【2024-45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篇文章介绍了阿尔茨海默病患者的Tau丝被装载在细胞外囊泡中进行分泌和传播；第2篇文章介绍了非消化性水苏糖能够调控小肠上皮细胞来源外泌体的miRNA成分，阐释了非消化性糖的生理功能；第4篇文章提出了一种高通量筛选调控细胞外囊泡形成相关功能基因的策略；第7篇文章介绍了羊水干细胞通过细胞外囊泡调控胎儿肺成熟的功能作用。
1.Tau filaments are tethered within brain extracellular vesicles in Alzheimer's disease. 在阿尔茨海默病中，Tau 丝被束缚在大脑细胞外囊泡内。[Nat Neurosci] PMID: 39572740摘要：神经元中 tau 蛋白的异常组装是多种神经退行性疾病的病理特征，包括阿尔茨海默病 (AD)。组装的 tau 与 AD 患者中枢神经系统中的细胞外囊泡 (EV) 相关联，这与其清除和朊病毒样传播有关。然而，组装的 tau和 EV 的身份以及它们如何关联尚不清楚。在这里，我们结合定量质谱、低温电子断层扫描和单粒子低温电子显微镜来研究 AD 患者的大脑 EV。我们发现tau 细丝主要由截短的 tau 组成，这些细丝被包裹在富含内溶酶体蛋白的 EV 中。我们观察到多种细丝相互作用，包括与将细丝束缚在 EV 限制膜上的分子的相互作用，表明存在选择性包装。我们的研究结果将指导对 EV 介导的组装 tau 分泌的分子机制的研究，并为以 EV 相关 tau 为目标作为 AD 的潜在治疗和生物标志物策略提供信息。
2.Nondigestible stachyose binds membranous HSP90β on small intestinal epithelium to regulate the exosomal miRNAs: A new function and mechanism. 非消化性水苏糖结合小肠上皮膜状HSP90β调控外泌体miRNA:新功能和新机制。[Cell Metab] PMID: 39561765摘要：寡糖通常被认为是小肠中的“过客”。然而，我们的研究通过揭示寡糖水苏糖的新功能重新定义了这一认识，水苏糖与小肠上皮细胞膜状 HSP90β 的疏水残基结合，从而重新编程外泌体 miRNA 谱。CRISPR-Cas9 介导的 HSP90β 敲除消除了水苏糖在细胞膜上的积累及其对这些 miRNA 的调控作用。值得注意的是，水苏糖对这些 miRNA 的调控与其益生元作用无关，这一点可以通过在假无菌小鼠中观察到水苏糖改变的粪便 miRNA 得到证明。这些水苏糖改变的 miRNA 进一步塑造了结肠微生物群，尤其是小鼠体内的乳酸杆菌。其中，在水苏糖处理后，小鼠和人类粪便中 miR-30a-5p 下调（Log2FC < -2），可特异性抑制罗伊氏乳杆菌的生长。这些发现建立了水苏糖-肠道 miRNA-肠道菌群的新调控轴，并揭示了寡糖通过膜状 HSP90β 与肠道上皮直接“对话”的未知机制。
3.Extracellular vesicles containing SARS-CoV-2 proteins are associated with multi-organ dysfunction and worse outcomes in patients with severe COVID-19. 含有 SARS-CoV-2 蛋白的细胞外囊泡与重症 COVID-19 患者的多器官功能障碍和更糟糕的预后有关。[J Extracell Vesicles] PMID: 39558820摘要：严重急性呼吸综合征冠状病毒 2 (SARS-CoV-2) 导致 2019 年冠状病毒病 (COVID-19)，自 2019 年以来全球已有 700 多万人死于该病。高水平 IL-6 与重症病例有关，这促使人们早期评估抗 IL6 抑制剂托珠单抗作为一种潜在治疗方法，但不幸的是，它在许多试验中未能提高生存率。此外，人们对 COVID-19 后遗症的发展知之甚少，需要生物标志物来了解和预测这些过程。由于细胞外囊泡 (EV) 在病毒感染和免疫反应中发挥重要作用，它们可能作为预测和预后的生物标志物。我们从 39 名重症 COVID-19 患者中分离出 EV，其中 29 名接受了托珠单抗治疗，10 名被视为对照。采集患者住院前、治疗第 7 天和随访第 15 天的血液样本，通过免疫印迹法评估刺突 (S) 和核衣壳 (N) 蛋白的纵向表达。计算动态表达并与临床病理学和实验变量进行比较。通过免疫金和成像流式细胞术验证了 EV S 的表达，结果显示 CD9+ EVs 富集。在接受托珠单抗治疗的患者中观察到 EV 病毒蛋白表达降低。此外，在抗体反应较低、高纤维蛋白原血症、呼吸功能较低、血压较高和预后较短的患者中观察到 EV S 增加幅度较高。这些发现为未来研究表征 EVs 在多器官评估中的作用以及识别重症 COVID-19 和可能的长期 COVID 患者的生物标志物奠定了基础。
4.Barcoding of small extracellular vesicles with CRISPR-gRNA enables comprehensive, subpopulation-specific analysis of their biogenesis and release regulators. 使用 CRISPR-gRNA 对小细胞外囊泡进行条形码编码可以对其生物发生和释放调节剂进行全面的、亚群特异性的分析。[Nat Commun] PMID: 39562573摘要：小细胞外囊泡 (sEVs) 是各种生物背景下重要的细胞间信息传递者，但其释放过程仍不清楚。在此，我们描述了一个高通量检测平台，即 CRISPR 辅助的单独条形码 sEV 释放调节剂 (CIBER) 筛选，用于识别 sEV 释放中的关键参与者。CIBER 筛选通过 gRNA 与sEV 标记融合的dCas9 相互作用采用带有CRISPR-gRNA 条形码的 sEVs。条形码量化可以以大规模并行的方式估计从每个细胞释放的 sEV 量。以 CRISPR 汇集筛选格式使用不同的 sEV 标记对 sEVs 进行条形码编码，可以以亚群特异性的方式在全基因组范围内探索 sEV 释放调节剂，成功识别以前未知的 sEV 释放调节剂并揭示 CD63+/CD9+ sEVs 的外泌体/外体性质，以及 CD9+ sEV 释放与细胞周期的同步。 CIBER 应该成为详细研究 sEV 的生物发生、释放和异质性的有价值的工具。
5.Matrix vesicles from osteoblasts promote atherosclerotic calcification. 成骨细胞中的基质囊泡促进动脉粥样硬化钙化。[Matrix Biol] PMID: 39580186摘要：动脉粥样硬化钙化通常与骨质疏松症同时发生，表明骨骼和血管矿化之间可能存在相互作用。成骨细胞衍生的基质囊泡 (Ost-MV) 在骨矿化中起着关键作用，已成为异位血管钙化的潜在因素。然而，Ost-MV在血管钙化中的确切作用及其潜在机制仍不清楚。在本研究中，我们观察到动脉粥样硬化钙化和骨质流失同时增加，同时Ost-MV 释放到循环中。我们证明，在动脉粥样硬化环境中，循环 Ost-MV 靶向斑块病变。从机制上讲，血管损伤促进 Ost-MV 的跨内皮运输，胶原蛋白重塑促进 Ost-MV 聚集，血管平滑肌细胞 (VSMC) 表型转换增强 MV 摄取。动脉粥样硬化期间的这些病理变化共同促使 Ost-MVs 募集到血管中。此外，Ost-MVs 和 VSMC 衍生的基质囊泡 (VSMC-MVs) 通过 Ras-Raf-ERK 通路加剧钙化。我们的研究结果揭示了一种参与血管钙化的新型Ost-MVs 介导机制，并丰富了我们对骨-血管串扰的理解。
6.Macrophage membrane-encapsulated miRNA nanodelivery system for the treatment of hemophilic arthritis. 巨噬细胞膜包裹的 miRNA 纳米递送系统用于治疗血友病性关节炎。[J Control Release] PMID: 39580078摘要：血友病性关节炎 (HA) 是病理改变最严重的关节疾病之一。具体而言，周期性自发性出血引起的滑膜过度炎症和软骨不可逆破坏是严重影响患者行为功能和生活质量的主要机制。在本研究中，我们分离并鉴定了富含血小板血浆的外泌体 (PRP-exo)。我们对这些外泌体进行了 microRNA (miRNA) 测序和生物信息学分析，以确定最丰富的 miRNA，miR-451a。随后，我们开发了一种 M@ZIF-8@miR 纳米治疗系统，该系统利用纳米级沸石咪唑酯骨架 (ZIF) 作为 miRNA 递送的载体，封装在 M2 膜内以增强其抗炎作用。体外和体内研究表明，M@ZIF-8@miR 显着降低了促炎细胞因子，控制了滑膜炎症，并通过减少关节损伤实现了有效的治疗效果。我们认为，M@ZIF-8@miR 纳米复合材料能够抑制促炎细胞因子、增强细胞摄取并表现出良好的内体逃逸特性，使其成为有效递送治疗性核酸药物的有希望的载体。这种方法可以延缓关节退化，并为 HA 治疗提供一种有希望的组合策略。
7.Amniotic fluid stem cell extracellular vesicles promote lung development via TGF-beta modulation in a fetal rat model of oligohydramnios. 在羊水过少的胎儿大鼠模型中，羊水干细胞细胞外囊泡通过 TGF-β 调节促进肺部发育。[J Control Release] PMID: 39577465摘要：羊水过少（相对于孕龄的羊水量减少）是一种严重的疾病，其主要原因是胎儿肺发育不全，发病率和死亡率很高。目前，促进胎儿肺部发育的治疗方法有限。干细胞及其衍生物的给药已显示出对几种与肺部发育停滞有关的胎儿和新生儿疾病的良好再生特性。在此，我们首先在手术大鼠模型中描述了羊水过少继发的肺发育不全。实验性诱导羊水过少导致肺生长受损、分支形态发生（气腔减少，Fgf10、Nrp1、Ctnnb1 表达减少）、近端/远端祖细胞模式形成（Sox2 和Sox9 表达减少）和 TGF-β 信号传导。然后，我们测试了产前给药源自羊水干细胞的细胞外囊泡 (AFSC-EVs)。在羊水过少的肺中，AFSC-EV 给药至少部分通过释放 miR-93-5p 改善了肺分支形态形成和气道祖细胞模式。我们的实验表明，AFSC-EV miR-93-5p 阻断了 SMAD 7，导致pSMAD2/3 上调和 TGF-β 信号传导恢复。相反，用antagomir 93-5p 转染的 AFSC-EV 治疗的羊水过少的肺分支形态形成和 TGF-β 信号传导减少。这是第一项报告产前施用干细胞衍生物可能成为挽救羊水过少胎儿肺发育的潜在疗法的研究。
8.Local Exosome Inhibition Potentiates Mild Photothermal Immunotherapy Against Breast Cancer. 局部外泌体抑制增强针对乳腺癌的温和光热免疫疗法。[Adv Sci (Weinh)] PMID: 39574346摘要：肿瘤微环境 (TME) 内有限的免疫浸润阻碍了免疫检查点阻断 (ICB) 疗法的疗效。为了增强免疫浸润，温和的光热疗法 (PTT) 通常与免疫疗法相结合。然而，温和的 PTT 对 TME 的影响仍不清楚。生物信息学分析表明，温和的 PTT 会放大免疫细胞浸润并刺激 T 细胞活性。值得注意的是，它加速了肿瘤细胞衍生的外泌体 (TEX) 的释放，并上调了肿瘤细胞和 TEX 上的 PD-L1 表达。因此，提出局部抑制 TEX 释放对于克服温和 PTT 的不良影响至关重要，从而增强 ICB 疗法。因此，设计了一种多阶段药物输送系统，可同时输送光敏剂（还原氧化石墨烯纳米片，NRGO）、抗 PD-L1 抗体和外泌体抑制剂（磺胺异恶唑）。该系统采用温敏脂质凝胶作为主要载体，NRGO 作为辅助载体，支持磺胺异恶唑的光热转化和结合。重要的是，使用近红外辐射实现了药物的控制释放。研究结果表明，这种局部联合疗法通过抑制外泌体和增强免疫细胞浸润重塑了免疫抑制性 TME，同时还增强了 T 细胞活性以触发全身抗肿瘤免疫，展示了这种联合策略在根除冷肿瘤方面的显著效果。
9.Myofibroblast-derived extracellular vesicles facilitate cancer stemness of hepatocellular carcinoma via transferring ITGA5 to tumor cells. 肌成纤维细胞衍生的细胞外囊泡通过将 ITGA5 转移到肿瘤细胞来促进肝细胞癌的癌细胞干性。[Mol Cancer] PMID: 39574133摘要：肌成纤维细胞是肿瘤微环境（TME）的重要组成部分，在肝细胞癌（HCC）的进展中起着关键作用。整合素α5（ITGA5）是恶性肿瘤肌成纤维细胞中的关键调节因子。因此，应研究ITGA5作为HCC治疗策略新靶点的潜力。对HCC组织微阵列进行数字扫描和分析，以定位ITGA5的分布并进行预后分析。进行CRISPR Cas9介导的ITGA5敲除以建立ITGA5-KO肌成纤维细胞系。提取来自LX2的细胞外囊泡（EV）用于治疗HCC细胞。随后，检查经处理的HCC细胞的球体形成能力和干性标志物表达。构建了具有纤维化损伤的原位HCC小鼠模型，以测试ITGA5靶向治疗的结果及其在程序性死亡配体1（PD-L1）治疗中的有效性。整合了共免疫沉淀/质谱和转录组数据以深入研究该机制。组织微阵列结果显示，ITGA5在HCC组织的基质肌成纤维细胞中高度富集，并导致肿瘤进展加快和预后不良。值得注意的是，ITGA5通过细胞外囊泡（EVs）从肌成纤维细胞传输到HCC细胞诱导获得癌症干细胞样特性。从机制上讲，ITGA5直接与YES1结合，促进YES1及其下游通路的激活，从而增强HCC细胞的干细胞性。此外，阻断 ITGA5 可阻止 ITGA5+ 肌成纤维细胞驱动的肿瘤进展，并增强小鼠 HCC 模型中 PD-L1 治疗的疗效。我们的研究结果阐明了一种新机制，即 EV 介导的 ITGA5 从肌成纤维细胞转移到肿瘤细胞可增强 HCC 干细胞特性。ITGA5 靶向治疗有助于阻止 HCC 进展并提高 PD-L1 治疗的疗效。
10.OSCC-derived EVs educate fibroblasts and remodel collagen landscape. OSCC 衍生的 EV 可以驯化成纤维细胞并重塑胶原蛋白景观。[Matrix Biol] PMID: 39393503摘要：癌症相关肌成纤维细胞 (mCAF) 是肿瘤微环境的重要组成部分，因为它们有助于细胞外基质 (ECM) 重塑。口腔鳞状细胞癌 (OSCC) 中细胞外囊泡 (EV) 通过调节 mCAF 和相关胶原蛋白的促肿瘤机制仍不清楚。在本研究中，通过分析单细胞测序数据和免疫荧光染色，我们证实了 OSCC 组织中 mCAF 的存在增加和特定胶原蛋白类型的富集。此外，我们证明了 OSCC 衍生的 EV 促进成纤维细胞转化为 mCAF，从而导致肿瘤侵袭。蛋白质组学分析确定了 EV 中 TGF-β1 的存在，并揭示了其通过TGF-β1/SMAD 信号通路诱导 mCAF 的作用。体内实验证实，EVs，尤其是携带 TGF-β1 的 EVs，会引发 COL18highCOL5high 基质沉积，从而形成 OSCC 中的促肿瘤 ECM。总之，我们的研究揭示了 OSCC 衍生的 EVs 在协调成纤维细胞向 mCAFs 分化和调节 ECM 内特定胶原蛋白类型方面发挥着重要作用。因此，本研究为靶向 EV 介导的 TGF-β1 信号通路作为 OSCC 的潜在治疗策略提供了理论基础。
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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