【2023-12期】This Week in Extracellular Vesicles

本周hzangs在最新文献中选取了12篇分享给大家，第1篇文章综述了目前细菌来源的菌体外膜泡的研究进展；第3篇文章介绍了目前发现的细胞来源的各种纳米粒子并提出了一种将不同纳米粒子分开的方法；第6篇文章介绍了眼泪来源细胞外囊泡的蛋白组；第9篇文章介绍了工程化细胞外囊泡用于癌症治疗的研究进展。​
1.Composition and functions of bacterial membrane vesicles.细菌膜囊泡的组成和功能。[Nat Rev Microbiol] PMID: 36932221摘要：细胞外囊泡由各种物种产生，这表明囊泡形成代表了生命物质的基本原理。在革兰氏阴性菌中，膜囊泡 (MV) 可源自外膜泡或内溶素触发的爆炸性细胞裂解，后者通常由基因毒性应激诱导。尽管对革兰氏阳性和革兰氏中性细菌的囊泡形成机制知之甚少，但最近的研究表明，裂解和起泡机制也存在于这些生物体中。过去几年积累的证据表明，不同的生物发生途径导致具有不同结构和组成的不同类型的 MV。在这篇评论中，我们讨论了不同类型的 MV 及其潜在的货物包装机制。我们总结了有关 MV 组成如何决定其各种功能的当前知识，包括通过废物处理支持细菌生长、营养物清除、生物活性分子的输出、DNA 转移、噬菌体的中和、抗生素和杀菌功能、毒力因子和毒素的传递对宿主细胞以及炎症和免疫调节作用。我们还讨论了 MV 介导的分泌与经典细菌分泌系统相比的优势，并介绍了量子分泌的概念。
2.NDFIP1 limits cellular TAZ accumulation via exosomal sorting to inhibit NSCLC proliferation. NDFIP1 通过外泌体分选限制细胞 TAZ 积累，从而抑制 NSCLC 增殖。​[Protein Cell] PMID: 36929005摘要：NDFIP1 先前已被报道为多种实体瘤的肿瘤抑制因子，但 NDFIP1 在 NSCLC 中的功能及其潜在机制仍未知。此外，含有蛋白质的 WW 结构域可以被 NDFIP1 识别，从而将目标蛋白质加载到外泌体中。然而，包含 WW 结构域的转录调节因子 1（WWTR1，也称为 TAZ）是否可以被 NDFIP1 包装到外泌体中，如果可以，这种通过外泌体释放的致癌蛋白是否对肿瘤发展有影响尚未得到足够的研究。在这里，我们首先发现 NDFIP1 在 NSCLC 样本和细胞系中低表达，这与较短的 OS 相关。然后，我们证实了 TAZ 和 NDFIP1 之间的相互作用，以及外泌体中 TAZ 的存在，这需要 NDFIP1。至关重要的是，NDFIP1 的敲除导致 TAZ 积累，其 mRNA 水平和降解率没有变化。细胞内的 TAZ 水平可以通过外泌体分泌来改变。此外，NDFIP1 在体外和体内抑制增殖，沉默 TAZ 消除了 NDFIP1 敲除引起的增殖增加。此外，在皮下异种移植模型和临床样本中，TAZ 与 NDFIP1 呈负相关，NSCLC患者的血清外泌体 TAZ 水平较低。总之，我们的数据揭示了NSCLC 中的新肿瘤抑制因子 NDFIP1，以及 TAZ 的新外泌体相关调节机制。
3.Comprehensive isolation of extracellular vesicles and nanoparticles.细胞外囊泡和纳米颗粒的全面分离。[Nat Protoc] PMID: 36914899摘要：人们越来越认识到细胞外囊泡 (EV) 的异质性。此外，最近发现了两种非囊泡细胞外纳米粒子 (NVEP)，即外泌颗粒（exomeres）和超聚体（supermeres），它们富含许多先前归因于 EV 的货物。EV 领域主要集中在EV 隔离和表征，而对 NVEP 的研究有限。在此关头，至关重要的是采用稳健可靠的方法来分离不同的 EV 和 NVEP 群体，以便将货物分配给正确的承运人。在这里，我们提供了一个全面的分步协议，用于从相同的起始材料中顺序分离大型和小型 EV、非囊泡部分、exomeres 和supermeres。我们详细描述了使用微分超速离心、过滤、浓缩和高分辨率密度梯度分离来获得不同 EV 和 NVEP 群体的纯化部分。该方法允许将感兴趣的生物分子分配和富集到其特定的细胞外隔间。与其他隔离方法相比，我们的方法具有独特的优势，包括高纯度和可重复性，而且只需要最少的专业知识。该方法可应用于从细胞培养基和人体血浆中纯化 EV 和 NVEP，需要 ~ 72 小时才能完成。采用该方法将帮助转化研究人员确定许多人类疾病的潜在循环生物标志物和治疗靶点，并使基础科学家能够更好地了解 EV 和 NVEP 生物发生和功能。总体而言，该方法将使那些对分离 EV 和细胞外粒子感兴趣的人能够推进科学探究，以回答该领域的突出问题。
4.MSC-derived extracellular vesicles as nanotherapeutics for promoting aged liver regeneration. MSC衍生的细胞外囊泡作为促进老化肝再生的纳米治疗剂。[J Control Release] PMID: 3685826摘要：衰老是损害肝脏再生的关键因素之一，导致老年人肝脏手术后严重并发症的发生率很高，而临床上没有任何有效的治疗方法。作为无细胞纳米治疗剂，间充质干细胞衍生的细胞外囊泡（MSC-EVs）已被证明对肝病具有治疗潜力。然而，MSC-EVs 对老化肝细胞增殖的影响在很大程度上尚不清楚。在这项研究中，我们发现 MSCs 可以减少肝脏中衰老相关标志物的表达，并通过其分泌的 MSC-EVs 在接受三分之二部分肝切除术 (PHx) 的老年小鼠中刺激其再生。使用 RNA-Seq 和 AAV9 载体，我们从机制上发现 UC-MSC-EV 的这些作用部分归因于诱导 Atg4B 相关的线粒体自噬。这种作用修复老化肝细胞的线粒体状态和功能，促进其增殖。蛋白质质谱分析发现 DEAD-Box 解旋酶 5 (DDX5) 在 UC-MSC-EV 中富集，它与 E2F1 相互作用以促进其核转位以激活 Atg4B 的表达。总的来说，我们的数据表明，MSC-EVs 通过转移 DDX5 调节诱导线粒体自噬的 E2F1-Atg4B 信号通路，在抗衰老和促进衰老肝脏再生方面具有纳米治疗潜力，这突出了 MSC-EVs 在预防严重并发症方面的临床应用价值在接受肝脏手术的老年人群中。
5.Extracellular vesicles as next generation immunotherapeutics.细胞外囊泡作为下一代免疫疗法。[Semin Cancer Biol] PMID: 36773820摘要：细胞外囊泡 (EV) 作为细胞间通讯和分子转移的一种模式，可引发多种生物/功能反应。越来越多的证据表明，来自免疫细胞、肿瘤细胞、基质细胞甚至细菌和寄生虫的 EV 介导各种免疫细胞类型的交流，以动态调节宿主免疫反应。EV 具有逃避识别、运输和转移功能成分到靶细胞的先天能力，随后被免疫系统清除，其中 EV 的免疫活动影响免疫调节，包括调节抗原呈递和变装、免疫激活、免疫抑制，和免疫监视，影响肿瘤免疫微环境。在这篇综述中，我们概述了 EV 在癌症免疫识别和治疗干预方面的最新进展，包括疫苗和靶向药物递送，并总结了它们在临床转化中的用途。我们强调了将 EV（天然和工程）用作免疫原性、杀肿瘤功能和疫苗开发的治疗方法的策略，称为免疫 EV。随着开创性研究在工程 EV 作为治疗性抗肿瘤平台的连续开发方面取得重大进展，我们现在需要直接评估以调整和提高由此产生的免疫反应的功效——这对于将其转化为临床至关重要。我们相信这样的综述可以加强我们对 EV 免疫生物学进展的理解，并促进工程 EV 的进步，以开发基于 EV 的新型免疫疗法作为癌症治疗平台。
6.Interaction network of extracellular vesicles building universal analysis via eye tears: iNEBULA.通过泪液建立通用分析的细胞外囊泡相互作用网络：iNEBULA。[Sci Adv] PMID: 36921051摘要：从泪液细胞外囊泡 (EV) 中发现疾病的秘密已得到广泛认可和赞赏。然而，要准确了解 EV 种群与它们在我们体内的生物发生之间的相互作用网络，需要进行更深入和系统的分析。在这里，我们报告了来自健康个体的不同大小的泪液 EV 子集的生物学特征和 EV 蛋白的起源。我们已经鉴定了大约 1800 种蛋白质，并揭示了不同亚群之间生物发生的优先差异。我们观察到维持视网膜稳态和调节炎症的眼相关蛋白优先富集于中等大小的 EV（100 至 200 nm）部分。通过结合人类蛋白质图谱共识数据集进行通用分析，我们发现了具有 37 种组织和 79 种细胞类型的泪液EV 蛋白的起源。与视网膜神经元细胞、胶质细胞、血液和免疫细胞相关的蛋白质在 EV 亚群中选择性富集。我们对异质泪液 EV 的研究为未来的变革性精确分子诊断和治疗提供了基础。
7.SOX17 is a Critical Factor in Maintaining Endothelial Function in Pulmonary Hypertension by an Exosome-Mediated Autocrine Manner.SOX17 是通过外泌体介导的自分泌方式维持肺动脉高压内皮功能的关键因素。[Adv Sci (Weinh)] PMID: 36919784摘要：内皮功能障碍被认为是肺动脉高压 (PH) 肺血管重塑的主要驱动因素。SOX17 是血管稳态的关键调节因子，已被发现在 PH 患者中存在突变，这与 PH 易感性有关。在此，本研究探讨 SOX17 是否介导肺动脉 ECs 的自分泌活性以维持 PH 中的内皮功能和血管稳态及其潜在机制。发现在 IPH 患者和 SU5416/缺氧 (Su/hypo) 诱导的 PH 小鼠以及功能失调的 HPAEC 中，SOX17 表达在重塑肺动脉的内皮细胞中下调。SOX17 的内皮敲低加速了小鼠中 Su/hypo 诱导的 PH 的进展。SOX17 在小鼠肺内皮细胞中的过表达减弱了 Su/hypo 诱导的 PH。SOX17 相关外泌体可阻断HPAEC 的增殖、凋亡和炎症，从而防止肺动脉重塑和 Su/hypo 诱导的 PH。机制分析表明，过表达 SOX17 可促进外泌体介导的 miR-224-5p 和 miR-361-3p 释放，它们以自分泌方式被受损的 HPAECs 内化，最终抑制 NR4A3 和 PCSK9 基因的上调并改善内皮功能。这些结果表明，SOX17 是通过以自分泌方式调节外泌体 miRNA 来维持 PH 中内皮功能和血管稳态的关键基因。
8.Exosome-derived circCCAR1 promotes CD8 + T-cell dysfunction and anti-PD1 resistance in hepatocellular carcinoma.外泌体衍生的 circCCAR1 促进肝细胞癌中 CD8+ T细胞功能障碍和抗 PD1 耐药性。[Mol Cancer] PMID: 36932387摘要：环状RNAs（circRNAs）可以被封装到外泌体中参与细胞间通讯，影响多种肿瘤的恶性进展。CD8+ T细胞功能障碍是肝癌免疫逃逸的主要因素。然而，外泌体衍生的circRNAs对CD8+ T细胞功能障碍的影响需要进一步探索。通过体外和体内功能实验评估circCCAR1对HCC肿瘤发生和转移的影响。通过酶联免疫吸附试验（ELISA）、蛋白质印迹法和流式细胞仪检测circCCAR1在CD8+ T细胞功能障碍中的作用。染色质免疫沉淀、生物素化 RNA pull-down、RNA 免疫沉淀和 MS2 pull-down 检测用于机制探索。构建了具有重组人免疫系统成分的小鼠模型（huNSG小鼠），以探索外泌体 circCCAR1 在 HCC 抗 PD1 治疗耐药中的作用。HCC患者血浆中的肿瘤组织和外泌体、培养上清液和HCC细胞中的circCCAR1水平升高。CircCCAR1 在体外和体内加速 HCC 的生长和转移。E1A 结合蛋白 p300 (EP300) 和真核翻译起始因子 4A3 (EIF4A3) 促进了 circCCAR1 的生物发生，Wilms 肿瘤 1 相关蛋白(WTAP) 介导的 m6A 修饰通过结合胰岛素样生长因子 2 mRNA 结合增强了 circCCAR1 的稳定性蛋白质 3 (IGF2BP3)。CircCCAR1 作为miR-127-5p 的海绵上调其目标 WTAP，并形成了包含circCCAR1/miR-127-5p/WTAP 轴的反馈回路。CircCCAR1 由 HCC 细胞以异质核核糖核蛋白 A2/B1 (hnRNPA2B1) 依赖性方式分泌。外泌体circCCAR1被CD8+ T细胞摄取，通过稳定PD-1蛋白引起CD8+ T细胞功能障碍。CircCCAR1 促进抗 PD1 免疫疗法的耐药性。此外，EP300 诱导的细胞分裂周期增加和细胞凋亡调节因子 1 (CCAR1) 促进了 CCAR1 与β-catenin 蛋白的结合，进一步增强了 PD-L1 的转录。circCCAR1/miR-127-5p/WTAP 反馈回路增强了 HCC 的生长和转移。HCC 细胞释放的外泌体 circCCAR1 通过促进 HCC 中的 CD8+ T细胞功能障碍来促进免疫抑制。
9.Engineered exosomes from different sources for cancer-targeted therapy.来自不同来源的工程化外泌体用于癌症靶向治疗。[Signal Transduct Target Ther] PMID: 36922504摘要：外泌体是细胞外囊泡的一个亚群，一直是多种疾病的有效治疗工具。工程外泌体是一种经过表面修饰和内部治疗分子修饰的外泌体。经过适当的修饰后，工程化的外泌体能够将抗肿瘤药物高效、精确地递送至肿瘤部位，并且治疗相关的副作用更少。然而，工程化外泌体的临床转化仍然存在许多挑战。例如，对于哪些来源和修饰策略可以赋予外泌体最有效的抗肿瘤活性，人们仍然知之甚少。此外，如何在不同的抗肿瘤疗法中选择适当工程化的外泌体是另一个悬而未决的问题。在这篇综述中，我们总结了工程化外泌体的特征，尤其是空间和时间特性。此外，我们总结了工程化外泌体在癌症领域的最新进展，包括工程化外泌体的来源、分离技术、修饰策略以及标记和成像方法。此外，总结了工程化外泌体在不同抗肿瘤疗法中的应用，例如光动力疗法、基因疗法和免疫疗法。因此，上述内容为该领域的癌症研究人员提供了工程化外泌体修饰的最新思路和新药开发的新方向，有望加速工程化外泌体用于癌症靶向治疗的临床转化。
10.Exosomes and ultrasound: The future of theranostic applications.外泌体和超声：治疗诊断应用的未来。[Mater Today Bio] PMID: 36756211摘要：生物材料和相关配方因其能够克服药理学限制而在各种诊断和治疗应用中非常成功。近十年来，其中一些因其治疗诊断特性而备受关注。外泌体可归类为生物材料，因为它们由各种生物微/大分子组成，具有纳米级尺寸的稳定生物材料的所有特性。重要的研究已经进入分离和开发外泌体作为潜在的治疗剂。然而，在产量、功效和目标特异性方面的限制正在不断得到解决。另一方面，一些纳米/微制剂对物理或化学变化有反应，并通过调整它们所处的周围环境的物理特性成功地受到刺激。其中一些被称为光动力、声动力或热力学治疗系统。在这方面，超声波和声学系统因其改变应用它们的系统的特性的能力而被广泛研究。在这篇综述中，我们分别详细介绍了外泌体和超声的诊断和治疗应用，包括它们的常规应用、缺点和应对挑战的发展。这些信息被分为不同的部分，提供了外泌体在各种疾病中的分离策略和治疗应用的完整概述。然后阐述了基于超声的疾病诊断和治疗，特别关注超声在增强纳米药物和纳米药物递送系统的功效中的应用，最后，我们讨论了超声在增强外泌体诊断和治疗特性方面的能力，这可能是治疗诊断学的未来。
11.Small extracellular vesicles derived from hypoxic preconditioned dental pulp stem cells ameliorate inflammatory osteolysis by modulating macrophage polarization and osteoclastogenesis.来自缺氧预处理牙髓干细胞的小细胞外囊泡通过调节巨噬细胞极化和破骨细胞生成来改善炎症性骨质溶解。[Bioact Mater] PMID: 36311048摘要：广泛的巨噬细胞炎症反应和破骨细胞形成在炎症或感染性骨质溶解期间占主导地位。间充质干细胞 (MSC) 衍生的小细胞外囊泡 (MSC-sEV) 已被证明对骨缺损发挥治疗作用。然而，培养的 MSCs 通常在体外暴露于常氧 (21% O2 )，这与体内缺氧条件下的氧浓度有很大不同。在低氧条件下培养的牙髓干细胞 (DPSCs) 产生的 sEV (Hypo-sEV) 是否比常氧条件下培养的 sEV (Nor-sEV) 对脂多糖 (LPS) 诱导的炎症性骨溶解具有更好的治疗效果，这在很大程度上是未知的抑制巨噬细胞炎症反应和破骨细胞生成。在这项研究中，我们表明缺氧会显着诱导 DPSC 释放 sEV。此外，与Nor-sEV 相比，Hypo-sEV 在促进 M2 巨噬细胞极化和抑制破骨细胞形成以减轻 LPS 诱导的炎症性颅骨骨丢失方面表现出显着改善的功效。从机制上讲，缺氧预处理显着改变了 DPSC-sEV 的 miRNA 谱。MiR-210-3p 富含于Hypo-sEV，可同时诱导 M2巨噬细胞生成并通过靶向 NF-kB1 p105 抑制破骨细胞生成，从而减弱骨质溶解。我们的研究表明缺氧诱导的 DPSC-sEV 具有治疗炎症性或感染性骨质溶解的潜力，并确定了 miR-210-3p通过抑制 NF-kB1 表达同时阻碍破骨细胞生成和巨噬细胞炎症反应的新作用。
12.Macrophage-derived extracellular vesicles trigger non-canonical pyroptosis in chondrocytes leading to cartilage catabolism in osteoarthritis.巨噬细胞衍生的细胞外囊泡触发软骨细胞的非典型细胞焦亡，导致骨关节炎中的软骨分解代谢。[Arthritis Rheumatol] PMID: 36924130摘要：骨关节炎和软骨退化的严重程度与滑膜炎的发展高度相关，滑膜炎是由炎性巨噬细胞的活性介导的。更好地了解炎症巨噬细胞和软骨细胞之间的细胞间通讯应该有助于发现新的治疗靶点。在这里，我们探讨了炎性巨噬细胞胞外囊泡在软骨退变中的病理作用。通过用细菌脂多糖处理来刺激巨噬细胞以模拟炎性巨噬细胞的状态，并且收获产生的细胞外囊泡用于体外刺激软骨细胞和在小鼠模型中进行关节内注射。刺激的软骨细胞进一步进行 RNA-seq 分析和其他功能测定。caspase-11 的作用在体外被特定的 siRNA 或蟛蜞菊内酯破坏，并且在实验性 OA 小鼠模型中通过关节内注射蟛蜞菊内酯而破坏。受刺激的软骨细胞表现出软骨细胞分解代谢因子表达的显着升高。与这些结果一致，受刺激的软骨细胞的 RNA-seq 分析表明，上调的基因主要分为凋亡过程和 TNF 信号通路，这表明诱导了凋亡过程。此外，这些软骨细胞表现出与软骨细胞分解代谢因子表达相关的细胞焦亡相关分子表达的显着升高。caspase-11 的破坏显着减轻了受刺激的软骨细胞中的焦亡和分解代谢过程以及胶原酶和关节不稳定诱导的 OA 模型的病理变化。我们的研究结果为 OA 的病理机制提供了新的见解，并表明软骨细胞中的非典型细胞焦亡是未来治疗的一个有吸引力的治疗靶点。
今天的整理就到这里。希望大家可以有所收获。大家下周见！

外泌体资讯网 【2023-12期】This Week in Extracellular Vesicles