【2021-18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篇文章介绍了利用细胞外囊泡监测乳腺癌治疗反应的方法；第2篇文章研究了肥大细胞增多症中细胞外囊泡对成骨细胞的抑制作用；第3篇文章分析了不同的加载药物策略对药物加载效率及细胞外囊泡功能的影响；第8篇文章介绍了在肿瘤中Caveolin-1参与hnRNPK调控miRNA进入细胞外囊泡的过程。1.Protein analysis of extracellular vesicles to monitor and predict therapeutic response in metastatic breast cancer.
细胞外囊泡的蛋白质分析，以监测和预测转移性乳腺癌的治疗反应。
[Nat Commun ] IF=12.121 PMID：33953198摘要：循环的细胞外囊泡（EVs）的分子谱分析提供了一种有希望的无创手段来诊断，监测和预测转移性乳腺癌（MBC）的病程。但是，EV蛋白标志物的分析已被外周血中可溶性蛋白对应物的存在所混淆。在这里，我们使用快速，灵敏和低成本的热泳适体传感器（TAS）来分析血浆EV的癌症相关蛋白谱，而不会有可溶性蛋白干扰。我们显示，EV标志物（八个EV蛋白标记的加权总和）对于MBC，非转移性乳腺癌（NMBC）和健康捐献者（HD）的辨别具有很高的准确性（91.1％）。对于正在接受治疗的MBC患者，EV标志物可以在训练，验证和前瞻性队列中准确监测治疗反应，并且可以作为MBC患者无进展生存的独立预后因素。总之，这项工作突出了细胞外囊泡在MBC管理中的潜在临床实用性。2.Mastocytosis-derived extracellular vesicles deliver miR-23a and miR-30a into pre-osteoblasts and prevent osteoblastogenesis and bone formation.
源自肥大细胞增多症的细胞外囊泡将miR-23a和miR-30a输送到成骨细胞前体，并阻止成骨细胞生成和骨形成。
[Nat Commun ] IF=12.121 PMID：33953168摘要：全身性肥大细胞增多症（SM）伴有肥大细胞浸润在骨髓中的患者经常发生骨质疏松症和其他骨病表现，尽管对骨病背后的机制仍知之甚少。我们发现肿瘤性肥大细胞释放并存在于SM患者血清中的细胞外囊泡（EVs）阻止了培养物中成骨细胞的分化和矿化，当注入小鼠体内时，它们会减少成骨细胞标志物和小梁骨的表达体积和微架构。我们证明，miRNA-30a和miRNA-23a在SM-EV和肿瘤性肥大细胞衍生的EV中增加，可通过抑制RUNX2和SMAD1/ 5（成骨作用的重要驱动因子）的表达来减弱成骨细胞的成熟。因此，SM-EV携带并传递表观遗传干扰骨形成的miRNA，并有助于减少SM中的骨量。这些发现还暗示了用于治疗肥大细胞增生性疾病中的骨病的新方法的可能性。3.Encapsulation of Hydrophilic Compounds in Small Extracellular Vesicles: Loading Capacity and Impact on Vesicle Functions.
亲水性化合物在小细胞外囊泡中的包封：载量和对囊泡功能的影响。
[Adv Healthc Mater] IF=7.367 PMID：33951319摘要：在细胞间通讯中的天然功能使细胞外囊泡（EV）在药物递送应用中极具吸引力。但是，目前尚未充分探究结合生物医学目的的亲水性低分子量药物的本发明方法的装载效率，因为这些方法可能对内在结构和生物囊泡特性产生影响。在这里，利用不同的方法将亲水性非膜可渗透性化合物掺入干细胞衍生的小型EV中，并评估了不同加载过程后的囊泡特性。当面对面比较几种方法时，负载量以皂甙≤超声处理<融合<冻融≤渗透压的顺序增加。有趣的是，小型EV的结构和生物学功能取决于所应用的封装工艺，其功能特性在很大程度上发生了变化。因此，清楚地表明了包括其他特征参数以探测小型EV的生物学功能改变的重要性。在这里，冻融，特别是渗透压休克已被证明是用于EV加载的最合适的方法，因为它们实现了高药物封装，并且保留了所研究的结构和生物囊泡特性。4.Huntington's disease mice and human brain tissue exhibit increased G3BP1 granules and TDP43 mislocalization.
亨廷顿舞蹈病小鼠和人脑组织显示G3BP1颗粒增加和TDP43定位错误。
[J Clin Invest] IF=11.864 PMID：33945510摘要：与神经退行性疾病相关的慢性细胞应激可导致应激颗粒（SG）结构的持久存在，这种结构是响应细胞应激而形成的无膜细胞器。在亨廷顿氏病（HD）中，突变型亨廷顿蛋白的慢性表达产生各种形式的细胞应激，包括未折叠的蛋白质反应和氧化应激的激活。然而，尚未确定SGs是否是HD神经病理学的特征。我们检查了HD患者脑脊液（CSF）中存在的细胞外囊泡（EV）的miRNA组成，并显示了其目标mRNA的一个子集在HD患者的前额叶皮层中差异表达。在这些靶标中，SG组分富集，包括SG成核Ras GTPase激活蛋白结合蛋白1（G3BP1）。我们研究了G3BP1的定位和水平，发现R6 / 2转基因小鼠的皮质和海马中以及HD患者大脑的上额皮质中G3BP1阳性颗粒的密度显着增加。有趣的是，我们还观察到SG相关的TAR DNA结合蛋白43（TDP43），一种核RNA / DNA结合蛋白，被错误地定位在G3BP1颗粒阳性HD皮质神经元的细胞质中。这些发现表明，G3BP1 SG动力学可能在HD的病理生理中起作用。5.Platelets and extracellular vesicles and their cross-talk with cancer.
血小板和细胞外囊泡及其与癌症的相互作用。
[Blood] IF=17.543s PMID：33940593摘要：通过与癌细胞的直接相互作用以及血小板释放介导的长期间接相互作用，血小板在癌症进展中起着重要而又多样的作用，这一点在本综述系列中都有详细介绍。从活化的血小板释放的微囊泡（MV，也称为微粒）已成为血小板与癌关系的主要贡献者。血小板衍生的MV（PMV）与癌细胞的相互作用可通过多种机制促进疾病进展，但PMV还具有抗肿瘤功能。这种复杂的关系源于PMV与肿瘤微环境中的癌细胞以及未转化细胞结合以及将血小板衍生的内含物转移至靶细胞的能力，每一种均具有刺激或调节作用。MV是异质大小的细胞外囊泡，直径在100 nm到1 µm之间，由活细胞通过质膜向外发芽而脱落，以明显的随机方式捕获局部胞浆内容物。因此，PMV由脂质双层包裹，脂质双层包含表面蛋白和脂质，脂质反映血小板外部特征，其内部成分包括血小板衍生的成熟mRNA和pre-mRNA，microRNA（miRNA）和其他非编码RNA，蛋白质，第二信使和线粒体。这些元素中的每一个都参与癌症中已建立的和假定的PMV功能。此外，由于PMV在凝血和血栓形成中的作用以及与炎症细胞的相互作用，它们也有助于癌症合并症的发生。然而，在癌症中将PMV的影响与血小板的影响分开仍然是一个主要障碍（图1）。这篇综述将总结我们对PMV在癌症和癌症合并症的发生和发展中的复杂作用的新兴理解。6.Ciliary extracellular vesicles are distinct from the cytosolic extracellular vesicles.
纤毛来源细胞外囊泡不同于胞质来源细胞外囊泡。
[J Extracell Vesicles] IF=14.976 PMID：33936569摘要：细胞外囊泡（EVs）是细胞衍生的膜囊泡，被释放到细胞外空间。细胞外囊泡封装关键蛋白并介导细胞间信号通路。近来，已经显示原发纤毛在流体剪切流下释放EV，但是从未鉴定出包封在这些囊泡中的蛋白质。原发性纤毛是从几乎所有人类细胞的根尖表面突出的机械感觉细胞器。原发纤毛还充当信号通路的隔室，它们的缺陷与广泛的人类遗传性疾病（称为纤毛病）有关。为了更好地理解纤毛病的机制，必须了解不同来源的细胞外囊泡（纤毛与细胞质）的独特蛋白质谱。在这里，我们使用流体剪切流，然后通过常规的EV分离方法，从纤毛野生型（WT）和非纤毛IFT88敲除（KO）小鼠内皮细胞中分离出EV。WT和KO隔离的细胞外囊泡具有独特的尺寸。使用串联质谱液相色谱（LC-MS-MS）和蛋白质组学比较分析研究了EV蛋白质含量的差异，这使我们能够分别对来自WT和KO的纤毛EV和胞质EV之间的蛋白质进行分类。WT细胞外囊泡中总共表达了79种特有蛋白质，KO细胞外囊泡中则有145种蛋白质，两种细胞外囊泡中都表达的蛋白有524种。我们的生物信息学分析揭示了WT和KO细胞外囊泡之间存在29％的不同蛋白类别和75％的不同信号通路。根据我们的统计分析和体外研究，我们分别鉴定了NADPH-细胞色素P450还原酶（POR）和CD166抗原（CD166）作为纤毛和胞质EV的潜在生物标记。我们的蛋白质-蛋白质相互作用网络分析表明，POR与已建立的或强烈的纤毛病基因候选物相互作用，但CD166却不相互作用。该报告显示了纤毛分泌的细胞外囊泡与胞质溶胶之间的独特差异。这些结果对于增进我们对人类遗传疾病的理解将是重要的。7.Nanoalgosomes: Introducing extracellular vesicles produced by microalgae.
藻纳米体（Nanoalgosomes）：介绍微藻产生的细胞外囊泡。
[J Extracell Vesicles] IF=14.976 PMID：33936568摘要：通过细胞外囊泡（EVs）进行的细胞，生物间和跨界交流在基础科学中得到了深入研究，对各种生物技术应用都有很高的期望。细胞外囊泡本质上具有药物输送工具的许多属性。在过去的几年中，除了对细胞生物学的影响外，细胞外囊泡领域的学术和工业兴趣也在增加。微藻构成了生物活性化合物的可持续和可再生来源，具有多种行业应用，包括保健补品，化妆品和食品成分的配制。在这里，我们描述了一种新发现的源自微藻的EV亚型，我们将其称为藻纳米体（Nanoalgosomes）。我们使用微分超速离心或切向流分馏法，从微藻菌株的培养物中分离了这些细胞外纳米体，包括海洋光合绿藻Tetraselmis chuii，并着眼于纳米级小型细胞外囊泡（sEVs）。我们探索了不同的生化和物理特性，并且我们证明了纳米体被哺乳动物细胞系有效吸收，证实了细胞外囊泡的跨界交流潜力。这是来自微藻的此类膜状纳米囊泡的首次详细描述。对于从其他生物中分离出来的细胞外囊泡，纳米藻类具有一些优势，因为微藻类是可再生和可持续的天然来源，就纳米藻类的生产而言，它很容易扩展。8.Caveolin-1-driven membrane remodelling regulates hnRNPK-mediated exosomal microRNA sorting in cancer.
Caveolin-1驱动的膜重塑调节癌症中hnRNPK介导的外泌体microRNA分选。
[Clin Transl Med] IF=7.919 PMID：33931969摘要：小窝蛋白在癌症的发展和进程中发挥着不同的作用。在前列腺癌中，非肺泡小窝蛋白-1（CAV1）促进转移，而CAVIN1减弱CAV1诱导的转移。在这里，我们揭示了一种新颖的机制，CAV1能够将具有转移促进作用的microRNA选择性加载到外泌体。我们确定hnRNPK为CAV1调控的microRNA结合蛋白。在缺少CAVIN1的情况下，非肺泡CAV1会驱动hnRPNK定位到多囊泡体（MVB），募集含AsUGnA基序的miRNA，并导致它们在外泌体内释放。该过程取决于膜的脂类环境。与在骨转移中的作用一致，前列腺癌PC3细胞中hnRNPK的敲除消除了PC3细胞外囊泡（EV）诱导破骨细胞形成的能力，而转移性前列腺癌和结直肠癌中的体液EV hnRNPK升高。综上所述，这些结果支持了由CAV1驱动的hnRNPK和相关miRNA在转移中由膜脂环境调节的hnRNPK和相关miRNA的外泌体释放的新型泛癌机制。9.Epithelial exosomal contactin-1 promotes monocyte-derived dendritic cells-dominant T cell responses in asthma.
上皮来源外泌体contactin-1促进哮喘中单核细胞衍生的树突状细胞为主的T细胞反应。
[J Allergy Clin Immunol] IF=10.228 PMID：33957164摘要：外泌体已经成为细胞间通信中至关重要的参与者。然而，气道上皮细胞（AECs）产生的外泌体是否参与哮喘的发展尚不清楚。表征AEC分泌的外泌体和可能在树突状细胞（DC）占主导地位的气道过敏模型中对AEC的外泌体的促炎作用做出贡献的潜在功能蛋白，并确认其在哮喘患者中的临床意义。小鼠接受了由房尘螨（HDM）刺激的AEC（HDM-AECs-EXO）或由HDM和/或contactin-1（CNTN1）引发的单核细胞衍生DC（moDC）衍生的外泌体。肺中DC的数量通过流式细胞仪（FCM）确定。进行了纯化的HDM-AECs-EXO的蛋白质组学分析。设计CNTN1-siRNA来探测其在气道过敏中的作用，并使用γ-分泌酶抑制剂（GSI）来确定Notch途径的参与。HDM-AECs-EXO促进了细胞培养物中和小鼠中moDC的募集，增殖，迁移和激活。外泌体中的CNTN1是哮喘病理学的关键因素。RNAi介导的沉默和药物抑制剂将Notch2受体表征为中继CNTN1信号以激活Th2 / Th17免疫应答的必要条件。哮喘患者的研究也支持在细胞和小鼠模型中观察到的CNTN1-Notch2轴。这些发现揭示了CNTN1在通过外泌体分泌介导的哮喘发病机制中的新作用，表明了治疗过敏性气道炎症的潜在策略。10.Cyclin D2 Overexpression Enhancesthe Efficacy of Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Cardiomyocytes for Myocardial Repair in a Swine Model of Myocardial Infarction.
细胞周期蛋白D2的过表达增强了人类诱导多能干细胞衍生的心肌细胞在心肌梗塞猪模型中进行心肌修复的功效。
[Circulation ] IF=23.603 PMID：33951921摘要：具有正常或上调CCND2表达水平的人诱导性多能干细胞（hiPSC）分化为心肌细胞（分别为CCND2WTCM或CCND2OECM），并注射到梗死的猪心脏中。通过左前降支冠状动脉闭塞60分钟诱发急性心肌梗塞（AMI）。再灌注后，立即在梗死边界区域周围注入CCND2WTCM或CCND2OECM（每个3×10^7个细胞）或等体积的输送工具。植入的CCND2OECM数量超过了植入的CCND2WTCM的6到8倍，从植入后的1周增加到4周。与使用CCND2WTCM或递送载体进行治疗相比，CCND2OECM的给药显着改善了左心室功能，如磁共振成像（MRI）所示。根据治疗心脏的组织学分析，这与梗死面积减少，纤维化，心室肥大，CM细胞凋亡以及血管密度和动脉密度增加有关。与CCND2WTCM处理的猪相比，CCND2OECM处理的猪的CM中细胞增殖标志物（例如Ki67，磷酸化的组蛋白3 [PH3]和Aurora激酶B [Aurora B]）的表达也显着上调。培养的hiPSC-CM中，用从CCND2OECM（CCND2OEExos）分离的外泌体处理后，其细胞增殖率和耐缺氧性显着高于从CCND2WTCM（CCND2WTExos）中分离出的外泌体。正如我们的研究所证明的，CCND2OEExos还可以促进出生后大鼠和成年小鼠心肌细胞的增殖活性。对CCND2OEExos与CCND2WTExos进行的大量miRNA测序分析确定了分别显着上调和下调的206和91个miRNA。基因本体论（GO）富集分析发现了来自各种功能类别和途径的miRNA的表达谱存在显着差异，包括与细胞周期检查点（G2 / M和G1 / S转换）或胞质分裂机制有关的miRNA。我们已经证明，在大型哺乳动物急性心肌梗塞（AMI）模型中，CCND2OECMs的增强效力可促进移植物和受体组织中的心肌细胞增殖。这些结果表明，CCND2OECMs的移植可能是修复梗死心脏的潜在治疗策略。
