【2021-5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篇文章介绍了如何从组织中分离不同的细胞外囊泡亚群，这对于我们认识体内细胞外囊泡的组成具有十分重要的意义；第2篇文章介绍了一种使用利用MRI追踪细胞外囊泡体内分布的技术；第3、4篇文章分别评价了目前细胞外囊泡分离纯化和表征过程中的技术效果；第7篇文章介绍了cdc42在细胞外囊泡的形成过程中的功能作用；第9篇文章介绍了菌体外膜泡刺激植物免疫的作用；第12篇文章介绍了细胞外囊泡在穿透血脑屏障用于治疗中风的潜力。
1.Isolation and characterization of extracellular vesicle subpopulations from tissues.
组织中细胞外囊泡亚群的分离和鉴定。
[Nat Protoc] IF=10.419 PMID：33495626
摘要：细胞外囊泡（EVs）是所有细胞释放的脂质双层膜结构。多数细胞外囊泡研究是通过使用细胞系或体液进行的，但是组织衍生细胞外囊泡的研究数量仍然有限。在这里，我们提出了一个策略，可以直接从组织中分离出多达六个不同的EV亚群。该方法包括对解离的组织进行酶处理，然后进行差异超速离心和密度分离。分离的EV亚群的特征在于电子显微镜和RNA谱。此外，它们的蛋白质含量可以通过质谱，蛋白质印迹和ExoView确定。组织EV隔离可以在22小时内完成，而简化版本可以在8小时内完成。该策略的大多数实验都使用了人类黑色素瘤，但是该策略可以应用于其他癌症和非癌组织。具有细胞培养和EV分离经验的研究人员可以采用该策略。
2.Highly efficient magnetic labelling allows MRI tracking of the homing of stem cell-derived extracellular vesicles following systemic delivery.
高效的磁性标记可在全身递送后进行MRI追踪干细胞衍生的细胞外囊泡归巢。
[J Extracell Vesicles ] IF=14.976 PMID：33489014
摘要：目前正在研究人类干细胞来源的细胞外囊泡（EV）进行再生医学应用中的无细胞治疗，但是缺乏无创成像方法来追踪EV在受损组织中的归巢和摄取限制了该方法的改进和优化。在这里，我们开发了一种新的标记策略来制备磁性细胞外囊泡（magneto-EV），从而可以对全身注射的治疗性细胞外囊泡进行敏感而又特定的MRI跟踪。这种新的标记策略依靠使用“粘性”磁性颗粒（即涂有聚组氨酸标签的超顺磁性氧化铁（SPIO）纳米颗粒）有效地将磁性细胞外囊泡与未封装的SPIO颗粒分离。使用这种方法，我们制备了多能干细胞（iPSC）衍生的磁性细胞外囊泡，随后使用MRI追踪了它们在肾脏损伤和心肌缺血的不同动物模型中的归巢。我们的研究结果表明，iPSC衍生的细胞外囊泡优先积累在受伤部位，并提供了充分的保护。我们的研究为制备高纯度的磁性细胞外囊泡并使用MRI追踪它们以优化，系统地施用基于细胞外囊泡的无细胞疗法铺平了一条新途径。
3.Comprehensive evaluation of methods for small extracellular vesicles separation from human plasma, urine and cell culture medium.
从人血浆，尿液和细胞培养基中分离小细胞外囊泡的方法的综合评价。
[J Extracell Vesicles] IF= 14.976 PMID：33489012
摘要：限制不断发展的细胞外囊泡（EV）研究领域的挑战之一是缺乏用于EV分离的共识方法。这也可以解释实验结果的多样性，因为共同分离的可溶性蛋白质和脂蛋白可能会阻碍对实验结果的解释。在这项研究中，我们对三种最常用的生物样品中三种最流行的EV分离方法，超速离心，沉淀和尺寸排阻色谱法与超滤相结合并使用微流切向流过滤设备Exodisc进行了全面评估，评估了EV产量和样品纯度。细胞培养基，人尿和血浆。使用单个EV表型和密度梯度超速离心来了解真实EV在颗粒分离中的比例。我们的发现表明，Exodisc具有最佳的EV产量，尽管当输入材料中的非EV颗粒含量高时，Exodisc可以共分离污染物。我们没有发现100％纯净的EV制剂，因为它们的大小和密度与生物流体中的许多非EV颗粒重叠。无论样品类型如何，沉淀物的纯度最低。其他技术的纯度可能在不同的样品类型中有所不同，并且在很大程度上取决于其工作原理和输入样品的内在成分。研究人员应根据样品类型，下游分析及其工作情况选择合适的分离方法。
4.Measuring particle concentration of multimodal synthetic reference materials and extracellular vesicles with orthogonal techniques: Who is up to the challenge?
使用正交检验测量多峰合成参考物质和细胞外囊泡的颗粒浓度：谁能应对挑战？
[J Extracell Vesicles] IF=14.976 PMID：33473263
摘要：多分散复合生物样品（例如细胞外囊泡）的理化性质的测量对于评估其质量（例如由其生产和分离方法产生的质量）至关重要。细胞外囊泡社区逐渐意识到需要结合多种正交技术来对复杂的生物样品进行可靠的表征。细胞外囊泡的关键质量属性表征的三个支柱是尺寸，浓度测量和表型。囊泡浓度的可重复测量是需要进一步努力的关键挑战之一，以便通过使用不同的技术获得可比的结果并确保可重复性。在这项研究中，采用逐步增加的复杂性逐步研究了使用互补技术测量50-300 nm尺寸范围内的颗粒浓度的性能。六种应用的技术包括多角度动态光散射（MADLS），不对称流场流动分馏与多角度光散射（AF4-MALS），离心液体沉降（CLS），纳米粒子跟踪分析（NTA），可调电阻脉冲传感（TRPS）和高灵敏度纳米流式细胞仪（nFCM）。为了实现可比性，单峰样品和复杂的聚苯乙烯混合物用作感兴趣的计量颗粒，以便检查每种技术在感兴趣的尺寸和浓度范围内的适用性，并开发可靠的后处理数据协议进行分析。通过测试脂质体来引入随后的复杂性，作为对已开发方法的验证，并采用一种接近细胞外囊泡的理化特性已知样品。最后，用所有测试技术分析了含EV血浆样品中的囊泡。本文提出的结果旨在阐明生物样品复杂表征的要求，因为这是细胞外囊泡和监管机构对质量保证的关键需求。这样的努力旨在促进建立可重现和可靠的表征方案，并符合用于细胞外囊泡研究的最低限度信息（MISEV）的要求。
5.Exosomes derived from osteogenic tumor activate osteoclast differentiation and concurrently inhibit osteogenesis by transferring COL1A1-targeting miRNA-92a-1-5p.
源自成骨性肿瘤的外泌体通过转移靶向COL1A1的miRNA-92a-1-5p激活破骨细胞分化并同时抑制成骨作用。
[J Extracell Vesicles] IF=14.976 PMID：33489015
摘要：在前列腺癌（PCa）患者中，X线片显示骨病变为成骨细胞；然而，PCa患者经常发生病理性骨折，在组织病理学评估下，所有转移性病变均观察到骨吸收。平衡PCa患者成骨细胞和破骨细胞活性的机制尚不清楚。我们出乎意料地发现，PCa外泌体是调节骨稳态的关键介质，其导致破骨细胞病变，从而促进了骨肿瘤的生长。我们评估了来自成骨细胞，破骨细胞和混合PCa细胞系的外泌体如何影响成骨细胞和破骨细胞的分化，揭示了这三种类型的PCa外泌体均在体外促进破骨细胞生成并在体内诱导溶骨。从机理上讲，人们发现PCa外泌体传递的microRNA（miRNA）在骨骼稳态中起着关键作用。在交付的miRNA中，最丰富的miRNA miR-92a-1-5p通过直接靶向COL1A1来下调I型胶原蛋白的表达，从而促进破骨细胞分化并抑制成骨细胞生成。此外，PCa外泌体在体内还显着降低了I型胶原蛋白的表达。我们的发现不仅提供了关于肿瘤骨转移的新颖观点，与我们最初的假设相反，源自成骨细胞肿瘤的外泌体诱导破骨细胞分化，而且还提出了PCa骨转移的潜在治疗靶点。
6.Immune Reprogramming Precision Photodynamic Therapy of Peritoneal Metastasis by Scalable Stem-Cell-Derived Extracellular Vesicles.
扩展的干细胞衍生的细胞外囊泡通过免疫重编程精确光动力疗法用于腹膜转移治疗。
[ACS Nano] IF=14.588 PMID：33481565
摘要：腹膜腔内肿瘤转移的传播，也称为腹膜转移（PM）或癌变，代表胃肠道和妇科癌症的晚期，即使由于残留的显微疾病而进行的细胞减灭术有效时，其预后也很差。由于光敏剂（PS）的低肿瘤选择性和重要的不良作用，临床上限制了光动力疗法（PDT）在腹膜转移中的应用。在这里，我们提出源自间充质干/基质细胞（MSC）的细胞外纳米囊泡（EVs）作为第四代免疫活性PS载体，能够以优异的选择性靶向腹膜转移，增强肿瘤部位的PDT细胞毒性而不影响健康组织，调节具有免疫能力的结直肠癌和卵巢癌模型的肿瘤微环境，并促进抗肿瘤免疫反应。为高产量，大规模生产封装药物间（四羟基苯基）二氢卟酚（mTHPC）（EVs-mTHPC）的MSC-EV开发了一种开创性策略，该药物与临床转化的要求兼容，并且保留了天然的拓扑结构和完整性生产的细胞外囊泡。与游离药物和脂质体制剂Foslip相比，腹腔注射EVs-mTHPC表现出显着的肿瘤选择性增强（EV / mTHPC在肿瘤/器官中PS的平均比率为40，而游离PS为1.5，Foslip为5.5 ）。EVs-mTHPC介导的PDT允许发生重要的肿瘤坏死（坏死性肿瘤结节占55％，Foslip占18％（p <0.0001））并促进了抗肿瘤免疫细胞浸润，主要是促炎性M1样CD80 +和CD8 + T细胞效应子。EVs-mTHPC在PDT后肿瘤内增殖明显减少。mTHPC的整体EV矢量化提供了重要的肿瘤选择性，同时克服了游离药物的PDT毒性，并延长了结直肠癌模型中的小鼠存活时间。通过我们可扩展的制造方法生产的MSC-EV看起来像临床上相关的第四代PDT载体，以克服PDT在腹膜转移治疗中的当前局限性并促进PM中热肿瘤免疫环境。
7.Cdc42 functions as a regulatory node for tumour-derived microvesicle biogenesis.
Cdc42充当肿瘤来源的微泡生物发生的调控节点。
[J Extracell Vesicles] IF=14.976 PMID：33473262
摘要：肿瘤来源的微囊泡（MVs）是肿瘤微环境中细胞间通讯的关键介体。到目前为止，尚不清楚MV生物发生的潜在机制，特别是关键的肿瘤发生信号（例如异常的EGF信号传导）如何调节MV释放。在这里，我们着手建立用于MV生物发生的可靠读数，然后探讨调节MV产生的分子机制。我们发现，Rho家族小G蛋白Cdc42是在MV生物发生中发生的多个调控信号的汇聚节点。MV脱落需要结合激活的GTP结合的Cdc42及其下游效应子Ras GTPase激活样蛋白1（IQGAP1）。活化的Cdc42通过抑制细胞表面受体（包括EGFR和VEGF低聚物VEGF90K）的内在化来维持持续的EGF信号传导，然后促进MV释放。随后，我们进一步证明，使用相应的突变体阻断这些信号传导途径可有效降低MV脱落并显着抑制MV促进的体内肿瘤血管生成。这些发现揭示了肿瘤细胞对MV脱落的复杂调控，揭示了MV生物发生的调控机制，并可能有助于在癌症治疗中靶向MV的策略。
8.Protective plant immune responses are elicited by bacterial outer membrane vesicles.
菌体外膜泡引发保护性植物免疫应答。
[Cell Rep] IF=8.109 PMID：33472073
摘要：菌体外膜泡（OMV）在细菌存活和毒力中执行多种功能。在哺乳动物系统中，OMV激活免疫反应，并被用作疫苗。但是，很少有工作专注于OMV与植物宿主的相互作用。在这里，我们报道了丁香假单胞菌和荧光假单胞菌的OMV激活了植物免疫反应，可以抵抗细菌和卵菌病原体。这些物种的OMV介导的免疫调节活性对生化应激物表现出不同的敏感性，反映了OMV含量的差异。重要的是，OMV介导的植物反应不同于仅由保守的细菌表位或效应分子触发的反应。我们的研究表明，OMV诱导的保护性免疫应答与T3SS和蛋白质无关，但是OMV介导的幼苗生长抑制很大程度上取决于蛋白质成分。OMV提供了独特的机会来了解毒力和宿主反应策略之间的相互作用，并为宿主-微生物相互作用增加了新的考虑因素。
9.Extracellular vesicles promote transkingdom nutrient transfer during viral-bacterial co-infection.
细胞外囊泡在病毒-细菌共感染过程中跨生物物种促进营养转移。
[Cell Rep] IF=8.109 PMID：33503419
摘要：细胞外囊泡（EVs）被越来越多地视为一种细胞之间的通信机制，而这种机制有助于许多生理过程。尽管细胞外囊泡可以在病毒感染期间促进抗病毒或促病毒作用，但细胞外囊泡在病毒相关的多微生物感染中的作用仍然不清楚。我们研究发现呼吸道病毒感染期间从呼吸道上皮细胞分泌的细胞外囊泡促进铜绿假单胞菌继发细菌生长，包括生物膜生物发生。呼吸道合胞病毒（RSV）会增加EV的囊泡面上宿主铁结合蛋白运铁蛋白的释放，这些蛋白与铜绿假单胞菌生物膜相互作用以转移营养铁并促进细菌生物膜生长。与单独递送的可溶性全运铁蛋白相比，通过运铁蛋白的铁的水泡递送更有效地促进了铜绿假单胞菌生物膜的生长。我们的研究结果表明，细胞外囊泡是病毒感染期间气道继发细菌感染的营养来源，并提供了在微生物感染环境中进行跨界交流的证据。
10.Hepatic macrophages act as a central hub for relaxin-mediated alleviation of liver fibrosis.
肝巨噬细胞是松弛素介导的肝纤维化缓解的中心枢纽。
[Nat Nanotechnol] IF= 31.538 PMID：33495618
摘要：松弛素是一种抗纤维蛋白肽激素，以前被认为可以直接逆转肝星状细胞的活化以解决肝纤维化。使用纳米粒子介导的传递，我们在这里表明，尽管松弛素基因疗法可降低体内肝纤维化，但体外治疗无法诱导活化的肝星状细胞静止。我们发现，肝巨噬细胞表达主要的松弛素受体，并且在松弛素结合时，它们从促纤维蛋白原转变为促解离表型。后者释放外泌体，从而通过miR-30a-5p促进松弛素介导的活化肝星状细胞的静止。在这些结果的基础上，我们开发了脂质纳米颗粒，该脂质纳米颗粒优先靶向纤维化肝脏中的活化肝星状细胞，并封装了松弛素基因和miR-30a-5p模拟物。组合基因疗法可在小鼠肝纤维化模型中实现协同抗纤维化作用。总的来说，我们的发现突出了巨噬细胞在松弛素引发的肝纤维化缓解中所起的关键作用，并证明了通过纳米技术和基础科学的互补应用来设计抗纤维化策略的概念验证方法。
11.Extracellular vesicles in cancer diagnostics and therapeutics.
细胞外囊泡在癌症诊断和治疗中的作用。
[Pharmacol Ther ] IF=10.557 PMID：33465400
摘要：在复杂的组织微环境中，细胞间的相互作用极大地影响了癌症的发展，发展和恶性转化。癌细胞和基质细胞分泌可溶性因子，并递减膜囊化的结构，从而在肿瘤微环境（TME）内积极地贡献和介导细胞间的相互作用。这些膜结构被认为是细胞外囊泡（EVs），包括外泌体和微囊泡。它们可以在相邻细胞之间并向远处携带和运输调控分子，例如致癌蛋白，编码和非编码RNA，DNA和脂质。细胞外囊泡介导关键的病理生理作用，例如转移前小生境的形成和恶性肿瘤的进展。有令人信服的证据表明，与非恶性细胞相比，癌细胞表现出大量的EV，这些EV可以释放到周围的体液中。因此，细胞外膜囊泡有潜力用作癌症诊断和预后的疾病指标，并有助于研究这些疾病的潜在机制和生物分子基础。由于它们具有运输物质的能力，以及其独特的免疫原性和生物相容性，因此细胞外囊泡已被用于携带具有治疗活性的分子，例如RNA，蛋白质，长短肽和各种形式的药物。在本文中，我们总结了细胞外囊泡的生物发生和生理作用的新进展，并支持了它们在癌症生长和转移过程中的功能影响。我们进一步强调了细胞外囊泡在人类恶性肿瘤的治疗，预防和诊断中的治疗作用。
12.Targeting the blood-brain barrier for the delivery of stroke therapies.
靶向血脑屏障以实施对中风的治疗。
[Adv Drug Deliv Rev] IF=13.3 PMID：33497734
摘要：多种神经保护剂已显示出在治疗缺血性中风方面的前景，但将其输送至大脑仍然是一个挑战。衬在血脑屏障（BBB）上的内皮细胞正在作为对神经损伤和疾病作出反应的动态因素，而内皮-神经元基质偶联从根本上具有神经保护作用。在这篇综述中，我们以脑源性神经营养因子（BDNF）为例，讨论了针对内皮细胞跨BBB和向BBB输送药物的方法，作为促进神经保护作用的可行策略。我们重点介绍了用于CNS靶向和药物递送的细胞来源的细胞外囊泡（EV）的进展。我们还讨论了将工程化细胞外囊泡作为将BDNF或其他候选药物输送到缺血性脑的有效策略的潜力，尤其是当与线粒体等内部成分结合使用时，可能会增加受损内皮细胞的细胞能量。
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