外囊泡研究年度高水平文獻(xiàn)匯總解析

經(jīng)過(guò)近10年的高速發(fā)展，細(xì)胞外囊泡領(lǐng)域重磅成果疊出。大浪淘沙，該領(lǐng)域已經(jīng)從過(guò)去的無(wú)序發(fā)展模式轉(zhuǎn)向了高質(zhì)量發(fā)展模式。2023年的細(xì)胞外囊泡領(lǐng)域，多了些許穩(wěn)健，也多了些許沉淀，更多了些許可以應(yīng)用到實(shí)際的進(jìn)展。這一年里，細(xì)胞外囊泡領(lǐng)域在基礎(chǔ)和應(yīng)用前沿都有了不少新的發(fā)現(xiàn)。回顧2023年，細(xì)胞外囊泡領(lǐng)域依舊圍繞細(xì)胞通訊、生物標(biāo)志物、藥物遞送三大方向發(fā)展。同時(shí)，近兩年也產(chǎn)生了大量的細(xì)胞外囊泡分析新技術(shù)新方法。在此，小編為大家整理了2023年值得關(guān)注的研究進(jìn)展，希望借此拾遺補(bǔ)藝，總結(jié)過(guò)去。也希望能夠拋磚引玉，引起大家的討論。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)源的細(xì)胞外囊泡與神經(jīng)退行性疾病

1、
Neuronally Derived Extracellular Vesicle α-Synuclein as a Serum Biomarker for Individuals at Risk of Developing Parkinson Disease.

神經(jīng)元衍生的細(xì)胞外囊泡 α-突觸核蛋白作為有患帕金森病風(fēng)險(xiǎn)的個(gè)體的血清生物標(biāo)志物。[JAMA Neurol] PMID: 38048087

​這是一項(xiàng)扎實(shí)的多隊(duì)列研究。該研究從血清中免疫捕獲 L1CAM 陽(yáng)性細(xì)胞外囊泡 (L1EV)，通過(guò)電化學(xué)發(fā)光測(cè)量α-突觸核蛋白和syntenin-1，95% CI 的受試者工作特征 (ROC) 曲線下面積 (AUC) 評(píng)估了生物標(biāo)志物的性能。研究結(jié)果表明血清 L1EV α-突觸核蛋白的派生閾值可將患有前驅(qū) PD 的可能性超過(guò) 80% 的參與者與可能性低于 5% 的參與者分開(kāi)（AUC = 0.80；95% CI，0.71-0.89）。在所有隊(duì)列中，L1EV α-突觸核蛋白將具有超過(guò)80% 概率患有前驅(qū) PD 的參與者與當(dāng)前和歷史健康對(duì)照人群區(qū)分開(kāi)來(lái)（AUC = 0.90；95% CI，0.87-0.93）。在腦脊液種子擴(kuò)增檢測(cè)呈陽(yáng)性的高危參與者中，L1EV α-突觸核蛋白升高，并且在表型轉(zhuǎn)化為 PD 或相關(guān)癡呆的 80% 病例 (n = 40) 中，L1EV α-突觸核蛋白高于確定的閾值。

中樞神經(jīng)退行性疾病抑制缺少有效的生物標(biāo)志物，多年前的研究就已經(jīng)表明中樞神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)源的囊泡可以穿過(guò)血腦屏障，但是一直缺乏系統(tǒng)性的研究來(lái)論證外周血分離中樞神經(jīng)來(lái)源細(xì)胞外囊泡是否可以用于神經(jīng)退行性疾病診斷。這項(xiàng)研究一定程度上補(bǔ)充這一空白，確認(rèn)了外周血細(xì)胞外囊泡在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷中的應(yīng)用潛力。
 

2、

ATP1A3 as a target for isolating neuron-specific extracellular vesicles from human brain and biofluids.

ATP1A3 作為從人腦和生物體液中分離神經(jīng)元特異性細(xì)胞外囊泡的靶標(biāo)。[Sci Adv] PMID: 37713494
如何從外周血中分離純化中樞神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)源的細(xì)胞外囊泡一直存在一定的爭(zhēng)議。L1CAM是目前推定的中樞神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)源細(xì)胞外囊泡的潛在生物標(biāo)志物。但是先前也有研究質(zhì)疑過(guò)L1CAM作為標(biāo)志物的準(zhǔn)確性。因此，豐富中樞神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)源細(xì)胞外囊泡的標(biāo)志物是亟待解決的問(wèn)題。這項(xiàng)研究系統(tǒng)的分析了神經(jīng)元、大腦、腦脊液和血漿中分離的細(xì)胞外囊泡，證實(shí)了中樞神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)源的細(xì)胞外囊泡具有高水平的ATP1A3標(biāo)記，這一研究，豐富了從外周血分離純化中樞神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)源細(xì)胞外囊泡時(shí)的標(biāo)志物選擇，也將提升未來(lái)通過(guò)外周血分析中樞神經(jīng)系統(tǒng)來(lái)源細(xì)胞外囊泡的精準(zhǔn)度。
 

細(xì)胞外囊泡在心臟疾病中的潛在治療策略

3、

Knockdown of deleterious miRNA in progenitor cell-derived small extracellular vesicles enhances tissue repair in myocardial infarction.

在祖細(xì)胞衍生的小細(xì)胞外囊泡中敲除有害 miRNA 可增強(qiáng)心肌梗塞的組織修復(fù)。[Sci Adv] PMID: 36867699


心臟領(lǐng)域的細(xì)胞外囊泡研究起步是非常早的，早期的研究多集中在通過(guò)外周血細(xì)胞外囊泡來(lái)分析心臟疾病的進(jìn)展及預(yù)后。之后的一些研究開(kāi)始關(guān)注到細(xì)胞外囊泡在心臟疾病中的潛在治療策略。這項(xiàng)研究則從另一個(gè)角度強(qiáng)調(diào)了細(xì)胞外囊泡在心臟疾病中的潛在治療策略。c-kit陽(yáng)性細(xì)胞 (CPC)對(duì)心肌損傷具有很好的修復(fù)功能，一部分貢獻(xiàn)要?dú)w功于其產(chǎn)生的細(xì)胞外囊泡。這項(xiàng)研究證實(shí)了CPC來(lái)源的細(xì)胞外囊泡中還存在著一些對(duì)治療有副作用的miRNA，敲除它們可以帶來(lái)更好的治療效果。這一成果為精準(zhǔn)的工程化改造細(xì)胞外囊泡用于疾病治療提供了新思路。

 

細(xì)胞外囊泡作為胚胎與母體通訊的橋梁

4、

Priming of macrophage by glycosphingolipids from extracellular vesicles facilitates immune tolerance for embryo-maternal crosstalk.

 

來(lái)自細(xì)胞外囊泡的鞘糖脂對(duì)巨噬細(xì)胞的調(diào)控促進(jìn)了對(duì)胚胎-母體串?dāng)_的免疫耐受。[Dev Cell] PMID: 37989081


 

胚胎與母體的通訊一直是大家希望深入認(rèn)識(shí)的問(wèn)題。近些年的研究強(qiáng)調(diào)了細(xì)胞外囊泡在胚胎與母體通訊中的重要作用。細(xì)胞外囊泡的研究通常集中在細(xì)胞外囊泡攜帶的蛋白質(zhì)和RNA方面，而脂質(zhì)在細(xì)胞外囊泡發(fā)揮功能方面的研究確實(shí)不多見(jiàn)，這篇文章介紹了細(xì)胞外囊泡鞘糖脂在胚胎免疫耐受中的調(diào)節(jié)作用，豐富了我們對(duì)細(xì)胞外囊泡脂質(zhì)功能的認(rèn)識(shí)。

 

植物與病原體的雙向通訊

5、

Plant mRNAs move into a fungal pathogen via extracellular vesicles to reduce infection.

 

植物mRNA 通過(guò)細(xì)胞外囊泡進(jìn)入真菌病原體以減少感染。[Cell Host Microbe] PMID: 38103543

近些年有不少研究關(guān)注微生物來(lái)源的細(xì)胞外囊泡對(duì)宿主的影響。不少研究介紹了病原體來(lái)源的囊泡通過(guò)特定的機(jī)制影響宿主植物的正常生理過(guò)程，從而促進(jìn)病原體對(duì)宿主植物的感染。而這項(xiàng)工作則關(guān)注了宿主植物的反應(yīng)，研究表明宿主植物可以通過(guò)細(xì)胞外囊泡將特定mRNA傳遞給病原體，從而減弱病原體的感染。這也提示一種潛在的農(nóng)作物抗擊病蟲(chóng)害的策略，有利于未來(lái)新型抗病蟲(chóng)害策略的研發(fā)。

 

細(xì)胞外囊泡異質(zhì)性分析——未來(lái)細(xì)胞外囊泡基礎(chǔ)研究的重要方向

6、

SEVtras delineates small extracellular vesicles at droplet resolution from single-cell transcriptomes.

 

SEVtras以液滴分辨率從單細(xì)胞轉(zhuǎn)錄組中描繪出小的細(xì)胞外囊泡。[Nat Methods] PMID: 38049696


隨著細(xì)胞外囊泡基礎(chǔ)研究的不斷深入，細(xì)胞外囊泡的異質(zhì)性逐漸被學(xué)界認(rèn)識(shí)。精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究呼喚細(xì)胞外囊泡異質(zhì)性分析技術(shù)的發(fā)展，目前也已經(jīng)報(bào)道了一些細(xì)胞外囊泡異質(zhì)性的分析策略，但是相對(duì)通量較低。

單細(xì)胞測(cè)序是這幾年新興的技術(shù)，10X技術(shù)可以標(biāo)記750萬(wàn)個(gè)小液滴，一次可以分析1萬(wàn)個(gè)左右的單細(xì)胞。這項(xiàng)研究很巧妙的利用現(xiàn)有的單細(xì)胞測(cè)序平臺(tái)開(kāi)發(fā)了新的算法，該算法可以從單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)中尋找包裹了細(xì)胞外囊泡的液滴，并進(jìn)一步分析其RNA組成。這一算法與已有的單細(xì)胞測(cè)序數(shù)據(jù)兼容，將極大方便我們對(duì)細(xì)胞外囊泡異質(zhì)性的研究。

利用細(xì)胞外囊泡進(jìn)行基因編輯系統(tǒng)的遞送

7、

Engineered Extracellular Vesicle-Delivered CRISPR/CasRx as a Novel RNA Editing Tool.

工程細(xì)胞外囊泡遞送 CRISPR/CasRx 作為新型 RNA 編輯工具。[Adv Sci (Weinh)] PMID: 36727818


CRISPR/CAS系統(tǒng)是強(qiáng)大的基因編輯工具，目前已經(jīng)發(fā)展出可以編輯基因組和RNA的多種工具。但是如何在個(gè)體水平遞送編輯系統(tǒng)到特定細(xì)胞一直是懸而未決的事。一些使用細(xì)胞外囊泡進(jìn)行編輯系統(tǒng)遞送的研究展示了可行性。這項(xiàng)研究驗(yàn)證了利用細(xì)胞外囊泡遞送RNA編輯系統(tǒng)的策略，豐富了細(xì)胞外囊泡遞送編輯系統(tǒng)的領(lǐng)域。

細(xì)胞外囊泡可以作為損傷線粒體控制的替代途徑

8、

Mitochondria are secreted in extracellular vesicles when lysosomal function is impaired.

當(dāng)溶酶體功能受損時(shí)，線粒體會(huì)在細(xì)胞外囊泡中分泌。[Nat Commun] PMID: 37596294

功能失調(diào)的線粒體會(huì)產(chǎn)生活性氧（ROS）從而損傷細(xì)胞正常功能，因此損傷線粒體控制是細(xì)胞維持正常功能的必要措施。損傷線粒體通常會(huì)通過(guò)溶酶體途徑降解，這項(xiàng)研究表明，在溶酶體降解損傷線粒體途徑受到抑制時(shí)，細(xì)胞外囊泡會(huì)作為損傷線粒體控制的替代途徑，損傷線粒體會(huì)進(jìn)入細(xì)胞外囊泡排出細(xì)胞。這項(xiàng)報(bào)道豐富了我們對(duì)線粒體質(zhì)量控制途徑的理解，也一定程度上明確了細(xì)胞外囊泡可以攜帶線粒體的特定情況。
 

植物如何識(shí)別自身和病原微生物來(lái)源的細(xì)胞外囊泡

9、

Divergent sequences of tetraspanins enable plants to specifically recognize microbe-derived extracellular vesicles.

四跨膜蛋白的不同序列使植物能夠特異性識(shí)別微生物來(lái)源的細(xì)胞外囊泡。[Nat Commun] PMID: 37573360

植物和病原微生物都會(huì)產(chǎn)生細(xì)胞外囊泡，但是植物如何識(shí)別來(lái)自自身和來(lái)自病原微生物的細(xì)胞外囊泡呢？這是一個(gè)植物免疫中的重要問(wèn)題，這項(xiàng)研究報(bào)道表明，植物細(xì)胞是通過(guò)識(shí)別細(xì)胞外囊泡表面PsTET1 和 PsTET3等四次跨膜蛋白序列來(lái)區(qū)分自我和非我的。該報(bào)道深化了我們對(duì)植物免疫的理解。

細(xì)胞外囊泡的純度一直是未來(lái)應(yīng)用中需要解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一

10、

Hyaluronic acid: An overlooked extracellular vesicle contaminant.

透明質(zhì)酸：一種被忽視的細(xì)胞外囊泡污染物。[J Extracell Vesicles] PMID: 37712345

從細(xì)胞外囊泡領(lǐng)域走進(jìn)研究人員的視野開(kāi)始，如何獲得高純度的細(xì)胞外囊泡樣品就一直是被大家廣泛討論的問(wèn)題，高純度的細(xì)胞外囊泡樣品也是臨床應(yīng)用中夢(mèng)寐以求的。但是目前受制于技術(shù)限制，細(xì)胞外囊泡的純度還不夠高。這篇研究報(bào)道了凝膠排阻層析和切向流過(guò)濾策略分離細(xì)胞外囊泡可能會(huì)存在透明質(zhì)酸聚合物共分離的現(xiàn)象，而超速離心和聚合物沉淀策略可以一定程度避免透明質(zhì)酸聚合物共分離問(wèn)題。這一研究提示，細(xì)胞外囊泡樣品制備過(guò)程中需要根據(jù)樣本特性，慎重選擇分離純化策略。

11、

Extracellular vesicles and co-isolated endogenous retroviruses from murine cancer cells differentially affect dendritic cells.

從鼠癌細(xì)胞培養(yǎng)液中分離的細(xì)胞外囊泡和共同分離的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒對(duì)樹(shù)突狀細(xì)胞的影響不同。[EMBO J] PMID: 38073509

從細(xì)胞培養(yǎng)上清中分離純化細(xì)胞外囊泡是目前使用的研究策略。但是，細(xì)胞外囊泡分離純化過(guò)程中會(huì)有不同的顆粒與細(xì)胞外囊泡共分離。這項(xiàng)研究報(bào)道了與細(xì)胞外囊泡共分離的內(nèi)源逆轉(zhuǎn)錄病毒的作用，并提示逆轉(zhuǎn)錄病毒對(duì)樹(shù)突細(xì)胞的影響與細(xì)胞外囊泡截然不同。這一研究表明，我們需要慎重選擇細(xì)胞外囊泡分離策略，慎重闡述自己的研究發(fā)現(xiàn)。

細(xì)胞內(nèi)囊泡：線粒體來(lái)源囊泡的新認(rèn)知

12、

Mitochondrial-derived vesicles retain membrane potential and contain a functional ATP synthase.

線粒體來(lái)源的囊泡保留膜電位并含有功能性ATP合酶。[EMBO Rep] PMID: 36929726


 

細(xì)胞外囊泡研究進(jìn)展飛速，但是細(xì)胞內(nèi)囊泡信號(hào)傳遞的研究相對(duì)滯后。線粒體是細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的關(guān)鍵細(xì)胞器，這篇文章介紹了在細(xì)胞內(nèi)部的囊泡傳遞過(guò)程。研究表明，線粒體可以產(chǎn)生具有膜電位和ATP合酶的小囊泡，這些小囊泡可以在線粒體間進(jìn)行傳遞，這可能是潛在的線粒體再生過(guò)程。
 

兔年的盤(pán)點(diǎn)就到這里，希望大家能有所收獲。小編涉獵的研究范圍較小，肯定也有很多不錯(cuò)的工作沒(méi)有包含進(jìn)來(lái)，也希望大家能夠多多討論。我們?cè)诖藪伌u引玉，靜候佳音。希望龍年我們能夠看到更多優(yōu)秀的外囊泡文章。