【2021-29期】This Week in Extracellular Vesicles

本周hzangs在最新文献中选取了9篇分享给大家，第1篇文章主要综述了病毒通过细胞外囊泡进行传播的研究进展并提出了细胞外囊泡作为病毒传播单位的新观点；第2篇文章提供了一种外泌体加载药物的新策略；第3篇文章阐释了细胞外囊泡能够携带RNA的小读码框产生的微小蛋白，并且这些微小蛋白在一些疾病中具有成为生物标志物的潜力；第7篇文章研究了吸烟者容易有动脉斑块硬化的原因，并解释了细胞外囊泡在其中的作用。

1.A New Infectious Unit: Extracellular Vesicles Carrying Virus Populations.
一个新的感染单位：携带病毒群的细胞外囊泡。
[Annu Rev Cell Dev Biol] PMID：34270326

摘要：长期以来，病毒传播一直被描述为通过单个游离病毒颗粒发生。然而，病毒也可以进入环境并作为聚集在细胞外囊泡 (EV) 内的群体传播，我们首先将这一过程称为囊泡介导的整体传播。这些被膜包裹的病毒簇可以来源于多种细胞器，包括自噬体、质膜和多泡体。它们的病毒货物可以是多个无包膜或有包膜的病毒颗粒，甚至是裸露的感染性基因组，但出口始终是非裂解的，细胞保持完整。在这里，我们提出的论点是，与游离的单一病毒（无包膜或有包膜的）甚至游离病毒聚集体相比，EV 隐形病毒簇是一种独特形式的感染单位。我们讨论了在病毒相关疾病的背景下这些传染性EV 的效率和流行程度，并强调了它们正确检测和消毒对公共卫生的重要性。

 

2.A High-Throughput Nanofluidic Device for Exosome Nanoporation to Develop Cargo Delivery Vehicles.
一种用于外泌体纳米孔化的高通量纳米流体装置，用于开发药物递送囊泡。
[Small] PMID：34291570

摘要：在不影响其完整性和功能的情况下将各种外源货物有效加载到外泌体中仍然是一个重大挑战。在这里，提出了一种名为“外泌体纳米穿孔器（ENP）”的纳米流体装置，用于将各种货物高通量加载到外泌体中。通过将外泌体运输到高度与其尺寸相当的纳米通道，外泌体膜通过机械压缩和流体剪切而渗透，允许货物分子从周围溶液流入外泌体，同时保持外泌体完整性。由 30 000 个纳米通道组成的 ENP 展示了高样品吞吐量，并通过实验和数值研究阐明了该装置的工作机制。此外，ENP 处理的外泌体可以将其药物货物输送到人类非小细胞肺癌细胞并诱导细胞死亡，这表明该设备有可能开发用于医学和生物应用的新型外泌体载体。

3.LncRNA-encoded microproteins: A new form of cargo in cell culture-derived and circulating extracellular vesicles.
LncRNA 编码的微小蛋白：细胞培养衍生和循环细胞外囊泡中的一种新形式的货物。
[J Extracell Vesicles] PMID：34276900

摘要：过去几年基于组学技术的进步导致发现了许多由小开放阅读框 (smORF) 编码的生物相关肽，这些肽嵌入在各种不同的长链非编码 RNA(lncRNA) 转录本（此处称为微小蛋白）中。然而，微小蛋白作用的机制和作用模式尚未完全表征。在此，我们提供了来自神经胶质瘤癌细胞的细胞外囊泡 (EV) 中富含微小蛋白的第一个实验证据，表明 EV 介导的微小蛋白转移可能代表了一种新的细胞间通讯机制。有趣的是，在检查人血浆时，分别从纯化的 EV、全血浆和不含 EV 的血浆中鉴定出 48、11 和 3 种微小蛋白，这表明循环微小蛋白主要富含于EV。最重要的是，初步数据显示胶质瘤患者中 EV 微小蛋白的表达谱与健康供体不同，这表明 EV 中的循环微小蛋白可能在识别胶质瘤患者方面具有潜在的诊断应用。

4.Specificities of exosome versus small ectosome secretion revealed by live intracellular tracking of CD63 and CD9.
通过 CD63 和 CD9 的实时细胞内追踪揭示外泌体与胞外颗粒体分泌的特异性。
[Nat Commun] PMID：34282141

摘要：尽管它们在细胞间通讯中发挥作用，但细胞外囊泡(EVs) 的不同种群及其分泌机制尚未完全表征：EVs 如何以及在何种程度上形成为内吞隔室 (外泌体) 或质膜 (PM) 的腔内囊泡（胞外颗粒体）仍不清楚。在这里，我们跟踪了 EV 标记 CD9 和 CD63 从内质网到它们的驻留区室，分别是 PM 和晚期内体的细胞内运输。在它们最终分离之前，我们观察到两个地方的瞬时共定位。CD9 和稳定在 PM 的突变 CD63 在 EV 中比 CD63 更丰富地释放。因此，在 HeLa 细胞中，胞外颗粒体比外泌体更为突出。通过比较蛋白质组学分析和对内体 pH 中和的差异反应，我们确定了一些可能对外泌体 (LAMP1) 或胞外颗粒体 (BSG、SLC3A2) 具有特异性的表面蛋白。我们的工作为任何细胞类型中外泌体和胞外颗粒体的分子和功能区分开辟了道路。

5.Platelet EVs contain an active proteasome involved in protein processing for antigen presentation via MHC-Imolecules.
血小板 EV 含有一个活性蛋白酶体，参与蛋白质加工，通过 MHC-I 分子进行抗原呈递。
[Blood] PMID：34293122

摘要：除了止血作用外，血小板在免疫中也发挥着重要作用。一旦被激活，血小板就会释放出由其细胞质膜出芽形成的细胞外囊泡 (EV)。由于其异质性，血小板 EVs (PEVs) 被认为具有多种功能。然而，蛋白酶体是否从血小板转移到 PEVs 或其功能是否保留尚不清楚。我们假设功能性蛋白质加工和抗原呈递机制通过活化的血小板转移到 PEV。使用分子和功能分析，我们表明活性 20S 蛋白酶体与 MHC-I 和淋巴细胞共刺激分子（CD40L 和 OX40L）一起富含于 PEV。在健康供体血液中发现了含有蛋白酶体的 PEV，但在引起输血不良反应的血小板浓缩物中并没有增加。然而，在小鼠体内注射免疫复合物后，它们得到了增强。注射到小鼠体内后，小鼠 PEVs 的完整生物分布表明，除了骨髓外，它们主要可以到达淋巴器官，如脾脏和淋巴结，以及在较小程度上到达肝脏和肺。PEV 蛋白酶体加工外源性卵清蛋白 (OVA) 并将其抗原肽加载到 MHC-I 分子上，从而促进 OVA 特异性 CD8+ T 淋巴细胞增殖。这些结果表明，PEV 通过抗原的交叉呈递有助于适应性免疫，并且可以通过淋巴系统获得免疫细胞的特权。

6.Muscle-derived exophers promote reproductive fitness.
肌肉来源的大细胞外囊泡促进生殖健康。
[EMBO Rep] PMID：34288362

摘要：机体功能和繁殖取决于代谢重新布线和平衡的能量资源。然而，机体稳态和繁殖力之间的串扰以及相关的旁分泌信号机制仍然知之甚少。使用秀丽隐杆线虫，我们发现体壁肌肉 (BWM) 释放先前发现的可去除神经元和心肌细胞中受损亚细胞成分的大细胞外囊泡（称为exophers），以支持胚胎生长。BWM 的大细胞外囊泡形成（exopheresis）具有性别特异性，是一种受子宫内胚胎发育调节的非细胞自主过程。胚胎衍生因子诱导大细胞外囊泡的产生，这些大细胞外囊泡运输 BWM 中产生的卵黄蛋白，并最终将它们输送到新形成的卵母细胞。因此，具有大量肌肉来源大细胞外囊泡的母亲的后代生长得更快。我们建议肌肉大细胞外囊泡的主要作用是刺激生殖能力，从而影响蠕虫种群对当前环境条件的适应。

7.Nicotine promotes vascular calcification via intracellular Ca2+-mediated, Nox5-induced oxidative stress and extracellular vesicle release in vascular smooth muscle cells.
尼古丁通过细胞内 Ca2+ 介导、Nox5 诱导的氧化应激和血管平滑肌细胞中的细胞外囊泡释放促进血管钙化。
[Cardiovasc Res] PMID：34273166

摘要：吸烟者发生心血管事件的风险增加。然而，吸烟影响心血管疾病导致加速动脉粥样硬化和血管钙化的确切机制尚不清楚。本研究的目的是研究尼古丁对血管平滑肌细胞 (VSMC) 钙化起始的影响并阐明潜在机制。我们使用离体显微计算机断层扫描 (μCT) 扫描评估了吸烟和不吸烟患者的 62 处颈动脉病变的血管钙化。与非吸烟者（n = 11 of 32，34.3%；p< 0.001）相比，吸烟者（n = 22 of 30, 73.3%）的颈动脉斑块中钙化更常见，证实了更高的动脉粥样硬化负担。微钙化的差异尤其显着，与非吸烟者相比，吸烟者的微钙化程度高 17 倍。在体外，尼古丁诱导人原发性 VSMC 钙化，增加成骨基因表达（Runx2、Osx、BSP 和 OPN）和细胞外囊泡 (EV) 分泌。尼古丁的促钙化作用由 Ca2+ 依赖性 Nox5 介导。SiRNA 敲低 Nox5 抑制了尼古丁诱导的 EV 释放和钙化。此外，用维生素 K2 预处理 hVSMC 可改善尼古丁诱导的细胞内氧化应激、EV 分泌和钙化。使用烟碱乙酰胆碱受体 (nAChR) 阻滞剂 α-银环蛇毒素和六甲溴铵，我们发现尼古丁对细胞内 Ca2+ 和氧化应激的影响是由α7 和 α3 nAChR 介导的。最后，我们发现 Nox5 在吸烟者颈动脉中的表达较高，并且与这些血管中的钙化水平相关。在这项研究中，我们提供证据表明尼古丁诱导 Nox5 介导的促钙化过程作为增加动脉粥样硬化钙化的新机制。我们发现尼古丁对 α7 和α3 nAChR 的激活会增加细胞内 Ca2+ 并通过增加 Nox5 活性启动 hVSMC 的钙化，从而导致氧化应激介导的 EV 释放。确定 Nox5 诱导的氧化应激的作用为诊断和治疗吸烟诱导的心血管疾病开辟了新途径。

8.Fibrogenic signals persist in DAA-treated HCV patients after sustained virological response.
在持续病毒学应答后，纤维化信号在接受 DAA 治疗的 HCV 患者中持续存在。
[J Hepatol] PMID：34271004

摘要：现在可通过 DAA 疗法实现的 HCV SVR 确定了一类新的患者，需要根据肝病分期进展进行医学监测。为此，疾病生物标志物和治疗靶点的鉴定似乎是必要的。从 15 名健康供体 (HD) 和 16 名 HCV 感染患者的血浆中纯化的细胞外囊泡 (EV) 在 DAA 治疗之前 (T0) 和之后(T6) 用于功能和 miRNA 货物分析。从 17 名 HD、23 名 T0 和 T6 患者的血浆中纯化的 EV 用于蛋白质组学和蛋白质印迹分析。LX2 细胞的功能分析测量了响应 EV 的纤维化标志物（mRNA 和蛋白质）。通过 qPCR、无标记液相色谱-质谱 (nLC-MS/MS) 和蛋白质印迹进行结构分析。来自 HD、T0 和 T6 的血浆来源 EV 的功能差异（即 FN-1、ACTA2、Smad2/3 磷酸化、胶原沉积）的观察结果，我们进行了 EV 结构分析。我们发现在 miRNA 和蛋白质货物方面存在一致的差异：（i）抗纤维化 miR204-5p、miR181a-5p、miR143-3p、miR93-5p 和miR122-5p 在 T0 EV 中相对于 HD 的代表性不足，而 miR204-发现 5p 和miR143-3p 在 HD 和 T6 之间在统计学上代表性不足（p 值<0.05） (ii) 蛋白质组学分析强调，在T0 和 T6 中，几种蛋白质对 HD 的调节；其中，纤维化 DIAPH1 经蛋白质印迹证实上调（4.4 Log2 倍数变化）。综上所述，这些结果突出了结构 EV 的改变，这可能是 HCV 患者长期肝病进展的原因，尽管 DAA 介导的 HCV SVR 仍然存在。

9.Sensory cilia act as a specialized venue for regulated extracellular vesicle biogenesis and signaling.
感觉纤毛作为调节细胞外囊泡生物发生和信号传导的专门场所。
[Curr Biol] PMID：34270950

摘要：睫状细胞外囊泡 (EV) 脱落在进化上是保守的。在衣藻和秀丽隐杆线虫中，纤毛 EV 充当信号传递装置。在培养的哺乳动物细胞中，纤毛 EV 调节纤毛，但也调节受体丰度和信号、纤毛长度和纤毛膜动力学。从本研究旨在确定不同位置脱落EV的功能意义，并探索纤毛 EV 生物发生机制。在活体秀丽隐杆线虫动物中使用 Airyscan 超分辨率成像，我们发现神经元感觉纤毛从两个不同的部位脱落。EV 领域一个悬而未决的大问题是细胞如何对 EV 货物进行分类。在这里，我们展示了两种 EV 货物——CIL-7 和 PKD-2——沿着纤毛定位和运输，并被分类到不同的环境释放的 EV。作为对繁殖伙伴的回应，线虫雄性通过增加 PKD-2 与 CIL-7 EV 的比率来调节 EV 货物组成。总体而言，我们的研究表明，纤毛及其运输机制充当了受监管的 EV 生物发生和信号传导的专门场所。