外泌体机械特性的首次阐述——遗传性球形红细胞增多症中胞外囊泡的软化
荷兰格罗宁根大学的分子生物物理学教授Wouter Roos，以及来自阿姆斯特丹和乌得勒支的同事，近期在Nature Communications上发表文章，首次描述了外泌体的机械特性。通过研究血液病患者的外泌体，研究人员获得了意想不到的结果。
“来自患者血细胞的外泌体与健康个体的外泌体具有非常不同的特性，”Roos总结道。“这为诊断和纳米医学提供了新的可能性。”
由脂肪和蛋白质组成的小球进出细胞已经研究很长一段时间了。细胞使用细胞膜的一小部分组成这些球。长期以来，人们认为这些外泌体主要是清除细胞内的废物。但是大约15年来，研究人员已经知道这些外泌体对细胞间的通讯非常重要。
“到目前为止，我们只是分组研究它们以发现它们的特性。但是由于使用了一种特殊的显微镜，我们现在可以研究和描述单个外泌体，”文章通讯作者Roos说。
“针尖上的研究”
Roos几年前在阿姆斯特丹与生命过程物理学教授Gijs Wuite一起开始研究，并在抵达格罗宁根后完成了研究。“我们首先用触摸显微镜观察了红细胞外泌体，”Roos说。“这个原子力显微镜感觉表面上有一根针，可以辨别表面的样子。”
这有点像一个盲人触摸盲文字母。“然后，我们通过压这些小脂肪球来测试机械性能。这提供了外泌体坚固性和灵活性的信息。”通过这样做，研究人员率先绘制了红细胞外泌体的特性。
“接下来，我们观察了患有球形红细胞增多症的人的红细胞。患有此病的患者的红细胞太圆而且僵硬。我们预计它们的囊泡也会变得更硬。但令我们惊讶的是，他们竟然更柔软。”
这一观察结果使人们认识到细胞的柔软部分形成了囊泡。“我们知道患有球形细胞增多症的人会产生更多的囊泡，但我们从未想过他们会表现出这种意想不到的行为。这种洞察力会带来许多新问题，这可能有助于了解球形红细胞中僵硬红细胞的起源，并可能带来新诊断方法。”
还剩下许多谜团。“例如，在这样的外泌体中究竟是什么？它们转移了什么信息？它们如何知道应该将哪些细胞传递给那些信息？一旦我们弄清楚健康细胞的这些机制，我们也可以更好地了解球形细胞病的通讯方式，然后我们还可以开发技术来更好地检测那些外泌体并制造影响其交流的药物。”
Roos和其他人有一个重要的原因深入研究外泌体的特性。“健康细胞不仅与外泌体相通，肿瘤细胞也是如此。如果我们更好地理解它们，我们可能会发现健康细胞的外泌体和肿瘤细胞的外泌体之间的差异。我们可以在诊断中和抗癌药物的开发中使用它们。”Roos解释道。仅在荷兰，有九个研究小组就此问题开展工作，并以Cancer-ID合作伙伴关系进行组织。
论文摘要
细胞外囊泡（EV）在细胞间通讯和疾病中的作用被广泛研究，以及作为生物标志物或药物递送载体的应用。EV包含膜和腔内蛋白质，影响它们的结构，从而可能起作用。该研究使用原子力显微镜对红细胞（RBC）、来自健康个体和由于锚蛋白缺乏导致的遗传性球形红细胞增多症（HS）患者的EVs进行机械表征。虽然这些EVs充满了蛋白质，但它们对压痕的反应类似于缺乏蛋白质的液体脂质体。健康供体的RBC EV的弯曲系数为~15kbT，类似于RBC膜。令人惊讶的是，尽管RBC在HS中变得更加僵硬，但患者EV的弯曲系数比供体EVs显著降低（~40％）。这些结果为揭示EVs出芽的机制和作用提供了帮助，并可能解释所报道的HS患者红细胞囊泡化的增加。
参考资料：Netherlands Organisation for Scientific Research (NWO)
参考文献：
Daan Vorselen etal. The fluid membrane determines mechanics of erythrocyte extracellular vesicles and is softened in hereditary spherocytosis, Nature Communications(2018). DOI: 10.1038/s41467-018-07445-x
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