【2021-33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篇文章主要介绍了微流控技术在细胞外囊泡领域的应用，同时也汇总了目前常用的及市面上流行的细胞外囊泡分离纯化方法和试剂盒；第2篇介绍了CD63介导VEGF在细胞外囊泡中的保存，以及肿瘤细胞借助该策略抵抗抗血管生成疗法的机制；第6篇文章介绍了一种给于DNA聚合的信号放大技术用于细胞外囊泡的灵敏检测；第7篇文章介绍了衰老带来的炎症中细胞外囊泡对中风等疾病的促进作用。
1.The Yin and Yang of exosome isolation methods: conventional practice, microfluidics, and commercial kits.
外泌体分离方法的阴阳：常规方法、微流控和商业试剂盒。
[Biotechnol Adv] PMID：34389465
摘要：外泌体是从各种细胞释放的细胞外囊泡的一个亚群，它们可以在不同的体液中找到。因为它们代表细胞的状态和来源，并从中释放出来，因此外泌体被用作生物标志物来诊断许多疾病并监测治疗效率。考虑到它们与其他类型的颗粒共存于体液中，它们的分离仍然具有挑战性，因为传统的分离方法耗时、依赖于人工，并且导致分离率低。本综述总结了外泌体分离的传统策略和基于微流体的方法及其优点和局限性。微流控装置因其固有的特性而成为克服传统方法局限性的一种有前途的方法，例如仅需要微小的样品体积和快速操作，以便在短时间内以高产率和高纯度分离外泌体，这使它们成为分子生物学和临床应用的前所未有的工具。本综述详细阐述了现有的基于微流控的外泌体分离方法，并指出了它们的优缺点。在此，我们还介绍了用于外泌体分离的各种市售平台和试剂盒及其工作原理。
2.CD63-mediated cloaking of VEGF in small extracellular vesicles contributes to anti-VEGF therapy resistance。
CD63 介导的 VEGF 在细胞外小囊泡中的隐蔽作用有助于抗 VEGF 治疗耐药.
[Cell Rep] PMID：34407412
摘要：尽管抗血管内皮生长因子 (VEGF) 疗法广泛用于许多实体癌，但大多数个体对这种疗法产生耐药性，导致疾病进展。因此，需要新的生物标志物和策略来阻断癌症对抗 VEGF 治疗的适应性耐药。正如这里所描述的，我们证明了癌症衍生的小细胞外囊泡包装越来越多的 VEGF 和其他因子以响应抗 VEGF 治疗。VEGF 包装成小细胞外囊泡 (EV) 的过程是由四跨膜蛋白 CD63 介导的。此外，小 EV-VEGF (eVEGF) 不能被抗 VEGF 抗体抑制，并且可以在内皮细胞中触发分泌 VEGF 信号。尽管贝伐单抗治疗，eVEGF 仍能促进血管生成并增强肿瘤生长。这些数据证明了一种机制，其中 VEGF 被分成小 EVs 并促进肿瘤血管生成和进展。这些发现对卵巢癌的生物标志物和治疗策略具有临床意义。
3.Estrogen inhibits the growth ofcolon cancer in mice through reversing extracellular vesicle-mediated immunosuppressive tumor microenvironment.
雌激素通过逆转细胞外囊泡介导的免疫抑制肿瘤微环境抑制小鼠结肠癌的生长。
[Cancer Lett] PMID：34391809
摘要：服用雌激素补充剂的绝经后妇女患晚期结直肠癌的风险较低，但其潜在机制尚不清楚。因此，本研究检验了雌激素在结直肠癌中的作用。女性患者原位结直肠癌组织中雌激素受体表达水平显着升高，表明她们对雌激素敏感。与假手术组相比，MC38 肿瘤在去卵巢小鼠中的生长增强，而在补充 E2 的去卵巢小鼠中则相反。PD-L1阳性 M2 样巨噬细胞、调节性 T (Treg) 细胞和髓源性抑制细胞 (MDSC) 的数量显着增加，而去卵巢小鼠的 MC38 肿瘤中细胞毒性 CD8+ T 细胞的数量下降，这些在卵巢切除小鼠补充 E2后得到恢复。MC38 细胞衍生的细胞外囊泡 (MC38-EVs)，但不是来自用 E2 处理的 MC38 细胞的 EVs (E2-MC38-EVs)，参与了免疫抑制性肿瘤微环境的建立。E2-MC38-EVs 含有较低的 TGF-β1 水平，并且在体外诱导 Treg 细胞的能力低于 MC38-EVs。总体而言，这些结果表明雌激素治疗通过 MC38-EV 调节肿瘤免疫微环境来阻止 MC38 肿瘤生长。
4.In vivo liquid biopsy for glioblastoma malignancy by the AFM and LSPR based sensing of exosomal CD44 and CD133 in a mouse model.
在小鼠模型中通过基于 AFM 和 LSPR 的外泌体CD44 和 CD133 传感进行胶质母细胞瘤恶性肿瘤的体内液体活检。
[Biosens Bioelectron] PMID：34246124
摘要：胶质母细胞瘤 (GBM) 是一种致命的脑肿瘤，其中分泌的乳酸增强CD44的表达和外泌体、细胞来源的纳米囊泡 (30-200 nm) 的释放，从而促进肿瘤恶性进展。该研究发现，乳酸驱动的恶性胶质母细胞瘤细胞（GMs）中 CD44 上调增强了富含CD44 的外泌体的释放，从而增加了 GMs 的迁移和内皮细胞的管形成，此外" 氮化钛 (TiN) - 纳米孔 (NH) - 圆盘免疫捕获 (TIC) - 原子力显微镜 (AFM) 和超灵敏的 TiN-NH 局部表面等离子体共振 (LSPR) 生物传感器可以对分泌的外泌体中的 CD44 进行“捕获和传感”检测。使用 TIC-AFM 和 TiN-NH-LSPR 生物传感器检测外泌体 CD44 的外泌体浓度分别为 5.29 × 10^-1 μg/ml 和 3.46 × 10^-3 μg/ml。重要的是，这项工作首次发现无标记的灵敏 TiN-NH-LSPR 生物传感器可以检测和量化 GBM 小鼠模型血液和脑脊液中免疫捕获的 GMs 衍生外泌体中增强的 CD44 和 CD133 水平，支持其潜在应用在 GBM 进展的微创分子诊断中作为液体活检。
5.Ischemic tissue released microvesicles induce monocyte reprogramming and increase tissue repair by atissue factor-dependent mechanism.
缺血组织释放的微泡通过组织因子依赖性机制诱导单核细胞重编程并增加组织修复。
[Cardiovasc Res] PMID：34406379
摘要：尽管越来越多的证据表明单核细胞可能获得内皮特征，但尚不清楚单核细胞如何参与缺血性损伤后的血管生成。我们研究了缺血细胞是否可以在外周动脉疾病 (PAD) 模型中释放微泡 (MV) 并促进新血管形成。为了模拟 PAD，我们使用了小鼠后肢缺血 (HLI) 的体内实验模型。在单侧股动脉结扎后的不同时间从缺血肌肉和外周血中分离MV。对 MV 进行表型表征以鉴定细胞来源。在从受影响的肢体肌肉区域和血液中分离的 MV 中，小鼠的 HLI 诱导的 MV的释放具有比非 HLI 对照小鼠高得多的组织因子 (TF) 含量。MVs 主要从内皮细胞 (ECs) 释放并诱导 Mo 向内皮细胞样 (ECL) 细胞分化。向 ECL 细胞的分化包括高度严格的分级转录因子激活，由 ETS1 激活启动。由过表达 TF 的微血管 ECs 分泌的 MVs（upTF-EMVs），与对照 EMVs（来自随机 siRNA 处理的细胞）或沉默的 TF 内皮细胞释放的 EMVs（siTF-EMVs）平行注射到缺血后肢。在缺血区用 upTF-EMV 治疗的动物中，功能性新血管形成（通过磁共振血管造影可见）显着增加，同时表达血管内皮细胞标志物的循环 Ly6Clow Mo 池增加，显着更高围绕和整合新形成的侧枝的 Mo/巨噬细胞的数量。缺血激活的 ECs 释放富含 TF 的 EMV，诱导单核细胞分化为 ECL 细胞并在缺血区形成新血管。TF通过这种形成新血液微血管的机制可以促进缺血组织修复。新生血管形成是外周动脉疾病肢体保留的基石。出生后发育期间发生的新血管形成通常与炎症有关。血管生物学领域的高级研究表明，单核细胞可以在血管生成刺激下获得内皮特征。我们报告说，缺血影响的内皮细胞释放富含组织因子的微泡，这些微泡通过以自分泌方式与单核细胞相互作用，诱导细胞分化为功能性内皮细胞，从而充当内源性触发器。这些分化的细胞能够增加进入缺血组织的血流量。本研究描述了控制缺血组织血管形成机制的新概念。
6.Spherical nucleic acids-based cascade signal amplification for highly sensitive detection of exosomes.
基于球形核酸的级联信号放大用于外泌体的高灵敏度检测。
[Biosens Bioelectron] PMID：34218177
摘要：由于外泌体与生理和病理变化的密切关系，外泌体被认为是诊断疾病的有前途的生物标志物。然而，提出一种高度灵敏的外泌体检测方法仍然是一项艰巨的挑战。在此，我们提出了一种基于球形核酸（SNA）的级联信号放大策略，用于高灵敏度的外泌体检测。在这种方法中，通过末端脱氧核苷酸转移酶(TdT)，锚定在外泌体膜上的SNAs可以延伸形成polyT序列，生成Exoiii催化切除设计的信号探针(探针a)的模板链，由于探针a的消耗，最终可能导致电化学信号的显著降低。得益于基于snas的级联信号放大，该生物传感器对外泌体的检测极限低至44个粒子/μL。此外，该方法在区分健康和恶性结直肠癌患者方面表现出良好的性能。因此，无需复杂的核酸序列设计，我们的方法为外泌体的高灵敏度检测提供了级联信号放大策略，并显示了在临床诊断中的潜在应用。
7.Circulating Pro-inflammatory Exosomes Worsen Stroke Outcomes in Aging.
循环促炎外泌体在衰老过程中恶化中风结果。
[Circ Res] PMID：34399581
摘要：全身炎症环境在与年龄相关的功能完整性下降中起着重要作用，但其对与年龄相关的疾病（例如中风）的贡献仍然很大程度上未知。为了确定全身炎症环境在缺血性卒中中的作用。在这里，我们报告将来自年轻大鼠（Y-exo）的血清外泌体全身给药到老年缺血大鼠中，改善了缺血性中风后的短期和长期功能结果，并减少了突触损失。与此相反，将来自老年大鼠（O-exo）的血清外泌体类似地注射到老年缺血性大鼠中，由于过度的小胶质细胞吞噬（原发性吞噬作用）导致突触功能障碍加剧，从而加重了感觉运动缺陷。我们的蛋白质组学分析进一步表明，与 O-exo 相比，Y-exo 中CD46（一种 C3b/C4b 失活因子）的表达更高。而血清外泌体中促炎介质（C1q、C3a 和 C3b）的流行率随着年龄的增长而增加。与 Y-exo 和载体组相比，O-exo 处理后 C3a/b 和 C3aR 的小胶质细胞表达增加。施用选择性 C3aR 抑制剂或小胶质细胞耗竭减轻了与 O-exo 治疗相关的突触功能障碍，并改善了中风后的功能恢复。我们的数据表明，血清外泌体中促炎介质的水平随着年龄的增长而增加，并且通过过度依赖 C3aR 的小胶质细胞吞噬作用与恶化的卒中结果相关。调节这一过程可能成为治疗中风和其他与年龄相关的脑部疾病的有希望的疗法。
8.Diffusion of Lipid Nanovesicles Bound to a Lipid Membrane Is Associated with the Partial-Slip Boundary Condition.
与脂质膜结合的脂质纳米囊泡的扩散与部分滑动边界条件有关。
[Nano Lett] PMID：34403260
摘要：在通过配体-受体对与细胞膜结合的纳米粒子扩散过程中，到横向移动界面的距离足够短，它们的运动不仅取决于系链的膜介导的扩散性，而且还以一种尚未完全理解的方式纳米颗粒尺寸和界面流体动力学。通过量化受到流体动力学剪切流的单个膜结合脂质体的扩散率、速度和大小，我们成功地将扩散率贡献与粒径和系绳数量分开。合成和细胞外脂质囊泡所获得的扩散大小关系并没有通过传统的无滑移边界条件得到很好的描述，这表明部分滑移以及扩散率对脂双层距离的显着依赖。这些见解扩展了对生物纳米粒子在脂质双层中扩散的理解，与病毒和脂质纳米粒子的细胞摄取或细胞膜驻留分子的标记等过程相关。
9.Repurposing macitentan with nanoparticle modulates tumor microenvironment to potentiate immune checkpoint blockade.
用纳米颗粒重新利用 macitentan 调节肿瘤微环境以加强免疫检查点阻断的治疗效果。
[Biomaterials] PMID：34399119
摘要：免疫检查点疗法 (ICT) 可以重振细胞毒性 T 细胞，作为传统癌症疗法的替代方案，提供了临床益处。然而，由于存在大量阻碍免疫细胞渗透的基质元素，其临床反应率太低，无法治疗免疫排斥肿瘤。在这里，我们报告了 macitentan，一种被 FDA 批准用于治疗肺动脉高压的双内皮素受体拮抗剂，可以重新定位以调节促纤维增生性肿瘤微环境 (TME)。在 4T1 原位肿瘤模型中，带有 macitentan (M-NPs) 的聚合物纳米粒子通过调节癌症相关成纤维细胞的功能、减弱癌细胞来源的外泌体的生物发生以及调节 T 细胞亚群和 TME 中的分布来防止纤维化进展.这些结果表明，M-NPs 通过靶向内皮素-1 轴有效地重组了免疫抑制性 TME，因此与 ICT 结合表现出协同抗肿瘤作用。