【2017-40期】This Week in Extracellular Vesicles
本周hzangs在最新文献中选取了8篇分享给大家。第1篇文章介绍了一种外泌体分离用的芯片，是依靠尺寸进行分离的；第2篇文章是一篇关于尿液中细胞外囊泡临床应用的前景和挑战的综述性文章；第3篇文章通过实验证实了病毒可以通过外泌体生成和释放途径来传播自己；第4篇则介绍了细胞外囊泡在骨微环境中有成骨细胞释放用于调控其他细胞这一过程，以及这一现象背后的临床应用潜力。相关文章的原文都在论坛同名贴下，需要的可以到论坛下载。
1. The Exosome Total Isolation Chip.总外泌体分离芯片。 [ACS Nano] IF=13.33 PMID：29090896
摘要：循环肿瘤细胞衍生的细胞外囊泡（EVs）已经成为识别癌症生物标志物用于早期癌症检测的潜在来源。然而，EV的临床应用迄今受到以下事实的限制：大多数EV分离方法是繁琐的，非标准化的，并且需要诸如超速离心（UC）等庞大的仪器。在这里，我们报告了一种基于尺寸的EV分离工具，称为ExoTIC（总外泌体分离芯片），其简单易用，模块化，适用于从生物体液高产率和高纯度的进行EV纯化分离。 ExoTIC的EV产量比UC高约4〜1000倍，EV衍生的蛋白质和microRNA水平之间有很好的相关性。此外，我们展示的ExoTIC是一个模块化平台，可以根据大小对不同种群的癌细胞系EV进行分类。此外，我们利用ExoTIC分离癌症患者临床样品（包括血浆，尿液和灌洗液）的细胞外囊泡，证明该设备广泛适用于癌症和其他疾病。最后，ExoTIC从小量样品中有效分离EV的能力为小动物肿瘤模型的临床前研究以及微量（10-100μL）血液的临床前EV研究开辟了途径。
PS：文章介绍了一种基于尺寸大小来分离细胞外囊泡的芯片工具，其实类似于微流控。该工具可以从少量的体液中进行高产率的细胞外囊泡分离，基于此方法进行小体积分离产率要比超速离心高。虽然有些个别的结论hzangs持保留意见，但是毕竟是一个新生技术，还是要推荐给大家了解一下。
2. Isolation and characterization of urinary extracellular vesicles: implications for biomarker discovery. 尿细胞外囊泡的分离和表征：生物标志物发现的意义。 [Nat Rev Nephrol] IF=9.46 PMID：29081510
摘要：尿液是一种有价值的诊断介质，尿液中细胞外囊泡的存在使尿液被认为是一种动态的生物活性液体。细胞外囊泡是脂质封闭的结构，可分为三类：外泌体，微囊泡（或外体）和凋亡小体。这种分类基于形成膜囊泡的机制：多泡体与质膜（外来体）的融合，直接从质膜（微泡）或从死亡细胞（凋亡小体）中出芽流出的囊泡。在其形成期间，尿液中的细胞外囊泡包含可以转移到靶细胞的各种细胞特异性组分（蛋白质，脂质和核酸）。比较研究这些不同的囊泡所需的严格性促使人们寻求其分离，纯化和表征的最佳方法。 RNA是待发现的最新的细胞外囊泡组分，作为细胞外囊泡诊疗的潜在靶标已经受到重视，令人信服的证据表明，微小RNA参与的外泌体离体操作可能用于治疗肾脏疾病。这些研究的结果促进正在建立尿细胞外囊泡作为肾脏病理生理学的介质的案例。本综述重点总结了人体尿液细胞外囊泡研究的初期结果和结论。
PS：一篇综述文章，重点介绍了尿液细胞外囊泡在临床病人研究中的进展和发现。
3. Characterization of the Quasi-Enveloped Hepatitis E Virus Particles Released by the Cellular Exosomal Pathway. 通过细胞外泌体途径释放的由外泌体样结构包裹的戊型肝炎病毒颗粒的定性分析。 [J Virol ] IF=4.61 PMID：28878075
摘要：我们以前的研究表明膜相关的戊型肝炎病毒（HEV）颗粒 - 目前被认为是“准包膜颗粒” - 在感染细胞中存在于腔内囊泡（外泌体）的多泡体中，并且HEV病毒体的释放与外泌体通路相关。在这项研究中，我们定性分析了从HEV感染的PLC / PRF / 5细胞的培养上清中纯化的外泌体。我们通过逆转录PCR（RT-PCR）和Western印迹法发现从HEV感染细胞的培养物无血清上清液中纯化的CD63-，CD9-或CD81-阳性外泌体中含有HEV RNA和病毒衣壳（ORF2）和ORF3蛋白。此外，预先不使用洗涤剂和蛋白酶处理的免疫电子显微镜显示在外泌体中存在病毒样颗粒。这些颗粒直径为39.6±1.0nm，用脂质膜覆盖。用去污剂和蛋白酶处理后，这些病毒样颗粒的直径为26.9±0.9nm，经抗HEV ORF2单克隆抗体（MAb）处理的颗粒能够被富集。外泌体中的HEV颗粒能够感染正常PLC / PRF / 5细胞，但未被抗HEV ORF2 MAb中和，而抗HEV ORF2 MAb可以有效地中和细胞培养物中的未包被的HEV颗粒。这些结果表明，通过外泌体途径释放的膜包裹的HEV颗粒与外泌体混合在一起，并且表明HEV颗粒的衣壳由类似于包膜病毒的外泌体的脂质膜单独覆盖。
PS：这篇文章报道了外泌体能够包裹病毒并用于侵染正常细胞，或者说病毒劫持了外泌体释放途径用于自己的复制和传播。之前就有文章介绍相关的情况，但这篇文章做了一个比较全面的论证，感兴趣的朋友可以读一读。
4. Osteoblast-derived extracellular vesicles are biological tools for the delivery of active molecules to bone. 成骨细胞衍生的细胞外囊泡是用于将活性分子递送至骨骼的优良生物学工具。 [J Bone Miner Res] IF=5.62 PMID：29091316
摘要：细胞外囊泡（EVs）是近年来新发现的组织稳态调节因子和细胞间通讯的一种手段。报告总结了细胞外囊泡及其货物在细胞调节中的作用，并已经尝试微调将其用于一些技术用途，但迄今为止，关于它们在骨骼生物学中的功能已知很少。为了研究EV介导的骨细胞通讯，我们从原代小鼠成骨细胞分离了EVs，并通过透射电子显微镜和流式细胞仪分析来评估膜的完整性，大小和结构。 EVs可以讲荧光染料携带至成骨细胞，单核细胞和内皮细胞。此外，成骨细胞EVs含有与供体细胞共享的mRNA。已知成骨细胞能够调节破骨细胞发生，破骨细胞存活和由破骨细胞因子Rankl的功能。 PTH处理之后Rankl在成骨细胞EV中的富集增加。这些EV具有生物活性，能够支持破骨细胞存活。从rankl - / - 成骨细胞中分离出的细胞外囊泡失去了这种促破骨细胞促进功能，表明其对Rankl的依赖性。将它们离体整合到小鼠颅盖内，并且在体内全身施用EV时，EV-穿梭的荧光染料迅速被骨头摄取。 Rankl - / - 小鼠缺乏破骨细胞，对于其特异性标记TRAcP也是阴性的。用野生型成骨细胞EVs治疗Rankl - / - 小鼠，小鼠表现为以EV密度依赖性方式诱导TRAcP阳性细胞的出现。最后，成骨细胞EV携带抗破骨细胞药物（唑来膦酸和达沙替尼）被内化可以在体外和体内抑制破骨细胞活性。我们得出结论，成骨细胞EVs参与骨细胞之间的细胞间通信，有助于Rankl前体对破骨细胞的作用和传递抗破骨细胞药物，这代表了靶向治疗递送的潜在手段。
PS：骨微环境的调节在多种疾病中发挥着重要作用，诸如骨质疏松、肿瘤骨转移、骨损伤修复等等，其中成骨细胞与其他基质细胞的相互作用又决定了疾病的状态，而RANKL的表达水平又直接影响着破骨细胞的活性。文章发现了成骨细胞可以通过细胞外囊泡传递RANKL从而影响破骨细胞的发育，完善了骨微环境中细胞间相互调节的机制。值得相关领域的朋友读一读。
5. Purification and Identification of Membrane Proteins from Urinary Extracellular Vesicles using Triton X-114 Phase Partitioning. 使用Triton X-114分相分离法从尿胞外囊泡中纯化和鉴定膜蛋白。 [J Proteome Res] IF=4.17 PMID：29090927
摘要：尿液中的细胞外囊泡（uEVs）已经成为潜在的准确反映肾脏和泌尿生殖系统疾病生物化学变化的生物标记物的来源。特征性地，uEV富含与几种与细胞功能如粘附，运输和信号传导相关的膜蛋白。因此，uEV的膜蛋白应该具有代表独特生物学特性的蛋白类别。在这项研究中，我们优化了利用Triton X-114洗涤剂分相方案分离uEV膜蛋白的方法，并进行了后续的定性分析，同时消除了尿液中最丰富的干扰蛋白Tamm-Horsfall蛋白（THP）的作用。这是第一份旨在富集和表征人尿液中存在的跨膜蛋白的报告。首先，使用“静水压过滤透析”装置（HFDa）富集uEV，然后通过透射电子显微镜（TEM）验证了富集的uEV和裂解物。使用Triton X-114相分配后，我们产生不溶性小球部分（PF），水相（AP）和去污剂相（DP），并用LC-MS / MS对其进行分析。与已发现的未经分相分离的蛋白质进行比较发现，在DP中检测到199种不同的蛋白质，从这些蛋白质组分中预测跨膜结构域（TMDs），结果表明DP比其他组分具有更多的TMDs，疏水性分析DP的GRAVY评分高于其他组分，此外，对脂质锚蛋白进行分析发现DP蛋白比其他组分具有更多的脂质锚， KEGG通路分析表明，DP相蛋白参与内吞和信号传导，与膜蛋白预期的生物学功能一致。最后，蛋白质印迹结果证实，在DP部分而不是AP中发现膜蛋白条带。总之，我们的研究验证了在uEV上使用Triton X-114相分配方案来靶向分离膜蛋白并降低样品复杂性的可能性。该方法的成功有助于检测潜在生物标志物和uEV中的药用靶标。
PS：随着研究的进展，细胞外囊泡的蛋白成分研究越来越受到关注，本文重点研究对象是尿液细胞外囊泡上的膜蛋白成分，文章研究的不是很深入，但是值得大家了解一下。
6. A total transcriptome profiling method for plasma-derived extracellular vesicles: applications for liquid biopsies. 血浆来源的细胞外囊泡总转录组概况分析方法：用于液体活组织检查。 [Sci Rep] IF=4.26 PMID：29089558
摘要：细胞外囊泡（EV）是细胞间通讯的关键介质。部分生物效应可归因于不同类型的RNA依靠细胞外囊泡进行的转移，这是有希望的诊断和预后生物标志物。在人类生物流体中发现的细胞外囊泡是开发微创分析的宝贵资源。然而，细胞外囊泡的总转录组概况仍然很大程度上是未知的。在这里，我们开发了一种新的方法，通过二代测序（NGS）从有限数量的患者衍生的临床样本中进行血浆来源细胞外囊泡总转录组分析，这使得我们能够通过一次建库即获得小RNA和长链RNA的无偏差表征数据。该方法应用于从五名健康志愿者的血浆超速离心分离的细胞外囊泡提取的RNA。我们鉴定细胞外囊泡中最丰富的RNA中有小RNA，例如tRNA，miRNA和其他多种RNA，其中有大量RNA大部分功能未知。我们还鉴定了蛋白质编码和长的非编码转录本，以及通过实验验证的环状RNA。该方法首次能够从患者衍生的微量样品中获得全部的转录组数据，因此可能能够用于研究细胞间通讯机制和鉴定生物标志物。
PS：一篇介绍微量生物体液分离细胞外囊泡中RNA同时用于小RNA和长链RNA测序的文章，方法值得了解和借鉴。
7. Bioinspired Cell-Derived Nanovesicles versus Exosomes as Drug Delivery Systems: a Cost-Effective Alternative. 作为药物递送系统的细胞来源纳米囊泡相比外泌体：低成本的替代方案。 [Sci Rep] IF=4.26 PMID：29085024
摘要：细胞衍生的纳米囊泡（CDN）是从迅速扩大的外泌体研究领域产生的，代表了一类生物敏感的药物传递系统（DDS）。然而，向临床应用的转化受限于低产率和多步骤方法分离天然分泌的外泌体。在这里，我们首先展示了一种简单快速的CDN生产方法，它通过使用旋转产生对细胞的剪切来实现，与传统的外泌体分离以及现有的CDN制备技术相比，在产量和成本效益方面具有明显的优势。获得的CDN具有较高的蛋白质产率，并且与文献中先前报道的外泌体和CDN具有相似的物理表征，蛋白质和脂质分析方面也显示出相似性。此外，我们研究了体外细胞摄取CDNs的机制和他们的体内小鼠肿瘤模型的生物分布。 CDNs在癌症小鼠模型肿瘤部位的共定位被证实，突出了CDN作为抗癌策略的潜力。总之，结果表明，CDN提供了低成本的替代外泌体作为理想的药物纳米载体的方案。
PS：这篇文章提出了一种从细胞培养物人工制备纳米囊泡的策略，并对比了这种人工制备纳米囊泡与天然外泌体的体内体外行为特征。
8. Therapeutic application of extracellular vesicles in kidney disease: promises and challenges. 细胞外囊泡在肾脏疾病中的治疗应用：前景和挑战。 [J Cell Mol Med] IF=4.94 PMID：29083099
摘要：细胞外囊泡（EV）是纳米尺寸的，从不同细胞释放的具有膜结构的囊泡。 最近的研究表明，细胞外囊泡可能通过介导肾细胞间通讯参与肾组织损伤和再生。 因此，细胞外囊泡作为治疗载体的潜在用途已经引起了研究者相当大的兴趣。 在这篇综述中，我们将讨论细胞外囊泡的基本特性及其在肾单位通信中的作用。 然后，讨论细胞外囊泡使用其天然携带生物分子作为治疗载体或作为药物载体在急性和慢性肾损伤中的应用。 最后，描述了细胞外囊泡在治疗肾脏疾病方面的观点和挑战。
PS：一篇综述，总结了细胞外囊泡在肾脏疾病方面的应用前景和挑战，相关领域的朋友可以读一读。
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