【2019-23期】This Week in Extracellular Vesicles
1. Molecular Profiling and Functional Analysis of Macrophage-Derived Tumor Extracellular Vesicles.
肿瘤相关巨噬细胞源性细胞外囊泡的分子谱和功能分析。
[Cell Rep] IF=8.032 PMID：31167148
摘要：细胞外囊泡（EV），包括外泌体，能够调节癌症生物学的多个方面。肿瘤相关巨噬细胞（TAM）能够分泌EV，但目前对其分子特征和功能特征的了解还很不足。在这里，我们报告了富集、定量和蛋白质组学分析小鼠TAM（TAM-EV）释放的EV的分析方法。与TAM细胞相比，TAM-EV呈现与Th1/ M1极化特征相关的分子谱，增强的炎症和免疫应答，以及更有利的患者预后。富集的TAM-EV制剂能够在离体状态下促进T细胞增殖和活化。 TAM-EV还含有生物活性脂质和生物合成酶，其可以改变癌细胞中的促炎信号传导。因此，尽管TAM主要是免疫抑制剂，但它们的EV可能具有刺激而非限制抗肿瘤免疫力的潜力。
PS：肿瘤相关巨噬细胞在肿瘤的进展过程中主要发挥了免疫抑制作用，但是目前对肿瘤相关巨噬细胞来源的细胞外囊泡了解并不充分。这篇文章以小鼠肿瘤中的肿瘤相关巨噬细胞为研究对象，分析了其来源的细胞外囊泡的组成，并发现这些细胞外囊泡可能与母细胞发挥着相反的功能。这一研究发现提示我们细胞本身和细胞来源的细胞外囊泡可能在特定情况下具有不同甚至相反的功能，在未来细胞外囊泡的应用中，我们需要谨慎评估细胞外囊泡自身的功能，而不能依据母细胞的功能来简单推测。
2. Localized injection of miRNA-21-enriched extracellular vesicles effectively restores cardiac function after myocardial infarction.
局部注射富含miRNA-21的细胞外囊泡有效地恢复心肌梗塞后的心脏功能。 [Theranostics] IF=8.537 PMID：31149048
摘要：心肌梗塞（MI）是心力衰竭的主要原因，会导致不可逆的心肌细胞损失和心脏功能受损。目前MI的临床治疗基本上是无效的，因为它们主要旨在缓解临床症状而不是修复受损的心肌。因此，开发更有效的疗法是临床亟需的。该研究旨在研究携带特异性抗细胞凋亡miRNA的细胞外囊泡（EV）是否可以有效地内化到心肌中以实现期望的治疗结果。我们从过量表达miRNA-21（miR21-EVs）的HEK293T细胞中分离EV并鉴定。通过实时PCR计算miR21-EV的RNase抵抗率，并与脂质体和聚乙烯亚胺（PEI）进行比较。共聚焦激光扫描显微镜用于可视化原代培养的小鼠新生心肌细胞（CM），H9c2大鼠心肌细胞和人脐静脉内皮细胞（HUVEC）中miR21-EV的细胞内化。 miR21-EVs对PDCD4（一种在调节心肌细胞凋亡中起重要作用的促凋亡蛋白）表达的影响也通过实时PCR和Western印迹分析在这三种细胞类型中进行了评估。在体内，结扎小鼠冠状动脉左前降支后，将miR21-EV直接注射到梗塞区。通过免疫荧光染色评估miR21-EV分布和血管（毛细血管和小动脉）密度。还进行了miRNA-21的荧光原位杂交以证实miR21-EV在体外和体内的分布。通过免疫组织化学染色评估心肌中PDCD4的蛋白质水平。使用TUNEL染色测量miR21-EV在心肌细胞和内皮细胞中的抗细胞凋亡作用。注射后4周，分别通过组织化学染色和超声心动图评估心脏组织学和功能恢复。我们发现，与脂质体和PEI相比，EV显着抑制miRNA-21降解。 MiR21-EV在4小时内有效地将miRNA-21递送到心肌细胞和内皮细胞中。外源miRNA-21在体外显着降低PDCD4表达并减弱细胞凋亡。一致且重要的是，在临床前MI动物模型中，负载miRNA-21的EV有效地将miRNA-21送入心肌细胞和内皮细胞，显着抑制细胞凋亡并显着的改善心脏功能。我们的研究结果表明，细胞衍生的基因工程改造的细胞外囊泡可用于递送miRNA用于治疗MI，并可能在未来使患者受益。
PS：心肌梗塞对心脏的损伤通常是不可逆的，因此心肌梗塞的预后通常不是很好。如何通过治疗手段来缓解心肌梗塞过程中心肌细胞的死亡，改善心梗预后是目前的研究重点。这篇文章介绍了通过EV携带miR-21作用于心梗部位来改善预后的方法。更多内容请关注往期推文：华中科技大学同济医学院：局部注射富含miR-21的EVs可以改善心肌梗死预后
3. Biodistribution of gadolinium- and near infrared-labeled human umbilical cord mesenchymal stromal cell-derived exosomes in tumor bearing mice.
钆和近红外标记人脐带间充质基质细胞来源外泌体在荷瘤小鼠体内的生物分布。
[Theranostics] IF=8.537 PMID：31149047
摘要：我们推测，源自人脐带间充质基质细胞（HUC-MSCs）的外泌体将在肿瘤内积累并具有肿瘤定位或药物递送的潜力。为了验证这一假设，我们使用MRI造影剂，钆或近红外染料标记HUC-MSC外泌体。在注射后24-48小时内通过14.1T MRI或生物成像确定异位骨肉瘤荷瘤小鼠中的外体积累。体外研究通过MTT测定，共聚焦显微镜和流式细胞术检查外泌体对人和小鼠骨肉瘤细胞系的积累和生理效应。我们发现系统性的HUC-MSC外泌体注射在24-48小时后会在肿瘤内连续累积。相反，合成的脂质纳米颗粒仅在注射后的前3小时在肿瘤中累积。这些结果表明，HUC-MSCs外泌体在体外和体内在人或小鼠骨肉瘤细胞中在输注后24至48小时内积累。
PS：间充质基质细胞（又称为 间充质干细胞）在培养过程中会释放大量的细胞外囊泡，并且有研究表明其来源的细胞外囊泡具有多方面的功能作用。因此间充质基质细胞来源的细胞外囊泡一直是目前的研究热点。这篇文章评估了间充质基质细胞来源的细胞外囊泡是否可以在肿瘤组织中积累。通过特定的标记结合磁共振检测和活体成像证实了这些囊泡可以在肿瘤组织中积累，从而为间充质基质细胞来源的细胞外囊泡作为肿瘤治疗药物载体提供了理论基础。
4. Interfering with endolysosomal trafficking enhances release of bioactive exosomes.
干扰内溶酶体运输增强了生物活性外泌体的释放。
[Nanomedicine] IF=6.5 PMID：31152797
摘要：外泌体是细胞来源的细胞外囊泡，大小为30-150nm，能够参与细胞间通讯。它们能够携带生物活性分子，包括蛋白质，RNA和脂质，并且它们具有将这些生物分子递送到受体细胞的天然能力，外泌体越来越多地被研究作为新型药物递送载体或作为再生医学的无细胞治疗方法。然而，基于外泌体的治疗策略的临床转化的主要障碍之一是它们在标准培养条件下产生时的低产量。外泌体是内吞起源的囊泡，当多泡内体与质膜融合时释放。在这里，我们证明干扰内溶酶体运输显着增加了外泌体释放。此外，我们通过使用心肌细胞和内皮细胞的促存活和血管生成测定证明了这些外泌体依旧保留其再生生物活性。这些结果可用于增加外泌体产生以研究生物学功能或改善基于外泌体的治疗剂的临床转化。
PS：外泌体是一种起源于内体的细胞外囊泡。而细胞中内体的命运通常有两种，一种是形成溶酶体最终降解内容物，另一种是通过内陷包裹细胞质中的特定成分形成多泡小体并释放到细胞外形成外泌体。这篇文章尝试了抑制溶酶体途径来增强外泌体形成途径。数据显示，通过抑制溶酶体的形成可以增强细胞外泌体的释放。这一研究为我们提供了提高外泌体制备效率的潜在策略，为我们研究和应用外泌体提供了更好的条件。但是，这一研究报道也存在一定的不足。溶酶体途径在细胞代谢中发挥着重要的作用，对溶酶体途径的抑制可能导致细胞内大量通路的异常，这可能影响了外泌体内容物的成分，因此这一策略有待进一步分析验证。
5. Placental extracellular vesicles express active dipeptidyl peptidase IV; levels are increased in gestational diabetes mellitus.
妊娠期糖尿病患者胎盘细胞外囊泡中活性二肽基肽酶IV的水平升高。
[J Extracell Vesicles] PMID：31164969
摘要：妊娠期糖尿病（GDM）是妊娠期最常见的代谢紊乱，其特征是胰岛素抵抗和循环胰高血糖素样肽-1（GLP-1）减少。 GDM在分娩后迅速消退，这提示胎盘在疾病中的作用。本研究探讨了导致这种病理的生物学功能。胎盘将合胞滋养细胞衍生的细胞外囊泡（STB-EV）释放到母体循环中，其在GDM中增强。已知二肽基肽酶IV（DPPIV）通过分解GLP-1在2型糖尿病中起作用，GLP-1又调节葡萄糖依赖性胰岛素分泌。对来自对照和GDM女性的STB-EV进行了分析。我们发现正常人胎盘释放DPPIV阳性STB-EV，并且它们在子宫中比配比外周血更高，证实了这些EV的胎盘起源。来自正常胎盘的DPPIV结合的STB-EV呈现维达列汀剂量依赖性地抑制。这些DPPIV结合的STB-EV能够在体外分解GLP-1。而来自GDM胎盘的STB-EV显示出更高的DPPIV活性。重要的是，DPPIV结合的STB-EV在患有GDM的女性的循环中增加了八倍。这是携带具有调节母体胰岛素分泌潜力的生物活性分子的STB-EV的首次报道。
PS：这篇文章介绍了来自胎盘灌洗液的细胞外囊泡通过携带DPPIV影响母体的代谢从而促进母体的妊娠期糖尿病发病。这一报道从细胞外囊泡的角度解释了妊娠期糖尿病的发病，对我们认识这一疾病具有十分重要的参考意义。另外，文章中详细的介绍了胎盘灌洗液的收集方法和细胞外囊泡的分离提取方法，从事相关研究的朋友可以参考学习一下。
6. Schistosoma japonicum extracellular vesicle miRNA cargo regulates host macrophage functions facilitating parasitism.
日本血吸虫来源的细胞外囊泡miRNA调节宿主巨噬细胞功能，促进寄生过程。
[PLoS Pathog] IF=6.158 PMID：31163079
摘要：血吸虫感染持续数十年。寄生虫与宿主外周血免疫细胞密切接触，但对寄生虫与这些免疫细胞之间的调节相互作用知之甚少。在这里，我们研究发现从日本血吸虫释放的细胞外囊泡（EVs）主要由巨噬细胞和其他宿主外周血免疫细胞摄取，并且它们的miRNA能够转移到受体细胞中。将日本血吸虫EV miRNA摄入宿主细胞通过调节相应的靶标包括Pros1，Fam212b和Clmp，增加了巨噬细胞增殖和TNF-α产生。感染日本血吸虫的小鼠表现出单核细胞群增加和TNF-α水平升高。日本血吸虫感染小鼠中宿主单核细胞和TNF-α水平的降低导致蠕虫和卵的显著减少以及病理学特征的显着减弱。总之，我们证明日本血吸虫EV miRNA可以调节宿主巨噬细胞，寄生虫通过调节宿主免疫应答以促进寄生虫存活。我们的研究结果为血吸虫 - 宿主相互作用提供了有价值的见解，这可能有助于开发针对血吸虫病的新型干预策略。
PS：文章发现血吸虫可以通过细胞外囊泡的miRNA调控宿主免疫系统的应答反应从而促进寄生过程。这一过程的阐释为新的靶向治疗策略提供了新的靶点。
7. Extracellular vesicles from CLEC2-activated platelets enhance dengue virus-induced lethality via CLEC5A/TLR2.
来自CLEC2活化的血小板来源的细胞外囊泡通过CLEC5A / TLR2增强登革热病毒诱导的致死率。
[Nat Commun] IF=12.353 PMID：31160588
摘要：血小板 - 白细胞相互作用能够增强炎症反应，但潜在的机制仍不清楚。 CLEC5A和CLEC2是脾酪氨酸激酶（Syk） - 偶联的C型凝集素受体，分别由白细胞和血小板大量表达。CLEC5A是黄病毒和细菌的模式识别受体（PRR），CLEC2是血小板激活蛇毒凝集素的受体。在这里，我们研究发现登革热病毒（DV）通过CLEC2激活血小板释放细胞外囊泡（EV），包括外泌体（EXO）和微泡（MV）。 DV诱导的EXO（DV-EXO）和MV（DV-MV）进一步激活中性粒细胞和巨噬细胞上的CLEC5A和TLR2，从而诱导中性粒细胞胞外诱捕网（NET）的形成和促炎细胞因子释放。与stat1 - / - 小鼠相比，CLEC5A和TLR2的同时阻断有效地减弱了DV诱导的炎症反应并将存活率从30％提高到90％。鉴定CLEC2和CLEC5A / TLR2在血小板 - 白细胞相互作用中的关键作用将支持未来治疗急性病毒感染的新策略的发展。
PS：文章介绍了登革热病毒通过激活血小板释放囊泡从而促进中性粒细胞形成NET来影响登革热病毒感染。Rescue实验表明，通过阻断相应的信号可以提升染病动物的存活率。NET是由中性粒细胞形成的一种结构，中性粒细胞在特定刺激的作用下破裂并释放细胞内的DNA以及细胞因子。NET在包括免疫和肿瘤转移过程中存在一些初步的研究，是目前研究不是很透彻的领域，感兴趣的可以关注一下。这篇文章则将细胞外囊泡与NET联系到了一起。
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