【2019-15期】This Week in Extracellular Vesicles
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1. Clinical requirements for extracellular vesicle assays.
细胞外囊泡检测的临床要求。
[J Extracell Vesicles] PMID：30949310
摘要：在过去的15年中，细胞外囊泡（EV）的科学和临床兴趣呈指数增长。由于大多数研究表明细胞外囊泡可用于诊断，预测和治疗，我们可能正处于建立细胞外囊泡测量的临床效用系统和规范的前夜，但我们如何才能实现这一目标呢？如果我们要将EV作为生物标志物引入临床实验室，则有必要提供经过充分验证的国际标准化组织（ISO）标准15189检测方法。 ISO 15189定义了医学实验室特有的质量管理体系要求，并在国际上用于确定认证。为了使临床实验室能够为EV提供认可的测试，该测定必须经过彻底的测定验证过程。该过程需要生成与定义的性能特征相关的数据，以确保测定根据其临床用户的需要进行。本评论将讨论每个定义的性能特征，以及特别影响EV分析的问题。认证对于所有临床实验室来说越来越重要，实现这一目标所需的标准变得越来越严格。因此，随着公司寻求开发最佳检测方法来检测细胞外囊泡及其临床应用的分子内容，随着我们迅速朝着在疾病的诊断和监测中提供EV分析的目标迈进，我们应该及时强调对疾病的诊断和监测的要求。临床认可此类检测。必须考虑这些参数，以确保我们开发出最高质量的检测方法，并最终为患者带来最佳结果。
PS：细胞外囊泡应用于临床还有一段路要走，但是在未来细胞外囊泡如何应用于临床，如何确定标准是目前可以开始讨论的问题。这篇发在JEV上的讨论文章对未来细胞外囊泡应用临床时应当遵循的标准以及应当注意的问题进行了探讨分析。
2. Transfer of Functional Cargo in Exomeres.
外泌颗粒转运功能性货物。
[Cell Rep] IF=8.032 PMID：30956133
摘要：外泌颗粒是最近发现的一种细胞外纳米颗粒，没有已知的生物学功能。在本文中，我们描述了一种简单的基于超速离心的方法，用于外泌体中分离外泌颗粒。外泌颗粒富含Argonaute 1-3和淀粉样蛋白前体蛋白。我们鉴定了由两种货物介导的外泌颗粒的不同功能，β-半乳糖苷α2,6-唾液酸转移酶1（ST6Gal-1），α2,6-唾液酸化N-聚糖，以及EGFR配体，双调蛋白（AREG）。外泌颗粒的功能性ST6Gal-1可以转移到细胞中，导致受体细胞表面蛋白（包括β1-整联蛋白）的高度唾液酸化。含有AREG的外泌颗粒在受体细胞中引起延长的EGFR和下游信号传导，调节正常肠类器官中的EGFR运输，并显着增强结肠肿瘤类器官的生长。该研究提供了一种简化的外泌颗粒分离方法，并证明外泌颗粒包含并可以转移功能性货物。这些发现强调了纳米粒子的异质性，并提示我们应加速确定外泌颗粒的组成和生物学功能。
PS：外泌颗粒是David Lyden之前的文章中报道发现的一种新的细胞外纳米颗粒结构。Lyden的研究并没有对外泌颗粒进行功能学报道。这篇文章介绍了外泌颗粒的一个功能。
3. KIBRA controls exosome secretion via inhibiting the proteasomal degradation of Rab27a.
KIBRA通过抑制Rab27a的蛋白酶体降解来控制外泌体分泌。
[Nat Commun] IF=12.353 PMID：30967557
摘要：外泌体是在多泡体（MVB）与质膜（PM）融合后从细胞释放的纳米膜囊泡，并且在细胞间通讯和许多生物过程中起重要作用。然而，调节外泌体分泌的分子机制仍然知之甚少。在这里，我们将KIBRA识别为稳定Rab27a的衔接子样蛋白，后者反过来控制体外和体内的外泌体分泌。神经元和足细胞系中KIBRA的敲低或过表达分别导致外泌体分泌的减少或增加，并且KIBRA消耗增加MVB大小和数量。比较KIBRA敲除和野生型小鼠脑之间的蛋白质谱显示显着降低的Rab27a，而Rab27a是一种调节MVB-PM对接的小GTP酶。 Rab27a通过与KIBRA相互作用而稳定，KIBRA通过泛素 - 蛋白酶体途径阻止Rab27a泛素化和降解。总之，我们研究发现KIBRA通过抑制Rab27a的蛋白酶体降解来控制外泌体分泌。
PS：外泌体功能的研究报道相对比较常见，但是近年关于外泌体形成、释放方面的研究报道较少。这主要因为筛选相关基因对于很多实验室来说存在一定的难度，另一方面也是由于目前人们对这一领域不够重视。这篇文章主要报道了一个调控外泌体释放的基因KIBRA。具体的作用机制是KIBRA通过抑制Rab27a的泛素化修饰来稳定Rab27a，最终促进外泌体的形成和释放。更多内容请关注往期推文Nature子刊：山东省立医院研究发现调控外泌体分泌的Rab27a上游调控蛋白KIBRA
4. A Sensitive Aptasensor Based on a Hemin/G-Quadruplex-Assisted Signal Amplification Strategy for Electrochemical Detection of Gastric Cancer Exosomes.
基于Hemin / G-Quadruplex辅助信号放大策略的敏感性适体传感器用于胃癌外泌体的电化学检测。
[Small] IF=9.598 PMID：30963720
摘要：新出现的证据表明，源自胃癌细胞的外泌体通过调节肿瘤微环境增强肿瘤迁移和侵袭。然而，由于技术和生物学的挑战，检测癌症特异性外泌体仍然是一个主要问题。报道的大多数方法无法在正常外泌体的背景中有效检测肿瘤来源的外泌体。本文中，提出了一种无标记的电化学适体传感器，用于胃癌外泌体的特异性检测。该平台含有抗CD63抗体修饰的金电极和胃癌外泌体特异性适体。适体与引物序列连接，该引物序列与G-四链体环形模板互补。靶外泌体的存在可以触发滚环扩增并产生多个G-四链体单元。这种DNAzyme的辣根过氧化物酶可以催化H2O2的还原并产生电化学信号。该适体传感器对胃癌外泌体具有高选择性和灵敏度，检测限为9.54×10^2 mL-1，线性响应范围为4.8×10^3~4.8×10^6个外泌体/毫升。因此，该电化学适体传感器有望成为胃癌早期诊断的有用工具。
PS：外泌体的检测方法目前还是多种多样的，其实很多都处于研发雏形阶段。这篇文章介绍了一种策略，用到的是目前比较火的核酸聚合酶信号放大系统。更多内容请关注往期推文东南大学：基于Hemin / G-Quadruplex辅助信号放大系统的适体传感器用于胃癌外泌体的电化学检测
5. Stem cell proliferation is induced by apoptotic bodies from dying cells during epithelial tissue maintenance.
在上皮组织维持期间，来自垂死细胞的凋亡小体诱导干细胞增殖。
[Nat Commun] IF=12.353 PMID：30837472
摘要：上皮组织需要移除和替换受损细胞以维持功能性屏障。垂死细胞提供可以影响周围细胞增殖的指导性线索，但这些信号如何传递给其健康的邻居以控制组织稳态期间的细胞行为仍然知之甚少。在这里，我们研究发现垂死细胞与相邻干细胞通过胱天蛋白酶依赖性生产含有Wnt8a的凋亡小体驱动活上皮细胞的细胞更新。基底干细胞吞噬凋亡小体，激活Wnt信号传导，并被刺激分裂以维持组织范围的细胞数量。抑制细胞死亡或Wnt信号传导消除了凋亡诱导的细胞分裂，而Wnt8a的过表达与诱导的细胞死亡相结合导致干细胞群的扩增。我们得出结论，摄入凋亡小体代表了一种将死亡和分裂联系起来的调节机制，以维持整体干细胞数量和上皮组织稳态。
PS：这是一篇关于凋亡小体的报道。研究发现上皮组织细胞凋亡产生的凋亡小体能够促进肝细胞增殖。这一发现解释了上皮组织维持稳态的一种机制。
6. Extracellular vesicles in autoimmune vasculitis - Little dirts light the fire in blood vessels.
自身免疫性血管炎中的细胞外囊泡 - 血管中的燎原星火。
[Autoimmun Rev] IF=8.745 PMID：30959208
摘要：全身性血管炎是多种自身免疫性疾病的概称，其特征在于血管壁的炎症，伴有深度疼痛和灼痛。他们的潜在病因和病理生理学仍然知之甚少。胞外囊泡（EV），包括外泌体，微泡（MVS），和凋亡小体，是细胞活化过程中或当细胞经历程序性细胞死亡时释放的膜囊泡结构。虽然EV被认为是细胞来源的“粉尘”，但因为它们含有生物活性分子，如蛋白质，脂质，核酸或多分子复合物，现在它们被发现具有强大的活性。通过将生物活性分子从其亲代细胞递送至受体细胞，EV可以作为细胞间通信的新型介质。早期的研究主要集中在从膜表面出芽的MV。最近的研究表明，EV也可携带来自细胞质或甚至来自其亲代细胞核的分子，并且这些EV可携带自身抗原并且在血管炎中是重要的。EV可以通过他们的潜在致病性参与炎症，自身免疫反应，促凝，内皮功能障碍/损伤，血管生成和内膜增生等在脉管炎中发挥重要作用。 EV还被用作诊断用途或疾病严重性监测的特定生物标志物。在这篇综述中，我们致力于EV生物学方面最相关的血管炎的发病机制，讨论了他们的观点见解，并总结了在血管炎EV相关研究存在的文献。
PS：自身免疫病中细胞外囊泡相关的报道不少，但是相关的综述见的不多，很不方便学习。这篇文章对自身免疫性血管炎领域内细胞外囊泡的相关研究进行了汇总，感兴趣的朋友可以找来读读。
7. Reversal of Osteoporotic Activity by Endothelial Cell-Secreted Bone-Targeting and Biocompatible Exosomes.
内皮细胞分泌生物相容的的骨靶向性外泌体逆转骨质疏松。
[Nano Lett] IF=12.08 PMID：30968694
摘要：外泌体，是一种细胞外囊泡（EV），是天然存在的，生物相容的生物活性纳米颗粒，直径范围为40至150nm。骨分泌的外泌体在骨稳态中起重要作用，其中断可导致诸如骨质疏松症，类风湿性关节炎和骨硬化病等疾病。尽管最近已经认识到血管和骨稳态之间的关系，但血管内皮细胞（EC）分泌的外泌体（EC-Exos）在骨稳态中的作用尚不清楚。在这里，我们发现EC-Exos显示出比成骨细胞衍生的外泌体或骨髓间充质干细胞衍生的外泌体更有效的骨靶向性。我们还发现EC-Exos可以被骨髓衍生的巨噬细胞（BMM）内化以改变它们的形态。 EC-Exos可以在体外抑制破骨细胞活性并在卵巢切除小鼠模型中抑制骨质疏松症。外泌体miRNA的测序显示miR-155在EC-Exos处理的BMM中高度表达。 EC-Exos中的miR-155水平远高于BMM和EC中的miR-155水平，表明miR-155是EC衍生的囊泡的内源性货物。阻断BMM miR-155水平逆转了EC-Exos对破骨细胞诱导的抑制，这证明了外泌体miR-155可能具有抗骨质疏松症的治疗潜力。总之，我们的研究结果表明，EC-Exos可用作骨靶向和无毒纳米药物，用于治疗骨吸收障碍。
PS：细胞来源的外泌体对特定细胞的影响是比较常见的外泌体相关研究报道。这篇文章的一个亮点在于他们发现内皮细胞来源的外泌体相较于成骨细胞来源的外泌体具有更强的骨靶向性。
8. Imaging flow cytometry facilitates multiparametric characterization of extracellular vesicles in malignant brain tumours.
成像流式细胞术有助于恶性脑肿瘤中细胞外囊泡的多参数表征。
[J Extracell Vesicles] PMID：30949309
摘要：细胞能够释放异质性的纳米尺寸囊泡，例如源于胞内体的外泌体和质膜出芽形成的微囊泡，这些囊泡通常称为细胞外囊泡（EV）。 EV因其在哺乳动物生理学和疾病发病机理中的重要作用而闻名，并为癌症患者提供潜在的生物标志物来源。由于尺寸小，单一EV分析在技术上具有很高的挑战性。通常使用蛋白质印迹或基于微珠的流式细胞术或通过纳米颗粒跟踪分析的有限参数批量分析EV。在这里，我们证明成像流式细胞仪（IFCM）是一种强大的多参数技术，可以分析单个EV和区分不同的EV亚群。我们使用IFCM分析来自人和鼠细胞培养物以及血浆样品的EV的四跨膜蛋白（CD9，CD63，CD81）表面谱。具有特定四跨膜蛋白谱的EV亚群的存在表明EV介导的细胞应答受到严格调节并且依赖于细胞环境。我们进一步证明具有双阳性四跨膜蛋白表达（CD63 + / CD81 +）的EV富含于癌细胞系和患者血浆样品。此外，我们使用IFCM检测脑内胶质瘤的小鼠模型血液中的肿瘤特异性GFP标记的EV并取得成功，表明该技术允许前所未有的疾病建模。总之，我们的研究根据其标记谱强调了EV的异质性和适应性，并证明IFCM不仅在体外而且在单个EV水平的患者血浆中能够实现EV的多参数表型分析，具有未来功能研究的潜力和临床相关的应用。
PS：对于细胞外囊泡的表征，目前通常使用的是免疫印迹、电镜和粒径分析三种方法共同分析。通过每一种实验来证明细胞外囊泡的一部分特性，三种实验相互印证来表征细胞外囊泡的特性。这篇文章提出了使用特定的可成像流式细胞仪进行相应的多指标表征，同时检测表面蛋白、粒径和形态。特别声明：该文章部分作者和相应公司存在利益关系并已在论文中声明。
9. Optimisation of imaging flow cytometry for the analysis of single extracellular vesicles by using fluorescence-tagged vesicles as biological reference material.
利用荧光标记囊泡作为生物学参考材料，优化成像流式细胞仪分析单个细胞外囊泡。
[J Extracell Vesicles] PMID：30949308
摘要：细胞外囊泡（EV）介导正常和病理生理条件下的靶向细胞相互作用，并且越来越多地被认为是潜在的生物标志物，治疗剂和药物递送载体。基于它们的大小和生物发生，EV被分类为外泌体，微泡和凋亡小体。由于尺寸范围重叠和缺乏特定标记，这些类别尚无法通过实验区分。目前，本领域的主要挑战是定义适合于解决EV异质性的稳健且敏感的技术平台，尤其是对于直径低于200nm的小型EV（sEV），即较小的微泡和外泌体。大多数常规流式细胞仪不适用于检测小于300nm的颗粒，并且定义的参考材料的可用性差妨碍了sEV分析方案的验证。根据初步报告，成像流式细胞仪（IFCM）可用于表征较大的EV，我们旨在研究其对sEV表征的可用性。本研究旨在确定最佳样品制备和仪器设置，以证明该技术用于检测单个sEV的效用。通过使用CD63eGFP标记的sEV作为生物参考材料，我们能够在Amnis Image StreamX MkII仪器上定义和优化IFCM采集和分析参数，以检测单个sEV。此外，使用抗体标记方法，我们显示IFCM有助于在分离的EV中以及未处理的含EV样品中对不同EV和sEV亚群的稳健检测。我们的结果表明，荧光标记的sEV作为生物参考材料对于优化基于荧光的sEV分析方法非常有用。最后，我们认为IFCM将有助于显着提高我们以严格和可重复的方式评估EV异质性，并有助于鉴定sEV的特定亚群作为各种疾病中的有用生物标志物。
PS：文章研究了成像流式细胞仪用于sEV异质性研究的可行性。特别声明：该文章部分作者和相应公司存在利益关系并已在论文中声明。
10. Suppression of Exosomal PD-L1 Induces Systemic Anti-tumor Immunity and Memory.
抑制外泌体PD-L1可以诱导系统性抗肿瘤免疫和免疫记忆。
[Cell] IF=31.398 PMID：30951669