由SARS-CoV-2引起的COVID-19已导致全球约6.32亿人患病和660万人死亡,严重破坏了全球卫生系统及经济。COVID-19的发生发展与机体对抗SARS-CoV-2的结果有着直接的联系,阐明这场“战争”的过程和预测它的结局,并从中汲取经验教训至关重要。
近日,山西医科大学口腔医学院王兴教授团队和东南大学韩鹏程教授联合在国际细胞外囊泡学会(ISEV)官方期刊Journal of Extracellular Vesicles(中科院1区,IF=17.34)杂志上发表题为“Meet changes with constancy: Defence, antagonism, recovery, and immunity roles of extracellular vesicles in confronting SARS-CoV-2”的综述(doi: 10.1002/jev2.12288.),第一作者是陈小杭(山西医科大学2019级硕士研究生,福建医科大学2022级博士研究生)。 该文章以细胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EVs)防御、对抗SARS-CoV-2,促进COVID-19愈合以及对SARS-CoV-2的免疫作用四个关键词为主线全面总结了该领域的研究进展,重点突出工程化EVs抗SARS-CoV-2的“以不变应万变”的可能策略。
人体含有数十亿个EVs,它们参与生命中几乎所有的生理或病理活动,尤其是在对抗外来病毒时。越来越多的证据表明SARS-CoV-2定植进入细胞,随后复制和扩散,以及可能发生的导致组织损伤的细胞因子风暴等过程EVs可能都在参与(图1)。
(1)当SARS-CoV-2进入微环境时,携带血管紧张素转换酶2 (Angiotensin-converting enzyme 2, ACE2)作为纳米诱饵的EVs 可能会阻止或协助病毒定植和进入。(2)当感染发生时,体外培养的免疫细胞、间充质干细胞等分离的EVs可用于防御SARS-CoV-2在细胞内的复制与进一步传播,还可作为细胞因子诱饵中和细胞因子风暴。同时,EVs也可能成为SARS-CoV-2的 “俘虏”,可能发挥免疫调节作用或帮助SARS-CoV-2的感染和传播。(3)从体外间充质干细胞获得的EVs有望帮助促进COVID-19患者的愈合。(4)EVs也可能参与SARS-CoV-2的获得性免疫。虽然这些结果仍然包含很多未知数和不确定性,但从这些过程中可以获得一些诊断、治疗和预防COVID-19的启发。
图1. EVs可能参与了机体与SARS-CoV-2的战斗的全过程
更重要的是,EVs是细胞来源的,具有出色的生物相容性;脂质双分子层赋予了EVs天然的跨膜能力;表面的蛋白质等提供了许多便于修饰的位点;囊泡结构允许装载药物或信使RNA等物质。这些优势加之EVs在抗击SARS-CoV-2中的防御、拮抗、恢复和免疫作用,使其有望成为治疗、诊断和预防COVID-19的工具。
(1)新诊断:捕获健康人和轻度或重度COVID-19患者的循环EVs,并通过多组学策略解密EVs中包含的信息,有望预测可能发生的细胞因子风暴和凝血异常等转归与不良预后,并提供临床治疗靶点(图2)。
图2 EVs可能成为SARS-CoV-2的 "囚徒 ",循环EVs的变化有望提供新的诊疗靶点
(2)新疗法:EVs表面表达ACE2和细胞因子受体,有望成为SARS-CoV-2和细胞因子的纳米诱饵,阻止不断变异的SARS-CoV-2在细胞上的着陆和细胞因子风暴的发生(图3)。
(3)新疫苗:基于EVs的疫苗有望表现出更有效的免疫保护作用。
图3. 工程和仿生EVs在COVID-19中可能的治疗效应
尽管上述涉及的研究提供了许多有希望的策略,但如何从EVs抗击SARS-CoV-2的独特优势中启发出“以不变应万变”的治疗思路;如何提高治疗和疫苗效果;如何利用循环EVs中解读到的情报;如何解决EVs产量有限等瓶颈还需要系统总结。这篇综述全面回顾了SARS-CoV-2与EVs可能的“战争”过程,以及EVs的防御、拮抗、恢复和免疫作用为COVID-19的诊断,治疗和预防提供的新见解。此外,工程化和仿生EVs可增强抗SARS-CoV-2的作用,防止免疫细胞因子风暴,靶向治愈受损组织的能力,以及增强SARS-CoV-2 相关疫苗的功效。需要强调的是,这些策略在进入临床之前仍面临着许多关键挑战。这篇综述将为COVID-19的精准诊断、更好的治疗和预防提供新的见解,并为未来可能出现的公共大流行病提供有益的“以不变应万变”的经验。
参考文献:
Meet changes with constancy: Defence, antagonism, recovery, and immunity roles of extracellular vesicles in confronting SARS-CoV-2. J Extracell Vesicles. 2022 Dec;11(12):e12288. doi: 10.1002/jev2.12288.
外泌体资讯网 JEV∣山西医科大学王兴/东南大学韩鹏程:SARS-CoV-2与人体细胞外囊泡的“战争”分析及其对COVID-19诊断,治疗和预防的价值