【2021-35期】This Week in Extracellular Vesicles
本周hzangs在最新文献中选取了11篇分享给大家，第1篇文章介绍了基于细胞外囊泡的液体活检技术的研究进展；第2篇文章介绍了雌激素受体阳性乳腺癌溶骨性转移过程中外泌体的功能作用；第3篇文章介绍了目前细胞外囊泡体内成像追踪技术的研究进展；第8篇文章展示了重度有抑郁患者血浆中细胞外囊泡线粒体成分的异常；第11篇介绍了间充质基质细胞来源细胞外囊泡在肝脏损伤修复中的功能作用。
1.Advanced Nanotechnologies for Extracellular Vesicle-Based Liquid Biopsy.
基于细胞外囊泡的液体活检先进纳米技术。
[Adv Sci (Weinh)] PMID：34463056
摘要：细胞外囊泡 (EV) 正在成为液体活检中生物标志物的新来源，因为它们广泛存在于大多数体液中，并且能够从疾病相关细胞中装载货物。由于 EVs 在疾病诊断和治疗中的关键作用，已有大量研究为高效分离、检测和分析 EVs 做出了重大努力。此处讨论了先进 EV 检测纳米技术的最新概述。首先，介绍了基于 EV 的液体活检的几个关键挑战。然后，总结了基于物理特征、化学亲和力以及纳米结构与化学亲和力结合的 EV分离纳米技术的相关关键进展。接下来，概述了用于 EV 检测的高灵敏度传感器和用于单个 EV 检测的高级方法。随后将EV分析引入实际临床场景，突出机器学习在该领域的应用。最后，提出了开发用于细胞外囊泡检测的下一代纳米技术的未来机会。
2.Exosomal miR-19a and IBSP cooperate to induce osteolytic bone metastasis of estrogen receptor-positive breastcancer.
外泌体miR-19a和IBSP协同诱导雌激素受体阳性乳腺癌的溶骨性骨转移。
[Nat Commun] PMID：34465793
摘要：骨转移是乳腺癌的一种无法治愈的并发症。在晚期阶段，与雌激素阴性患者（<56%）相比，雌激素阳性肿瘤患者的骨转移发生率（>87%）显着更高。为了了解 ER+ 肿瘤的这种骨向性机制，并为骨转移风险高的患者确定液体活检生物标志物，本研究检查了骨向性乳腺癌细胞分泌的细胞外囊泡和细胞因子。外泌体 miR-19a 和整合素结合唾液蛋白 (IBSP) 都被发现从嗜骨性 ER+ 乳腺癌细胞中显着上调和分泌，增加了它们在患者循环中的水平。IBSP 被发现吸引破骨细胞并在骨中创造富含破骨细胞的环境，协助外泌体 miR-19a 递送至破骨细胞以诱导破骨细胞生成。我们的研究结果揭示了 ER+ 乳腺癌细胞创造有利于骨骼定植的微环境的机制。这两种分泌因子也可以作为 ER+ 乳腺癌的有效生物标志物，以预测其骨转移风险。此外，我们对天然化合物库的筛选鉴定出绿原酸是 IBSP 受体结合的有效抑制剂，可抑制 ER+ 肿瘤的骨转移，表明其可预防 ER+ 患者的骨复发。
3.The power of imaging to understand extracellular vesicle biology in vivo.
体内成像在细胞外囊泡生物学中的作用。
[Nat Methods] PMID：34446922
摘要：细胞外囊泡 (EV) 是由几乎所有细胞类型释放的纳米级脂质双层囊泡。EVs 具有多种生物活性，从在发育和体内平衡中的作用到癌症进展，这刺激了 EVs 作为疾病生物标志物和药物纳米载体的发展。然而，由于 EV 的体积小，大多数研究都依赖于从生物流体中分离出来的大量 EV 的分离和生化分析。尽管提供了信息，但这些方法并没有捕捉到 EV 释放、生物分布和对病理生理学的其他贡献的动态。实时和高分辨率显微镜技术的最新进展，结合创新的 EV 标记策略和报告系统，为在体内生理环境和单囊泡水平研究 EV 提供了新工具。在这里，我们批判性地回顾了 EV 成像的最新进展和挑战，并在我们探索 EV 生物学和治疗应用的过程中确定了紧迫、突出的问题。
4.Cell-mimicking nanodecoys neutralize SARS-CoV-2 and mitigate lung injury in a non-human primate model of COVID-19.
细胞模拟纳米诱饵中和 SARS-CoV-2 并减轻 COVID-19 非人类灵长类动物模型的肺损伤。
[Nat Nanotechnol] PMID：34140674
摘要：由严重急性呼吸系统综合症冠状病毒 2(SARS-CoV-2) 引起的 2019 年冠状病毒病(COVID-19) 已发展成为全球大流行病，迄今为止只有少数抗病毒治疗获得批准。血管紧张素转换酶 2(ACE2) 在 SARS-CoV-2 发病机制中起着重要作用，因为它允许病毒进入宿主细胞。在这里，我们展示了源自人肺球状细胞 (LSC) 的 ACE2 纳米诱饵可以结合和中和 SARS-CoV-2，并保护宿主肺细胞免受感染。在小鼠中，这些 LSC-纳米载体通过吸入疗法递送，并在递送后停留在肺部超过 72 小时。此外，吸入 LSC-nanodecoys 加速了 SARS-CoV-2 模拟物从肺部的清除，没有观察到毒性。在用活 SARS-CoV-2攻击的食蟹猴中，四剂这些通过吸入递送的纳米诱饵促进了病毒清除并减少了肺损伤。我们的结果表明，LSC-nanodecoys可以作为治疗 COVID-19 的潜在治疗剂。
5.The immunostimulatory RNA RN7SL1 enables CAR-T cells to enhance autonomous and endogenous immune function.
免疫刺激性 RNA RN7SL1 使 CAR-T 细胞能够增强自主和内源性免疫功能。
[Cell] PMID：34464586
摘要：肿瘤浸润不良、衰竭发展和抗原不足是限制嵌合抗原受体 (CAR)-T 细胞功效的常见机制。递送模式识别受体激动剂是改善免疫功能的一种策略；然而，将这些激动剂靶向免疫细胞具有挑战性，并且癌细胞中的脱靶信号可能是有害的。在这里，我们设计 CAR-T 细胞以传递 RN7SL1，这是一种激活 RIG-I/MDA5 信号的内源性 RNA。RN7SL1 促进 CAR-T 细胞的扩增和效应记忆分化。此外，RN7SL1 被部署在细胞外囊泡中并选择性地转移到免疫细胞。与其他 RNA 激动剂不同，转移的 RN7SL1 限制了骨髓源性抑制细胞 (MDSC) 的发育，减少了骨髓细胞中的 TGFB，并促进了具有共刺激特征的树突状细胞 (DC) 子集。因此，内源性效应记忆和肿瘤特异性 T 细胞也会扩增，从而排斥具有 CAR 抗原丢失的实体瘤。在改善的内源性免疫的支持下，CAR-T 细胞现在可以与 RN7SL1 共同部署肽抗原以提高疗效，即使在异源 CAR 抗原肿瘤缺乏足够的新抗原时也是如此。
6.ExoSD chips for high-purity immunomagnetic separation and high-sensitivity detection of gastric cancer cell-derived exosomes.
ExoSD芯片用于胃癌细胞来源的外泌体的高纯度免疫磁分离和高灵敏度检测。
[Biosens Bioelectron] PMID：34474280
摘要：胃癌细胞来源的外泌体作为生物标志物在非侵入性检测早期胃癌方面具有非常高的应用潜力。然而，外泌体的小尺寸（30-150 nm）导致从复杂介质（例如血浆、尿液、唾液和细胞培养上清液）中分离和检测它们的巨大挑战。在这里，我们提出了一种高度集成的外泌体分离和检测（ExoSD）芯片，以连续流动的方式从细胞培养上清液中免疫磁性分离外泌体，并以高灵敏度免疫荧光检测胃癌细胞来源的外泌体。ExoSD 芯片在 4.8 mL/h 的注射速率下实现了高外泌体回收率 (>80%) 和纯度 (>83%)。此外，基于胃癌患者（I期和II期）临床血清样本的实验结果表明，ExoSD芯片的检出率高达70%。所提出的 ExoSD 芯片已成功证明是外泌体分离和检测的前沿平台。它可以作为一个多功能平台，扩展到其他细胞来源的外泌体或细胞的分离和检测应用。
7.Exploiting Electrostatic Interaction for Highly Sensitive Detection of Tumor-Derived Extracellular Vesicles by an Electrokinetic Sensor.
利用静电相互作用通过电动传感器对肿瘤衍生的细胞外囊泡进行高灵敏度检测。
[ACS Appl Mater Interfaces] PMID：34473477
摘要：我们提出了一种提高基于流动电流的生物传感器的检测灵敏度的方法，用于小细胞外囊泡 (sEV) 的膜蛋白分析。在理论研究的支持下，实验方法利用传感器表面和目标分析物之间的静电荷对比来提高检测灵敏度。我们首先证明了使用不同化学功能化方案在 -16.0 到 -32.8 mV 范围内调节传感器表面的 zeta 电位的方法的可行性。此后，我们检查传感器表面在这个 zeta 电位范围内的灵敏度，以确定最佳功能化方案。检测限 (LOD) 在此范围内变化 2 个数量级，对于 CD9 的最佳性能达到 4.9 ×10^6 粒子/mL 的值。然后，我们使用优化的表面来分析来自非小细胞肺癌 (NSCLC) 细胞系 H1975 以及在用 EGFR 酪氨酸激酶抑制剂治疗前后来源于 NSCLC 腺癌患者胸腔积液的 sEVs 的 CD9、EGFR 和 PD-L1 表面蛋白。我们的结果显示了监测 sEV 表面 CD9、EGFR 和 PD-L1 表达的可行性，说明该方法具有良好的临床应用前景。
8.Abnormal levels of mitochondrial proteins in plasma neuronal extracellular vesicles in major depressive disorder.
重度抑郁症血浆神经元胞外囊泡线粒体蛋白水平异常。
[Mol Psychiatry] PMID：34471251
摘要：为了描述重度抑郁症(MDD)患者的神经元线粒体异常，我们对MDD患者(n = 20)在接受选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRI)治疗8周前后，从富集的血浆神经元源性细胞外囊泡(NDEVs)中提取的功能性线粒体蛋白(MPs)进行了量化。控制线粒体生物发生和许多抗氧化基因反应的NRF2、多种神经元线粒体功能的调节剂 CYPD和MFN2、LETM1、SNPH 和MY06、内膜电子传递复合物 I（亚基6）和 III（亚基 10）、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (NAD) 生成的倒数第二个酶NMNAT2、神经元线粒体代谢调节和保护因子humanin 和 12S rRNA-c 的线粒体开放阅读框 (MOTS-c) 均显着低于那些来自匹配对照 (n = 10) 的 NDEV，而促神经退行性 NADase Sterile Alpha 和含有 TIR 基序的 pr otein 1 (SARM1) 更高。转录因子 A 线粒体 (TFAM) 的基线NDEV 水平和线粒体生物发生的转录主调节因子 PPAR γ 辅激活因子-1α (PGC-1α) 在 MDD 参与者和对照之间没有差异。这些潜在的生物标志物蛋白中的一些在未经治疗的 MDD中显示出与我们在未经治疗的首发精神病中报告的变化大不相同的变化。除了复合物 I-6、NRF2 和 PGC-1α 外，所有功能类别的 MP 的 NDEV 水平在对 SSRI治疗有反应的 MDD 参与者（n = 10）中正常化，但在精神科治疗失败的参与者（n = 10）中没有正常化评估。如果更大规模的研究证实 NDEV MP 异常，它们可能成为有用的生物标志物并确定新的药物靶点。
9.Factor VIIa suppresses inflammation and barrier disruption through the release of EEVs and transfer of microRNA 10a.
因子 VIIa 通过释放 的EEV 和转移microRNA-10a 抑制炎症和屏障破坏。
[Blood] PMID：34469511
摘要：凝血蛋白酶、因子 VIIa (FVIIa) 结合内皮细胞蛋白 C 受体 (EPCR) 并通过蛋白酶激活受体 1 (PAR1) 介导的偏向信号传导诱导抗炎和内皮屏障保护反应。我们最近的研究表明FVIIa-EPCR-PAR1 轴诱导内皮细胞释放细胞外囊泡 (EV)。本研究调查了 FVIIa 释放内皮 EVs (EEVs) 的机制以及 FVIIa 释放的 EEVs 在体外和体内模型中对抗炎和血管屏障保护作用的贡献。手稿中提供的数据显示，多种信号通路调节 FVIIa 从内皮细胞中释放 EV，但ROCK 依赖性通路似乎是一个主要机制。FVIIa 释放的EEV 富含抗炎微 RNA，主要是 miR10a。FVIIa 释放的 EEV 很容易被单核细胞/巨噬细胞和内皮细胞吸收。单核细胞对 FVIIa 释放的 EEV 的摄取赋予单核细胞抗炎表型，而内皮细胞对 EEV 的摄取导致屏障保护。其他研究表明，EEVs 介导的 miR10a 向单核细胞的传递会下调 TAK1 的表达和 NF-ĸB 介导的炎症通路的激活。体内研究表明，将 FVIIa 释放的 EEV 给予野生型小鼠可减弱 LPS 诱导的血浆中炎症细胞因子增加和渗漏到重要组织中。将抗 miR10a 掺入 FVIIa 释放的 EEV 降低了FVIIa 释放的 EEV 赋予细胞保护作用的能力。向小鼠施用ROCK 抑制剂 Y27632，可显着抑制 FVIIa 将 EEV 释放到循环中，减弱 FVIIa 的细胞保护作用。总的来说，我们目前的研究揭示了 FVIIa 如何诱导细胞保护作用并与各种细胞类型交流的新见解。
10.Engineering Exosomes Endowed with Targeted Delivery of Triptolide for Malignant Melanoma Therapy.
工程化外泌体赋予雷公藤内酯靶向递送用于恶性黑色素瘤治疗。
[ACS Appl Mater Interfaces] PMID：34464081
摘要：恶性黑色素瘤被认为是侵袭性生长模式最具侵袭性的皮肤癌。雷公藤内酯 (TPL) 具有多种与癌症治疗相关的生物和药理活性。肿瘤坏死因子相关的凋亡诱导配体（TRAIL）可以通过与癌细胞上高表达的 DR5 结合来诱导癌细胞凋亡。外泌体是天然纳米材料，具有低免疫原性、无毒和优异的生物相容性，已被广泛用作各种治疗货物的新兴递送载体。在此，提出并系统研究了一种基于 TRAIL 工程外泌体 (TRAIL-Exo) 的递送系统，用于加载 TPL 用于靶向治疗恶性黑色素瘤。我们的结果表明，TRAIL-Exo/TPL可以通过体外激活外源性TRAIL通路和内源性线粒体通路来提高肿瘤靶向性，增强细胞摄取，抑制增殖、侵袭和迁移，并诱导A375细胞凋亡。此外，静脉注射 TRAIL-Exo/TPL 显着抑制了肿瘤进展并降低了 TPL 在黑色素瘤裸鼠模型中的毒性。总之，我们的研究提出了一种基于外泌体的高效药物递送纳米载体的新策略，并为开发具有协同治疗功效和靶向能力的黑色素瘤治疗有前景的方法提供了替代维度。
摘要：肝功能障碍分为急性和慢性疾病，包括一组异质的病理特征和高死亡率。肝移植仍然是大多数肝脏疾病的金标准疗法，但伴随着与供体器官短缺和终生免疫抑制治疗相关的局限性。基于间充质干/基质细胞 (MSC) 分泌的细胞外囊泡（EV；微囊泡和外泌体）肝脏治疗的新概念旨在克服这些的局限性。大量研究表明，MSCs 释放的因子可以通过旁分泌作用诱导肝脏修复和改善全身炎症。众所周知，这种旁分泌作用不仅基于细胞因子和生长因子的分泌，还基于 EV，后者调节与炎症、肝纤维化、整合素相关蛋白激酶 (ILK) 信号传导和细胞凋亡相关的通路。在此，我们旨在广泛讨论 MSC-EVs 对不同肝脏疾病、细胞和动物模型的不同影响，并解决涉及 EVs 治疗潜力的复杂分子机制。此外，我们的目标是涵盖有关 MSC-EV 中包含的分子类型的关键信息，这些分子可以在肝病的背景下有效。总之，MSC-EV介导的治疗结果有望为肝脏治疗带来一种创新的、无细胞的、非侵入性的、低免疫原性和无毒的替代策略，并提供有关肝细胞修复功能的重要新机制信息。