【2023-12期】This Week in Extracellular Vesicles
本周hzangs在最新文獻中選取了12篇分享給大家，第1篇文章綜述了目前細菌來源的菌體外膜泡的研究進展；第3篇文章介紹了目前發現的細胞來源的各種納米粒子并提出了一種將不同納米粒子分開的方法；第6篇文章介紹了眼淚來源細胞外囊泡的蛋白組；第9篇文章介紹了工程化細胞外囊泡用于癌癥治療的研究進展。1.Composition and functions of
bacterial membrane vesicles.[Nat Rev
Microbiol] PMID: 36932221摘要：細胞外囊泡由各種物種產生，這表明囊泡形成代表了生命物質的基本原理。在革蘭氏陰性菌中，膜囊泡 (MV) 可源自外膜泡或內溶素觸發的爆炸性細胞裂解，后者通常由基因毒性應激誘導。盡管對革蘭氏陽性和革蘭氏中性細菌的囊泡形成機制知之甚少，但最近的研究表明，裂解和起泡機制也存在于這些生物體中。過去幾年積累的證據表明，不同的生物發生途徑導致具有不同結構和組成的不同類型的 MV。在這篇評論中，我們討論了不同類型的 MV 及其潛在的貨物包裝機制。我們總結了有關 MV 組成如何決定其各種功能的當前知識，包括通過廢物處理支持細菌生長、營養物清除、生物活性分子的輸出、DNA 轉移、噬菌體的中和、抗生素和殺菌功能、毒力因子和毒素的傳遞對宿主細胞以及炎癥和免疫調節作用。我們還討論了 MV 介導的分泌與經典細菌分泌系統相比的優勢，并介紹了量子分泌的概念。2.NDFIP1 limits cellular TAZ
accumulation via exosomal sorting to inhibit NSCLC proliferation. NDFIP1 通過外泌體分選限制細胞 TAZ 積累，從而抑制 NSCLC 增殖。[Protein Cell] PMID: 36929005摘要：NDFIP1 先前已被報道為多種實體瘤的腫瘤抑制因子，但 NDFIP1 在 NSCLC 中的功能及其潛在機制仍未知。此外，含有蛋白質的 WW 結構域可以被 NDFIP1 識別，從而將目標蛋白質加載到外泌體中。然而，包含 WW 結構域的轉錄調節因子 1（WWTR1，也稱為 TAZ）是否可以被 NDFIP1 包裝到外泌體中，如果可以，這種通過外泌體釋放的致癌蛋白是否對腫瘤發展有影響尚未得到足夠的研究。在這里，我們首先發現 NDFIP1 在 NSCLC 樣本和細胞系中低表達，這與較短的 OS 相關。然后，我們證實了 TAZ 和 NDFIP1 之間的相互作用，以及外泌體中 TAZ 的存在，這需要 NDFIP1。至關重要的是，NDFIP1 的敲除導致 TAZ 積累，其 mRNA 水平和降解率沒有變化。細胞內的 TAZ 水平可以通過外泌體分泌來改變。此外，NDFIP1 在體外和體內抑制增殖，沉默 TAZ 消除了 NDFIP1 敲除引起的增殖增加。此外，在皮下異種移植模型和臨床樣本中，TAZ 與 NDFIP1 呈負相關，NSCLC患者的血清外泌體 TAZ 水平較低?？傊覀兊臄祿沂玖薔SCLC 中的新腫瘤抑制因子 NDFIP1，以及 TAZ 的新外泌體相關調節機制。3.Comprehensive isolation of
extracellular vesicles and nanoparticles.[Nat
Protoc] PMID: 36914899摘要：人們越來越認識到細胞外囊泡 (EV) 的異質性。此外，最近發現了兩種非囊泡細胞外納米粒子 (NVEP)，即外泌顆粒（exomeres）和超聚體（supermeres），它們富含許多先前歸因于 EV 的貨物。EV 領域主要集中在EV 隔離和表征，而對 NVEP 的研究有限。在此關頭，至關重要的是采用穩健可靠的方法來分離不同的 EV 和 NVEP 群體，以便將貨物分配給正確的承運人。在這里，我們提供了一個全面的分步協議，用于從相同的起始材料中順序分離大型和小型 EV、非囊泡部分、exomeres 和supermeres。我們詳細描述了使用微分超速離心、過濾、濃縮和高分辨率密度梯度分離來獲得不同 EV 和 NVEP 群體的純化部分。該方法允許將感興趣的生物分子分配和富集到其特定的細胞外隔間。與其他隔離方法相比，我們的方法具有獨特的優勢，包括高純度和可重復性，而且只需要最少的專業知識。該方法可應用于從細胞培養基和人體血漿中純化 EV 和 NVEP，需要 ~ 72 小時才能完成。采用該方法將幫助轉化研究人員確定許多人類疾病的潛在循環生物標志物和治療靶點，并使基礎科學家能夠更好地了解 EV 和 NVEP 生物發生和功能。總體而言，該方法將使那些對分離 EV 和細胞外粒子感興趣的人能夠推進科學探究，以回答該領域的突出問題。4.MSC-derived extracellular vesicles
as nanotherapeutics for promoting aged liver regeneration. MSC衍生的細胞外囊泡作為促進老化肝再生的納米治療劑。[J
Control Release] PMID: 3685826摘要：衰老是損害肝臟再生的關鍵因素之一，導致老年人肝臟手術后嚴重并發癥的發生率很高，而臨床上沒有任何有效的治療方法。作為無細胞納米治療劑，間充質干細胞衍生的細胞外囊泡（MSC-EVs）已被證明對肝病具有治療潛力。然而，MSC-EVs 對老化肝細胞增殖的影響在很大程度上尚不清楚。在這項研究中，我們發現 MSCs 可以減少肝臟中衰老相關標志物的表達，并通過其分泌的 MSC-EVs 在接受三分之二部分肝切除術 (PHx) 的老年小鼠中刺激其再生。使用 RNA-Seq 和 AAV9 載體，我們從機制上發現 UC-MSC-EV 的這些作用部分歸因于誘導 Atg4B 相關的線粒體自噬。這種作用修復老化肝細胞的線粒體狀態和功能，促進其增殖。蛋白質質譜分析發現 DEAD-Box 解旋酶 5 (DDX5) 在 UC-MSC-EV 中富集，它與 E2F1 相互作用以促進其核轉位以激活 Atg4B 的表達?？偟膩碚f，我們的數據表明，MSC-EVs 通過轉移 DDX5 調節誘導線粒體自噬的 E2F1-Atg4B 信號通路，在抗衰老和促進衰老肝臟再生方面具有納米治療潛力，這突出了 MSC-EVs 在預防嚴重并發癥方面的臨床應用價值在接受肝臟手術的老年人群中。5.Extracellular vesicles as next
generation immunotherapeutics.[Semin
Cancer Biol] PMID: 36773820摘要：細胞外囊泡 (EV) 作為細胞間通訊和分子轉移的一種模式，可引發多種生物/功能反應。越來越多的證據表明，來自免疫細胞、腫瘤細胞、基質細胞甚至細菌和寄生蟲的 EV 介導各種免疫細胞類型的交流，以動態調節宿主免疫反應。EV 具有逃避識別、運輸和轉移功能成分到靶細胞的先天能力，隨后被免疫系統清除，其中 EV 的免疫活動影響免疫調節，包括調節抗原呈遞和變裝、免疫激活、免疫抑制，和免疫監視，影響腫瘤免疫微環境。在這篇綜述中，我們概述了 EV 在癌癥免疫識別和治療干預方面的最新進展，包括疫苗和靶向藥物遞送，并總結了它們在臨床轉化中的用途。我們強調了將 EV（天然和工程）用作免疫原性、殺腫瘤功能和疫苗開發的治療方法的策略，稱為免疫 EV。隨著開創性研究在工程 EV 作為治療性抗腫瘤平臺的連續開發方面取得重大進展，我們現在需要直接評估以調整和提高由此產生的免疫反應的功效——這對于將其轉化為臨床至關重要。我們相信這樣的綜述可以加強我們對 EV 免疫生物學進展的理解，并促進工程 EV 的進步，以開發基于 EV 的新型免疫療法作為癌癥治療平臺。6.Interaction network of extracellular
vesicles building universal analysis via eye tears: iNEBULA.通過淚液建立通用分析的細胞外囊泡相互作用網絡：iNEBULA。摘要：從淚液細胞外囊泡 (EV) 中發現疾病的秘密已得到廣泛認可和贊賞。然而，要準確了解 EV 種群與它們在我們體內的生物發生之間的相互作用網絡，需要進行更深入和系統的分析。在這里，我們報告了來自健康個體的不同大小的淚液 EV 子集的生物學特征和 EV 蛋白的起源。我們已經鑒定了大約 1800 種蛋白質，并揭示了不同亞群之間生物發生的優先差異。我們觀察到維持視網膜穩態和調節炎癥的眼相關蛋白優先富集于中等大小的 EV（100 至 200 nm）部分。通過結合人類蛋白質圖譜共識數據集進行通用分析，我們發現了具有 37 種組織和 79 種細胞類型的淚液EV 蛋白的起源。與視網膜神經元細胞、膠質細胞、血液和免疫細胞相關的蛋白質在 EV 亞群中選擇性富集。我們對異質淚液 EV 的研究為未來的變革性精確分子診斷和治療提供了基礎。7.SOX17 is a Critical Factor in
Maintaining Endothelial Function in Pulmonary Hypertension by an
Exosome-Mediated Autocrine Manner.SOX17 是通過外泌體介導的自分泌方式維持肺動脈高壓內皮功能的關鍵因素。[Adv Sci (Weinh)] PMID: 36919784摘要：內皮功能障礙被認為是肺動脈高壓 (PH) 肺血管重塑的主要驅動因素。SOX17 是血管穩態的關鍵調節因子，已被發現在 PH 患者中存在突變，這與 PH 易感性有關。在此，本研究探討 SOX17 是否介導肺動脈 ECs 的自分泌活性以維持 PH 中的內皮功能和血管穩態及其潛在機制。發現在 IPH 患者和 SU5416/缺氧 (Su/hypo) 誘導的 PH 小鼠以及功能失調的 HPAEC 中，SOX17 表達在重塑肺動脈的內皮細胞中下調。SOX17 的內皮敲低加速了小鼠中 Su/hypo 誘導的 PH 的進展。SOX17 在小鼠肺內皮細胞中的過表達減弱了 Su/hypo 誘導的 PH。SOX17 相關外泌體可阻斷HPAEC 的增殖、凋亡和炎癥，從而防止肺動脈重塑和 Su/hypo 誘導的 PH。機制分析表明，過表達 SOX17 可促進外泌體介導的 miR-224-5p 和 miR-361-3p 釋放，它們以自分泌方式被受損的 HPAECs 內化，最終抑制 NR4A3 和 PCSK9 基因的上調并改善內皮功能。這些結果表明，SOX17 是通過以自分泌方式調節外泌體 miRNA 來維持 PH 中內皮功能和血管穩態的關鍵基因。8.Exosome-derived circCCAR1 promotes
CD8?+?T-cell dysfunction and anti-PD1
resistance in hepatocellular carcinoma.外泌體衍生的 circCCAR1 促進肝細胞癌中 CD8+ T細胞功能障礙和抗 PD1 耐藥性。[Mol Cancer] PMID: 36932387摘要：環狀RNAs（circRNAs）可以被封裝到外泌體中參與細胞間通訊，影響多種腫瘤的惡性進展。CD8+ T細胞功能障礙是肝癌免疫逃逸的主要因素。然而，外泌體衍生的circRNAs對CD8+ T細胞功能障礙的影響需要進一步探索。通過體外和體內功能實驗評估circCCAR1對HCC腫瘤發生和轉移的影響。通過酶聯免疫吸附試驗（ELISA）、蛋白質印跡法和流式細胞儀檢測circCCAR1在CD8+ T細胞功能障礙中的作用。染色質免疫沉淀、生物素化 RNA pull-down、RNA 免疫沉淀和 MS2 pull-down 檢測用于機制探索。構建了具有重組人免疫系統成分的小鼠模型（huNSG小鼠），以探索外泌體 circCCAR1 在 HCC 抗 PD1 治療耐藥中的作用。HCC患者血漿中的腫瘤組織和外泌體、培養上清液和HCC細胞中的circCCAR1水平升高。CircCCAR1 在體外和體內加速 HCC 的生長和轉移。E1A 結合蛋白 p300 (EP300) 和真核翻譯起始因子 4A3 (EIF4A3) 促進了 circCCAR1 的生物發生，Wilms 腫瘤 1 相關蛋白(WTAP) 介導的 m6A 修飾通過結合胰島素樣生長因子 2
mRNA 結合增強了 circCCAR1 的穩定性蛋白質 3
(IGF2BP3)。CircCCAR1 作為miR-127-5p 的海綿上調其目標 WTAP，并形成了包含circCCAR1/miR-127-5p/WTAP 軸的反饋回路。CircCCAR1 由 HCC 細胞以異質核核糖核蛋白 A2/B1 (hnRNPA2B1) 依賴性方式分泌。外泌體circCCAR1被CD8+ T細胞攝取，通過穩定PD-1蛋白引起CD8+ T細胞功能障礙。CircCCAR1 促進抗 PD1 免疫療法的耐藥性。此外，EP300 誘導的細胞分裂周期增加和細胞凋亡調節因子 1 (CCAR1) 促進了 CCAR1 與β-catenin 蛋白的結合，進一步增強了 PD-L1 的轉錄。circCCAR1/miR-127-5p/WTAP 反饋回路增強了 HCC 的生長和轉移。HCC 細胞釋放的外泌體 circCCAR1 通過促進 HCC 中的 CD8+ T細胞功能障礙來促進免疫抑制。9.Engineered exosomes from different
sources for cancer-targeted therapy.[Signal
Transduct Target Ther] PMID: 36922504摘要：外泌體是細胞外囊泡的一個亞群，一直是多種疾病的有效治療工具。工程外泌體是一種經過表面修飾和內部治療分子修飾的外泌體。經過適當的修飾后，工程化的外泌體能夠將抗腫瘤藥物高效、精確地遞送至腫瘤部位，并且治療相關的副作用更少。然而，工程化外泌體的臨床轉化仍然存在許多挑戰。例如，對于哪些來源和修飾策略可以賦予外泌體最有效的抗腫瘤活性，人們仍然知之甚少。此外，如何在不同的抗腫瘤療法中選擇適當工程化的外泌體是另一個懸而未決的問題。在這篇綜述中，我們總結了工程化外泌體的特征，尤其是空間和時間特性。此外，我們總結了工程化外泌體在癌癥領域的最新進展，包括工程化外泌體的來源、分離技術、修飾策略以及標記和成像方法。此外，總結了工程化外泌體在不同抗腫瘤療法中的應用，例如光動力療法、基因療法和免疫療法。因此，上述內容為該領域的癌癥研究人員提供了工程化外泌體修飾的最新思路和新藥開發的新方向，有望加速工程化外泌體用于癌癥靶向治療的臨床轉化。10.Exosomes and ultrasound: The future
of theranostic applications.[Mater
Today Bio] PMID: 36756211摘要：生物材料和相關配方因其能夠克服藥理學限制而在各種診斷和治療應用中非常成功。近十年來，其中一些因其治療診斷特性而備受關注。外泌體可歸類為生物材料，因為它們由各種生物微/大分子組成，具有納米級尺寸的穩定生物材料的所有特性。重要的研究已經進入分離和開發外泌體作為潛在的治療劑。然而，在產量、功效和目標特異性方面的限制正在不斷得到解決。另一方面，一些納米/微制劑對物理或化學變化有反應，并通過調整它們所處的周圍環境的物理特性成功地受到刺激。其中一些被稱為光動力、聲動力或熱力學治療系統。在這方面，超聲波和聲學系統因其改變應用它們的系統的特性的能力而被廣泛研究。在這篇綜述中，我們分別詳細介紹了外泌體和超聲的診斷和治療應用，包括它們的常規應用、缺點和應對挑戰的發展。這些信息被分為不同的部分，提供了外泌體在各種疾病中的分離策略和治療應用的完整概述。然后闡述了基于超聲的疾病診斷和治療，特別關注超聲在增強納米藥物和納米藥物遞送系統的功效中的應用，最后，我們討論了超聲在增強外泌體診斷和治療特性方面的能力，這可能是治療診斷學的未來。11.Small extracellular vesicles derived
from hypoxic preconditioned dental pulp stem cells ameliorate inflammatory
osteolysis by modulating macrophage polarization and osteoclastogenesis.來自缺氧預處理牙髓干細胞的小細胞外囊泡通過調節巨噬細胞極化和破骨細胞生成來改善炎癥性骨質溶解。[Bioact Mater] PMID: 36311048摘要：廣泛的巨噬細胞炎癥反應和破骨細胞形成在炎癥或感染性骨質溶解期間占主導地位。間充質干細胞 (MSC) 衍生的小細胞外囊泡 (MSC-sEV) 已被證明對骨缺損發揮治療作用。然而，培養的 MSCs 通常在體外暴露于常氧 (21% O2 )，這與體內缺氧條件下的氧濃度有很大不同。在低氧條件下培養的牙髓干細胞 (DPSCs) 產生的 sEV (Hypo-sEV) 是否比常氧條件下培養的 sEV (Nor-sEV) 對脂多糖 (LPS) 誘導的炎癥性骨溶解具有更好的治療效果，這在很大程度上是未知的抑制巨噬細胞炎癥反應和破骨細胞生成。在這項研究中，我們表明缺氧會顯著誘導 DPSC 釋放 sEV。此外，與Nor-sEV 相比，Hypo-sEV 在促進 M2 巨噬細胞極化和抑制破骨細胞形成以減輕 LPS 誘導的炎癥性顱骨骨丟失方面表現出顯著改善的功效。從機制上講，缺氧預處理顯著改變了 DPSC-sEV 的 miRNA 譜。MiR-210-3p 富含于Hypo-sEV，可同時誘導 M2巨噬細胞生成并通過靶向 NF-kB1 p105 抑制破骨細胞生成，從而減弱骨質溶解。我們的研究表明缺氧誘導的 DPSC-sEV 具有治療炎癥性或感染性骨質溶解的潛力，并確定了 miR-210-3p通過抑制 NF-kB1 表達同時阻礙破骨細胞生成和巨噬細胞炎癥反應的新作用。12.Macrophage-derived extracellular
vesicles trigger non-canonical pyroptosis in chondrocytes leading to cartilage
catabolism in osteoarthritis.巨噬細胞衍生的細胞外囊泡觸發軟骨細胞的非典型細胞焦亡，導致骨關節炎中的軟骨分解代謝。[Arthritis Rheumatol] PMID: 36924130摘要：骨關節炎和軟骨退化的嚴重程度與滑膜炎的發展高度相關，滑膜炎是由炎性巨噬細胞的活性介導的。更好地了解炎癥巨噬細胞和軟骨細胞之間的細胞間通訊應該有助于發現新的治療靶點。在這里，我們探討了炎性巨噬細胞胞外囊泡在軟骨退變中的病理作用。通過用細菌脂多糖處理來刺激巨噬細胞以模擬炎性巨噬細胞的狀態，并且收獲產生的細胞外囊泡用于體外刺激軟骨細胞和在小鼠模型中進行關節內注射。刺激的軟骨細胞進一步進行 RNA-seq 分析和其他功能測定。caspase-11 的作用在體外被特定的 siRNA 或蟛蜞菊內酯破壞，并且在實驗性 OA 小鼠模型中通過關節內注射蟛蜞菊內酯而破壞。受刺激的軟骨細胞表現出軟骨細胞分解代謝因子表達的顯著升高。與這些結果一致，受刺激的軟骨細胞的 RNA-seq 分析表明，上調的基因主要分為凋亡過程和 TNF 信號通路，這表明誘導了凋亡過程。此外，這些軟骨細胞表現出與軟骨細胞分解代謝因子表達相關的細胞焦亡相關分子表達的顯著升高。caspase-11 的破壞顯著減輕了受刺激的軟骨細胞中的焦亡和分解代謝過程以及膠原酶和關節不穩定誘導的 OA 模型的病理變化。我們的研究結果為 OA 的病理機制提供了新的見解，并表明軟骨細胞中的非典型細胞焦亡是未來治療的一個有吸引力的治療靶點。今天的整理就到這里。希望大家可以有所收獲。大家下周見！
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