浆中存在的循环小细胞外囊泡(也称为外泌体)可产生内皮功能障碍,但尚不清楚脑内皮细胞在血脑屏障处的功能障碍是否继发于血浆来源或胎盘-衍生的外泌体。在这项研究中,我们评估了从先兆子痫妇女 (n=12) 和正常妊娠妇女 (n=11) 以及血压正常妊娠的人类胎盘外植体 (n=6) 的血浆样本中分离出的小细胞外囊泡在体外和动物模型对血脑屏障的完整性的影响。将人源性脑内皮细胞单层暴露于先兆子痫妊娠的血浆和血浆源性小细胞外囊泡可增加通透性并降低跨内皮阻力。在缺氧胎盘衍生的小细胞外囊泡中观察到类似的结果。在所采用的模型中,用硫酸镁共同处理逆转了由血浆、血浆来源和缺氧胎盘来源的小细胞外囊泡引起的影响。因此,患有先兆子痫或缺氧胎盘的女性血浆中循环的小细胞外囊泡会破坏血脑屏障,而这可以使用硫酸镁来预防。这些发现为与先兆子痫相关的大脑并发症的病理生理学提供了新的见解。

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