國自然熱點(diǎn)——外泌體在腫瘤、心血管等疾病研究中的應(yīng)用進(jìn)展盤點(diǎn)

外泌體是由大多數(shù)真核細(xì)胞分泌的微小膜泡，直徑為30~150 nm，呈茶托狀，由質(zhì)膜的內(nèi)向褶皺產(chǎn)生，并通過多泡體與質(zhì)膜融合從細(xì)胞中分泌出來[1]。它們存在于多種不同的生物液體中，如尿液、血液、羊水、母乳、惡性腹水和細(xì)胞培養(yǎng)上清液等，同時也存在于組織樣本中。像細(xì)胞一樣，外泌體中含有豐富的內(nèi)容物包括蛋白質(zhì)、脂類、糖類和核酸（如DNA、mRNA、miRNA和lncRNA等）。外泌體的不同來源決定了其組成的差異，這也反映了宿主細(xì)胞的生理狀態(tài)和功能。大量研究表面外泌體參與神經(jīng)元通訊、抗原呈遞、免疫應(yīng)答、器官發(fā)育等多種重要生理過程，也參與癌癥發(fā)展、心血管疾病、炎癥反應(yīng)、病毒感染和朊病毒傳播等病理過程[2]。

 

圖1 外泌體結(jié)構(gòu)圖

 

應(yīng)用一：外泌體與腫瘤發(fā)展

文章題目：Secreted phospholipase A2 modifies extracellular vesicles and accelerates B cell lymphoma

發(fā)表期刊：Cell metabolism

影響因子：29

發(fā)表時間：2022-03-15

研究內(nèi)容：外泌體等細(xì)胞外囊泡（EVs）主要通過轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白質(zhì)和miRNA而充當(dāng)細(xì)胞間的通訊介質(zhì)。本研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)淋巴瘤源性的EV的促瘤作用是通過分泌型磷脂酶A2驅(qū)動的脂質(zhì)代謝而增強(qiáng)的。Epstein-Barr病毒(EBV)淋巴瘤巨噬細(xì)胞誘導(dǎo)sPLA2水解EV磷脂，增加脂肪酸、溶血磷脂及其代謝產(chǎn)物的產(chǎn)生。sPLA2處理的EV體積更小且自聚集，表現(xiàn)出更好的攝取，并增加了腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞的細(xì)胞因子表達(dá)和脂質(zhì)介質(zhì)信號。在EBV感染的人源化小鼠中，內(nèi)源性sPLA2的藥理學(xué)抑制了淋巴瘤的生長，而用sPLA2修飾的EV治療則逆轉(zhuǎn)了這種表型。此外，sPLA2在人B細(xì)胞淋巴瘤中的表達(dá)與患者生存率呈負(fù)相關(guān)�？傊�，.研究人員分別在體外和體內(nèi)證明了sPLA2介導(dǎo)的EV修飾可能促進(jìn)了腫瘤的發(fā)生發(fā)展，為sPLA2在淋巴瘤發(fā)生中的作用提供了新的見解。

 

圖2 分泌型磷脂酶A2通過水解細(xì)胞外囊泡促進(jìn)淋巴瘤生長作用機(jī)制

 

應(yīng)用二：外泌體與心血管疾病

文章題目：Exosomes from nicotine-stimulated macrophages accelerate atherosclerosis through miR-21-3p/PTEN-mediated VSMC migration and proliferation

發(fā)表期刊：Theranostics

影響因子：12.4

發(fā)表時間：2019-09-21

研究內(nèi)容：在動脈粥樣硬化的發(fā)展過程中，巨噬細(xì)胞分泌調(diào)節(jié)血管平滑肌細(xì)胞(VSMCs)的外泌體;然而，尼古丁，香煙的主要成分，是否可以在動脈粥樣硬化的背景下調(diào)節(jié)這種表達(dá)，仍有待進(jìn)一步研究。在本研究中，研究者假設(shè)尼古丁誘導(dǎo)巨噬細(xì)胞分泌含有microRNAs (miRNAs)的致動脈粥樣硬化外泌體，介導(dǎo)細(xì)胞間串?dāng)_，促進(jìn)VSMCs的致動脈粥樣硬化表型。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)尼古丁在體內(nèi)誘導(dǎo)動脈粥樣硬化病變并導(dǎo)致斑塊外泌體滯留。NM-Exos的生物分布表明，斑塊駐留外泌體可能在原位分泌。體外共培養(yǎng)的VSMCs與尼古丁刺激的巨噬細(xì)胞的遷移和增殖能力都增強(qiáng)，這是外泌體依賴性的表現(xiàn)。此外，分離的NM-Exos有助于促進(jìn)VSMCs的遷移和增殖。miRNA檢測結(jié)果分析顯示，miR-21-3p在NM-Exos中富集，且通過直接靶向磷酸酶和張力同源物(PTEN)，在調(diào)節(jié)NM-Exos誘導(dǎo)的效應(yīng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

 

圖3 巨噬細(xì)胞來源的外泌體表征

 

應(yīng)用三：外泌體與免疫

文章題目：Visualizing Synaptic Transfer of Tumor Antigens among Dendritic Cells

發(fā)表期刊：Cancer cell

影響因子：50.3

發(fā)表時間：2020-06-08

研究內(nèi)容：當(dāng)腫瘤抗原到達(dá)淋巴結(jié)(LN)刺激T細(xì)胞時，腫瘤浸潤淋巴細(xì)胞(TILs)開始產(chǎn)生。本研究中，研究者發(fā)現(xiàn)腫瘤蛋白被攜帶到淋巴結(jié)（LN）內(nèi)樹突狀細(xì)胞（DC）的不同囊泡中，然后在DC亞群之間轉(zhuǎn)移。在相互作用的DC之間形成突觸，并且在沒有游離外泌體的情況下發(fā)生囊泡轉(zhuǎn)移。含有囊泡的DC可以激活T細(xì)胞，而缺少囊泡的DC則不能。這種特殊的呈遞抗原方式，可能為提高腫瘤免疫治療提供新的思路。

 

圖4 樹突狀細(xì)胞間腫瘤抗原突觸轉(zhuǎn)移機(jī)制

 

應(yīng)用四：外泌體與液體活檢

文章題目：Extracellular Vesicle and Particle Biomarkers Define Multiple Human Cancers

發(fā)表期刊：Cell

影響因子：64.5

發(fā)表時間：2020-08-13

研究內(nèi)容：用于癌癥檢測的改進(jìn)組織和液體活檢工具的臨床需求尚未得到滿足。本研究中作者研究了來自組織外植體(TE)、血漿和其他體液的426個人體樣本中細(xì)胞外囊泡和顆粒 (EVP) 的蛋白質(zhì)組學(xué)特征。在傳統(tǒng)的外泌體標(biāo)記中，CD9、HSPA8、ALIX和HSP90AB1代表泛EVP標(biāo)記，而ACTB、MSN和RAP1B是新型泛EVP標(biāo)記。為了確認(rèn)EVP是理想的診斷工具，研究者分析了TE(n=151)和血漿衍生(n=120)EVP的蛋白質(zhì)組。TE EVP的比較鑒定了以90%的敏感性和94%的特異性區(qū)分腫瘤與正常組織的蛋白質(zhì)（例如，VCAN、TNC和THBS2）。血漿衍生的EVP（包括免疫球蛋白）的分類顯示，在檢測癌癥方面具有95%的敏感性和90%的特異性。最后，研究者在TE和血漿中定義了一組腫瘤類型特異性EVP蛋白，可以對未知原發(fā)性腫瘤進(jìn)行分類。因此，EVP蛋白可以作為癌癥檢測和確定癌癥類型的可靠生物標(biāo)志物。

 

圖5 大規(guī)模蛋白質(zhì)組學(xué)揭示細(xì)胞外囊泡可作為多種癌癥檢測和確定標(biāo)志物

 

應(yīng)用五：外泌體可作為遞送載體

文章題目：Exosome-loaded degradable polymeric microcapsules for the treatment of vitreoretinal diseases

發(fā)表期刊：Nature biomedical engineering

影響因子：29.23

發(fā)表時間：2023-10-23

研究內(nèi)容：近年來，細(xì)胞療法在眼科疾病治療臨床試驗(yàn)中顯示出了一定的療效，但該療法仍面臨著體內(nèi)細(xì)胞存活率低、病理環(huán)境下細(xì)胞表型不穩(wěn)定、細(xì)胞產(chǎn)品保存條件苛刻等一系列難題。研究人員基于獨(dú)創(chuàng)的自愈合大孔微球（Cap）負(fù)載外泌體（Exo），該ExoCap體系可以在尺寸、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、分泌行為等方面實(shí)現(xiàn)對功能性細(xì)胞的模擬；當(dāng)在玻璃體腔內(nèi)注射后，ExoCap可以在眼內(nèi)向下沉降并滯留于玻璃體腔底部，避免了活細(xì)胞注射后懸浮于玻璃體腔而影響視線；ExoCap緩慢降解并持續(xù)釋放其內(nèi)裝載的活性外泌體，有利于長期發(fā)揮藥效。該體系可以根據(jù)治需求負(fù)載不同細(xì)胞來源的外泌體。因此，外泌體眼內(nèi)仿生遞送系統(tǒng)可為眼底病治療帶來希望。

 

圖6 ExoCap的構(gòu)建及MExoCap和TrExoCap對于小鼠RIRI和PMU模型的療效