【2024-43期】This Week in Extracellular Vesicles

本周hzangs在最新文献中选取了10篇分享给大家，第1篇文章探讨了降低细胞外囊泡异质性，提升细胞外囊泡诊断灵敏性和特异性的策略；第2篇文章证实了干细胞来源的EV可以减轻光老化；第3篇文章研究表明血浆中细胞外囊泡携带的α-突触核蛋白仅占血浆总α-突触核蛋白一小部分；第6篇文章介绍了免疫突触中细胞外囊泡极性运输的机制；第10篇文章介绍了一种同时分离和分析细胞外囊泡的策略和其中使用的新型复合材料。
1.Harnessing extracellular vesicle heterogeneity for diagnostic and therapeutic applications. 利用细胞外囊泡异质性进行诊断和治疗应用。[Nat Nanotechnol] PMID: 39468355摘要：细胞外囊泡 (EV) 是多种多样的纳米粒子，其大小和分子组成具有很大的异质性。虽然这种异质性为液体活检提供了很高的诊断价值，并赋予了许多可用于癌症检测、伤口愈合、神经退行性疾病和心血管疾病治疗应用的功能，但它也阻碍了它们的临床转化——因此异质性是一把双刃剑。在这里，我们回顾了亚群异质性对 EV 功能的影响，并确定了在具有单粒子分辨率的现代分析平台背景下解决异质性的关键基石。我们概述了识别决定不同 EV 亚型中 EV 作用机制的关键活性生物分子的具体步骤。我们描述了这些知识如何加速基于 EV 的疗法和模拟人工纳米囊泡制剂的工程方法。这种方法削弱了剑的一面，只留下了锋利的一面，可以利用 EV 异质性来治疗许多疾病。
2.Human adipose and umbilical cord mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles mitigate photoaging via TIMP1/Notch1. 人类脂肪和脐带间充质干细胞衍生的细胞外囊泡通过TIMP1/Notch1 减轻光老化。[Signal Transduct Target Ther] PMID: 39472581摘要：UVB 辐射会引起氧化应激、DNA 损伤和炎症，导致皮肤起皱、屏障功能受损以及致癌风险增加。治疗或预防光老化可能为这些疾病提供一种有希望的治疗途径。最近的研究表明，间充质干细胞 (MSC) 对各种皮肤病表现出显著的治疗潜力。鉴于细胞外囊泡 (EV) 可以将不同的物质运送到受体细胞并产生相似的治疗效果，我们研究了脂肪来源的 MSC 来源的 EV (AMSC-EV) 和脐带来源的 MSC 来源的 EV (HUMSC-EV) 在光老化中的作用和潜在机制。我们的研究结果表明，在体内，用 AMSC-EV 和 HUMSC-EV 治疗可改善皱纹和皮肤水分，同时减轻表皮和真皮的皮肤炎症和厚度改变。此外，使用人类角质形成细胞 (HaCaTs)、人类真皮成纤维细胞 (HDF) 和 T-Skin 模型进行的体外研究表明，AMSC-EV 和 HUMSC-EV 可减缓衰老、降低活性氧 (ROS) 水平和 DNA 损伤，并减轻 UVB 引起的炎症。此外，EV 治疗增强了表皮的细胞活力和迁移能力，并促进了光老化细胞模型中真皮的细胞外基质(ECM) 重塑。从机制上讲，蛋白质组学结果表明 TIMP1 在 AMSC-EV 和 HUMSC-EV 中均高度表达，并且可以发挥与 MSC-EV 类似的作用。此外，我们发现 EV 和 TIMP1 可以抑制 Notch1 和下游靶标 Hes1、P16、P21 和 P53。总之，我们的数据表明 AMSC-EV 和 HUMSC-EV 都通过 TIMP1/Notch1 减轻皮肤光老化。
3.Measurement of α-synuclein as protein cargo in plasma extracellular vesicles. 测量血浆细胞外囊泡中作为蛋白质货物的α-突触核蛋白。[Proc Natl Acad Sci U S A] PMID: 39475636摘要：所有细胞都会释放细胞外囊泡 (EV)，它们作为一类生物标志物具有巨大潜力。这一潜力导致人们对测量血浆中总 EV 和脑源性 EV 中的 EV 蛋白的兴趣日益浓厚。然而，测量 EV 中的货物蛋白一直很困难，因为 EV 的存在水平很低，而 EV 分离方法在将 EV 与游离蛋白分离方面并不完善。因此，很难知道 EV 分离后测量的蛋白质是否真正在 EV 内。在这项研究中，我们开发了测量蛋白质是否在 EV 内以及量化 EV 中蛋白质相对于总血浆的比例的方法。为此，我们将高产量尺寸排阻色谱法方案与优化的蛋白酶保护测定和单分子阵列 (Simoa) 数字酶联免疫测定 (ELISA) 相结合，以超灵敏地测量 EV 内的蛋白质。我们应用这些方法分析了 α-突触核蛋白，并证实总血浆 α-突触核蛋白的一小部分位于 EV 内。此外，我们开发了一种高灵敏度的 Simoa 检测法，用于检测磷酸化 α-突触核蛋白（在 Ser129 残基处磷酸化）。我们发现 EV 内磷酸化 α-突触核蛋白与总 α-突触核蛋白的比率相对于外部 EV 有所提高。最后，我们应用我们开发的方法测量了帕金森病和路易体痴呆患者样本中 EV内的总 α-突触核蛋白和磷酸化 α-突触核蛋白。这项工作为确定 EV 中的蛋白质水平提供了一个框架，代表了开发用于脑部和其他器官疾病的 EV 诊断的重要一步。
4.Protumoral lipid droplet-loaded macrophages are enriched in human glioblastoma and can be therapeutically targeted. 载有肿瘤前脂质滴的巨噬细胞在人类胶质母细胞瘤中富集，可以作为治疗的靶点。[Sci Transl Med] PMID: 39475570摘要：由于胶质母细胞瘤的微环境复杂，因此在临床上面临着巨大的挑战。在本文中，我们描述了人类胶质母细胞瘤中的肿瘤相关泡沫细胞 (TAF)，这是一种载有脂质滴的巨噬细胞。通过对患者肿瘤的广泛分析以及体外和体内研究，我们发现 TAF 表现出与缺氧、间质转化、血管生成和吞噬功能受损相关的独特致瘤特性，并且它们的存在与胶质瘤患者的不良预后相关。我们进一步证明，胶质母细胞瘤细胞释放的细胞外囊泡中的脂质清除促进了 TAF 的形成。我们发现，针对参与脂质滴形成的关键酶，例如二酰基甘油 O-酰基转移酶或长链酰基辅酶 A 合成酶，可以有效破坏 TAF 的功能。总之，这些数据凸显了 TAF 是胶质母细胞瘤中重要的免疫细胞群，并深入了解了它们对肿瘤微环境的贡献。破坏脂质滴形成以靶向 TAF 可能代表了胶质母细胞瘤未来治疗发展的一种途径。
5.Mapping bacterial extracellular vesicle research: insights, best practices and knowledge gaps. 绘制细菌细胞外囊泡研究图谱：见解、最佳实践和知识差距。[Nat Commun] PMID: 39482295摘要：细菌细胞外囊泡 (BEV) 使细菌与其自然栖息地（包括人类等多细胞生物）之间能够进行通讯。因此，BEV的研究迅速引起了人们的关注，最近的研究提出了将 BEV 开发为生物标志物和治疗方法来管理自然栖息地（功能失调）的前景。尽管有多种技术可用，但其来源的组成、生物物理和生化特征的异质性以及多方面的货物组成对 BEV 的分析提出了挑战。为了绘制 BEV 研究的当前实践，我们分析了 2015-2021 年发布的 845 份出版物，报告了 3338 项与 BEV 相关的实验。提取的数据可通过公开的 EV-TRACK 知识库 (https://evtrack.org/) 访问。我们确定了透明报告的必要性，描述了知识差距，概述了可用的最佳实践，并确定了需要指导的领域，以确保 BEV 研究的进展并加速 BEV 应用。
6.Formin-like 1β phosphorylation at S1086 is necessary for secretory polarized traffic of exosomes at the immune synapse in Jurkat T lymphocytes.S1086 位点的 Formin 样 1β 磷酸化是 Jurkat T 淋巴细胞中免疫突触处外泌体的分泌极化运输所必需的。[Elife] PMID: 39479958摘要：我们在此分析了肌动蛋白细胞骨架调节蛋白 formin-like 1 β (FMNL1β) 如何以磷酸化依赖的方式调节免疫突触 (IS) 模型中的微管组织中心 (MTOC) 和多泡体 (MVB) 极化和外泌体分泌。IS 形成与 FMNL1β 向 IS 的瞬时募集有关，这与蛋白激酶 C 未 (PKC 未) 无关。同时对所有 FMNL1 同工型进行 RNA 干扰可阻止 MTOC/MVB 极化和外泌体分泌，而 FMNL1βWT 表达可恢复这些极化和外泌体分泌。然而，不可磷酸化的突变体 FMNL1βS1086A 的表达既不能将 MTOC/MVB 极化也不能将外泌体分泌恢复到对照水平，支持了 S1086 磷酸化在 MTOC/MVB 极化和外泌体分泌中的关键作用。相反，磷酸化模拟突变体 FMNL1βS1086D 恢复了MTOC/MVB 极化和外泌体分泌。相反，FMNL1βS1086D突变体没有恢复 PKC 干扰克隆中出现的缺陷 MTOC/MVB极化，这表明 S1086 FMNL1β 磷酸化本身不足以实现MTOC/MVB 极化和外泌体分泌。FMNL1 干扰抑制了免疫突触中心区域 (cIS) 的 F-肌动蛋白耗竭，而这对于 MTOC/MVB 极化是必需的。FMNL1βWT 和 FMNL1βS1086D（而非 FMNL1βS1086A 表达）恢复了cIS 处的 F-肌动蛋白耗竭。因此，IS 处的肌动蛋白细胞骨架重组是所有这些 FMNL1β 变体对极化分泌运输的影响的基础。在由原代 T 淋巴细胞产生的 IS 中发现了 FMNL1，无论是在T 细胞受体 (TCR) 还是嵌合抗原受体 (CAR) 诱发的突触中。总之，这些结果指出了 S1086 磷酸化在 FMNL1β 激活中的关键作用，导致皮质肌动蛋白重组以及随后对 MTOC/MVB 极化和外泌体分泌的控制。
7.Circular RNA landscape in extracellular vesicles from human biofluids. 人类生物体液中细胞外囊泡中的环状 RNA 景观。[Genome Med] PMID: 39482783摘要：环状 RNA（circRNA）已成为一类突出的共价闭合单链 RNA 分子，它们表现出组织特异性表达，并有可能作为液体活检细胞外囊泡（EV）中的生物标志物。然而，它们在 EV 中的特性和应用仍有待揭晓。我们使用从 1082 种人体液（包括血浆、尿液、脑脊液（CSF）和胆汁）中获得的转录组学数据对 EV 衍生的环状 RNA（EV-circRNA）进行了全面分析。我们的验证策略利用 RT-qPCR 和 RNA 免疫沉淀试验，并辅以计算技术来分析 EV-circRNA 特征和 RNA 结合蛋白相互作用。我们从各种人体液中鉴定出 136,327 个 EV-circRNA。值得注意的是，与线性 RNA 相比，大量具有高反向剪接率的环状 RNA 在 EV 中高度富集。此外，我们发现了富含血浆 EV 的脑特异性 circRNA 和与临床结果相关的癌症相关 EV-circRNA。此外，我们证明了 EV-circRNA 有可能作为评估非小细胞肺癌 (NSCLC) 免疫治疗效果的生物标志物。重要的是，我们确定了 RBP，特别是 YBX1，参与了circRNA 到 EV 的分选机制。本研究揭示了人类生物体液中 EV-circRNA 的广泛库，深入了解了它们作为疾病生物标志物的潜力及其在 EV 中的机制作用。特定 circRNA 的鉴定和 RBP 介导的分选机制的阐明为 EV-circRNA 在疾病诊断和治疗中的临床应用开辟了新途径。
8.LIF Promotes Sec15b-Mediated STAT3 Exosome Secretion to Maintain Stem Cell Pluripotency in Mouse Embryonic Development. LIF 促进 Sec15b 介导的 STAT3 外泌体分泌以维持小鼠胚胎发育中的干细胞多能性。[Adv Sci (Weinh)] PMID: 39475099摘要：LIF 通过激活 STAT3 来维持小鼠胚胎干细胞 (mESC) 的自我更新生长，STAT3 转位到细胞核中以诱导多能性基因。然而，LIF 激活的 ERK 信号通路在很大程度上抵消了自我更新生长过程中的多能性基因诱导。本文报道，在 mESC 中，STAT3 经历多囊泡内体 (MVE) 转位和随后的分泌，LIF 激活的 STAT3 在 N 端卷曲螺旋结构域内的 K177/180 残基上被乙酰化，在 Y293 残基上被磷酸化，这负责 STAT3 与胞外复合物成分 6B (EXOC6B) Secl5b 之间的相互作用。 STAT3易位进入MVE导致T202/Y204-ERK1/2磷酸化下调、S9-GSK3β磷酸化上调，从而维持mESC自我更新生长。K177R/K180R或Y293F替代的STAT3无法执行MVE易位和Secl5b依赖性分泌。表达K177RK180R替代（STAT3mut/mut）的小鼠部分胚胎致死。在STAT3mut/mut胚胎中，与血液系统功能相关的基因表达发生显著改变，存活的胚胎在造血系统中出现一系列异常。此外，Secl5b敲除小鼠表现出胚胎致死性。由此可见，Secl5b介导STAT3MVEs转位调节ERK和GSK3β信号通路的平衡，维持mESC自我更新生长，参与调节造血系统的稳定性。
9.Genetically modified extracellular vesicles loaded with activated gasdermin D potentially inhibit prostate-specific membrane antigen-positive prostate carcinoma growth and enhance immunotherapy. 装载有活性 Gasdermin D 的转基因细胞外囊泡可能抑制前列腺特异性膜抗原阳性前列腺癌的生长并增强免疫治疗。[Biomaterials] PMID: 39461061摘要：前列腺癌 (PCa) 与免疫原性差和淋巴细胞浸润有关，目前尚无针对 PCa 的有效免疫疗法。细胞焦亡是一种新型的癌症免疫治疗方法，可促进全身免疫反应，导致实体肿瘤中的免疫原性细胞死亡。本文介绍了 PSMAscFv-EVN-GSDMD 的制备和分析；这种基因工程重组细胞外囊泡(EV) 在其表面表达对前列腺特异性膜抗原 (PSMA) 具有高亲和力的单链可变抗体片段 (scFv)，并装载有 gasdermin D (GSDMD) 的 N 端结构域。无论是在体外还是体内，PSMAscFv-EVN-GSDMD 均可有效靶向 PSMA 阳性 PCa 细胞并通过EV 的载体特性和 PSMAscFv 的特异性诱导细胞焦亡。在22RV1和PSMA转染的RM-1接种的PCa小鼠模型中，PSMAscFv-EVN-GSDMD有效抑制肿瘤生长并促进肿瘤免疫反应。总之，PSMAscFv-EVN-GSDMD可以将PCa的免疫抑制性“冷”肿瘤微环境转化为免疫原性的“热”肿瘤微环境。
10.Aptamer-Functionalized Magnetic Ti(3)C(2) Based Nanoplatform for Simultaneous Enrichment and Detection of Exosomes. 基于适体功能化的磁性Ti(3)C(2)纳米平台可同时富集和检测外泌体。[Small] PMID: 38970554摘要：外泌体是细胞分泌的纳米囊泡，在各种病理过程中起着至关重要的作用。由于在肿瘤形成过程中分泌量丰富，外泌体已显示出作为肿瘤生物标志物的巨大潜力。开发一种方便、高效、经济的同时富集和检测外泌体的方法对于基础研究和临床应用都至关重要。在本研究中，制备了一种适体功能化的磁性 Ti3C2 复合材料 (Fe3O4@ Ti3C2@ PEI@ DSP@ aptamer@ FAM-ssDNA)，用于同时富集和检测外泌体。利用 CD63 适体识别和捕获外泌体，然后进行磁分离。然后通过切割 DSP 的二硫键释放外泌体。与传统方法相比，该复合材料在富集外泌体方面表现出更高的效率，同时保持了其结构和功能完整性。外泌体浓度的检测是通过 Ti3C2 荧光猝灭和外泌体与荧光标记探针的竞争性结合实现的。该方法的检测限低至4.21 × 10^4 颗粒 mL-1，这一数字与外泌体检测的最新方法相当。本研究展示了一种同时富集和检测外泌体的方法，具有高灵敏度、准确性、特异性和成本效益，为临床研究和诊断提供了巨大的潜力。
今天的整理就到这里。希望大家可以有所收获。大家下周见！

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