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年度大盤點(diǎn)| 2018外泌體重量級研究一覽,看這篇就夠了
發(fā)布時(shí)間: 2019-3-2 10:40:12

剛過去的2018年,也是外泌體研究熱度持續(xù)升溫的一年,在多個(gè)領(lǐng)域均涌現(xiàn)了重大的研究進(jìn)展。久等了!2018外泌體研究盤點(diǎn)!

1. Nature:外泌體PD-L1促免疫抑制

通訊作者:郭巍、徐小威
作者單位:賓夕法尼亞大學(xué)
PMID:30089911

Highlights:

將這篇文章放在第一,是因?yàn)樗_實(shí)是年度的重大發(fā)現(xiàn)了。

抗PD-1的抗體作為新興的重磅抗癌自然療法,相信大家都不陌生了:腫瘤細(xì)胞通過上調(diào)細(xì)胞表面的程序性死亡配體1(PD-L1),使其與T細(xì)胞的PD-1受體相互作用,抑制免疫檢查點(diǎn),從而逃避免疫系統(tǒng)的監(jiān)控。抗PD-1的抗體有望治療包括轉(zhuǎn)移性黑色素瘤在內(nèi)的癌癥。但實(shí)際上,患者對此療法的應(yīng)答率甚低。

在這篇文章中,研究者發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)移性黑色素瘤釋放的細(xì)胞外囊泡(下稱EV)大部分表面都攜帶有PD-L1!對這些EV給予IFN-γ刺激,它們表面的PD-L1數(shù)量還會增加,這樣就能遏止CD8 T細(xì)胞的功能,促進(jìn)腫瘤生長。在治療早期,循環(huán)外泌體PD-L1呈數(shù)量級的增長,可作為為腫瘤細(xì)胞對T細(xì)胞重新恢復(fù)的適應(yīng)性免疫應(yīng)答的指示物,區(qū)分臨床應(yīng)答者和無應(yīng)答者。這項(xiàng)研究啟示外泌體PD-L1作為抗PD-1治療的預(yù)測物的應(yīng)用潛力。


黑色素瘤細(xì)胞分泌的外泌體,表面有抑制免疫細(xì)胞的PD-L1。箭頭所指的是結(jié)合了PD-L1抗體的納米金顆粒。


臨床應(yīng)答者在接受治療的前3-6周時(shí)循環(huán)外泌體PD-L1水平上升(i,j);ROC曲線和客觀緩解率(ORR)顯示循環(huán)外泌體PD-L1水平更高,患者對抗PD1治療的應(yīng)答更好(l),外泌體PD-L1是很好的預(yù)測物體(k)。

2. Cell:內(nèi)皮細(xì)胞與脂肪細(xì)胞間的EV交流

通訊作者:Philipp E. Scherer
作者單位:德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心
PMID:30293865

Highlights:

在已有研究中,常見的EV來源都是體液或者細(xì)胞培養(yǎng)基,這篇文章研究的則是組織中的EV,發(fā)現(xiàn)脂肪組織(AT)中存在EV介導(dǎo)的信號通路。這種現(xiàn)象在脂肪細(xì)胞特異性caveolin1(cav1)敲除小鼠模型中表現(xiàn)顯著。cav1蛋白是一種重要的膜結(jié)合結(jié)構(gòu)和信號蛋白,在脂肪細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞(EC)中含量很高。盡管研究者成功敲除了脂肪細(xì)胞中的CAV1基因,但脂肪細(xì)胞中仍然有大量的cav1蛋白,這些cav1從何而來?利用新構(gòu)建的小鼠模型,研究者發(fā)現(xiàn)鄰近的EC細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)含有cav1的EV到脂肪細(xì)胞,然后再釋放EV到EC。

AT來源的EV還含有調(diào)控細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)。這個(gè)機(jī)制有助于將血漿成分從EC轉(zhuǎn)運(yùn)到脂肪細(xì)胞。這項(xiàng)研究讓我們對存在于脂肪細(xì)胞、基質(zhì)血管細(xì)胞乃至遠(yuǎn)端器官(distal organs)的復(fù)雜的信號通路機(jī)制有了更深入的了解。


內(nèi)皮細(xì)胞和脂肪細(xì)胞通過EV來交換彼此的蛋白和脂質(zhì)信號,這是首次在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中追蹤到EV在不同細(xì)胞類型之間轉(zhuǎn)運(yùn)


從組織提取小EV(sEV,即異質(zhì)性較高的一類EV)并進(jìn)行驗(yàn)證,需要提取組織EV的同學(xué)可參考此文


脂肪組織小EV富含蛋白質(zhì)和鞘脂,因而有一系列的信號傳導(dǎo)能力。這個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)過程受到禁食/再投喂和肥胖的生理調(diào)控,表明EV顆粒在對組織應(yīng)答身體營養(yǎng)狀態(tài)作出應(yīng)答。

3. Cell Metab:外泌體miRNA與I型糖尿病

通訊作者:Romano Regazzi
作者單位:瑞士洛桑大學(xué)
PMID:30318337

Highlights:

Ⅰ型糖尿?。═1D)是一種自身免疫疾病,病因是免疫細(xì)胞選擇性消除β細(xì)胞,導(dǎo)致胰島損傷。研究人員發(fā)現(xiàn)小鼠和人的T淋巴細(xì)胞釋放的外泌體(下稱exo)含有miR-142-3p、miR-142-5p和miR-155,它們通過外泌體,以活性形式轉(zhuǎn)移到β細(xì)胞,促進(jìn)細(xì)胞凋亡。這些在受體β細(xì)胞中的miRNA滅活了的話,就會阻礙exo介導(dǎo)的凋亡,使非肥胖糖尿病(NOD)小鼠免受糖尿病的侵害。這些受到保護(hù)的NOD小鼠,胰島素水平更高,胰島炎評分更低,炎癥減少。在exo作用的機(jī)制方面,研究者發(fā)現(xiàn)T淋巴細(xì)胞exo誘導(dǎo)凋亡以及趨化因子相關(guān)的基因表達(dá),包括β細(xì)胞特有的Ccl2、Ccl7和Cxcl10。這些基因被誘導(dǎo)后,可能促進(jìn)免疫細(xì)胞的募集,在“自動免疫進(jìn)攻”(autoimmune attack)時(shí)加快β細(xì)胞的凋亡。這是首次發(fā)現(xiàn)exo miRNA是免疫細(xì)胞和胰島素分泌細(xì)胞之間的一種交流方式。


體外exo轉(zhuǎn)運(yùn)實(shí)驗(yàn)的示意圖。從小鼠腎臟提取CD4+CD25-T淋巴細(xì)胞,添加CD3 CD28活化磁珠、IL-2以及IL-12,培養(yǎng)72h;從培養(yǎng)基超離提取exo,添加到受體胰島細(xì)胞中。


I,將人類胰島細(xì)胞與exo-hT共培養(yǎng)48~72h,qPCR檢測miRNA豐度,實(shí)驗(yàn)組的miRNA比對照組成倍增長;J,通過Hoechst染色評價(jià)核固縮的情況;K,通過TUNEL試驗(yàn),檢測添加泛胱冬肽酶抑制劑zVAD后的細(xì)胞凋亡情況。

4. Gastroenterology:循環(huán)核酸與胰腺癌患者預(yù)后相關(guān)

通訊作者:Hector A. Alvarez
作者單位:MD安德森癌癥中心
PMID:30240661

Highlights:

循環(huán)核酸是否可以作為胰腺癌預(yù)后的預(yù)測指標(biāo)一直存在爭議,因此,這篇文章研究了胰腺癌循環(huán)腫瘤DNA(ctDNA)和外泌體DNA(exoDNA)的臨床價(jià)值。研究者收集了接受局部或轉(zhuǎn)移性胰腺癌治療的194名患者的共425份液體活檢樣本,另外疾病對照個(gè)體為37個(gè)。研究者利用微滴式PCR(ddPCR)檢測血漿ctDNA和exoDNA的KRAS突變等位基因片段(MAF);采用Cox回歸、Fisher精確檢驗(yàn)和Bayesian推斷,將exoDNA和ctDNA 中的KRAS MAF與預(yù)后和預(yù)測結(jié)果聯(lián)系起來。結(jié)果發(fā)現(xiàn)新輔助治療之后,34例可切除腫瘤患者的exoDNA水平上升與疾病發(fā)展顯著相關(guān),而ctDNA無相關(guān);在多變量分析中,exoDNA中MAFs≥5%是PFS和OS的顯著預(yù)測因子。在縱向分析中,exoDNA中MAF峰值高于1%與放射學(xué)進(jìn)展顯著相關(guān)??偟膩碚f,對比起ctDNA,exoDNA在縱向檢測中更能預(yù)測治療效果。


縱向監(jiān)測轉(zhuǎn)移性PDAC液體活檢樣本治療進(jìn)展

5. Science:植物EV轉(zhuǎn)運(yùn)小RNA沉默病原體基因

通訊作者:金海翎
作者單位:加州大學(xué)
PMID:29773668

Highlights:

部分病原體和害蟲會將小RNA遞送到宿主細(xì)胞,以此來抑制宿主的免疫。反過來,宿主也會轉(zhuǎn)運(yùn)小RNA到病原體和害蟲來抑制它們的毒力。盡管小RNA的轉(zhuǎn)運(yùn)很常見,但科學(xué)家還不清楚宿主是怎樣轉(zhuǎn)運(yùn)小RNA至病原體和害蟲的。在這項(xiàng)研究中,研究者發(fā)現(xiàn)宿主擬南芥細(xì)胞分泌EV來轉(zhuǎn)運(yùn)小RNA到灰霉病真菌病原體中。這種含有小RNA的囊泡,會在感染位點(diǎn)積累,隨后被真菌細(xì)胞吸收。這些宿主小RNA會誘導(dǎo)真菌致病關(guān)鍵的基因發(fā)生沉默,即擬南芥在與病原體的進(jìn)化軍備競賽中,將EV介導(dǎo)的跨界RNA干擾發(fā)展為自身免疫應(yīng)答的一部分。

EV轉(zhuǎn)運(yùn)的宿主小RNA沉默了真菌毒力基因,抑制真菌致病性。

6. Cell:EV跨神經(jīng)元細(xì)胞轉(zhuǎn)運(yùn)Arc蛋白

通訊作者:Jason D. Shepherd
作者單位:美國猶他大學(xué)
PMID:29328916

Highlights:

Cell 同期發(fā)布了兩篇EV與逆轉(zhuǎn)錄病毒蛋白Gag類似的Arc蛋白研究(另一篇請看下文)。這兩項(xiàng)研究的對象都是神經(jīng)元基因Arc,它與突觸的可塑性以及CNS疾病相關(guān),比如阿茲海默病、精神分裂癥等。Arc與逆轉(zhuǎn)錄病毒Gag樣蛋白有著類似的結(jié)構(gòu)域,進(jìn)化上同源。這項(xiàng)研究主要使用HEK細(xì)胞、小鼠模型來源的原代神經(jīng)元細(xì)胞,發(fā)現(xiàn)Arc蛋白通過EV從神經(jīng)元細(xì)胞中釋放;除了Arc蛋白,EV同時(shí)也可以將Arc mRNA轉(zhuǎn)運(yùn)到另一個(gè)細(xì)胞,并在這個(gè)細(xì)胞內(nèi)翻譯表達(dá),表明Arc就像逆轉(zhuǎn)錄病毒的Gag蛋白,還能整合進(jìn)病毒樣衣殼中; Gag逆轉(zhuǎn)錄因子在進(jìn)化過程中被重新用于神經(jīng)系統(tǒng)中的細(xì)胞間通訊。(關(guān)于有趣的特洛伊-外泌體假說,可點(diǎn)擊此處了解

7. Cell:EV darc1 mRNA能調(diào)控該蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)

通訊作者:Vivian Budnik, Travis Thomson
作者單位:馬薩諸塞大學(xué)醫(yī)學(xué)院
PMID:29328915

Highlights:

這篇文章研究的是果蠅的Arc1蛋白,同樣可構(gòu)成衣殼樣結(jié)構(gòu),它和darc1 mRNA一起轉(zhuǎn)載到EV,從運(yùn)動神經(jīng)元轉(zhuǎn)運(yùn)到肌肉,有意思的是,為什么EV不僅轉(zhuǎn)運(yùn)發(fā)揮功能的蛋白,還要轉(zhuǎn)運(yùn)它的mRNA?這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn),EV對Arc1的轉(zhuǎn)運(yùn)依賴于darc1-mRNA3'非翻譯區(qū),它含有逆轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)座子樣序列,中斷這個(gè)轉(zhuǎn)運(yùn)的話,會破壞突觸的可塑性。

這兩篇文章找到了神經(jīng)元間轉(zhuǎn)運(yùn)的新途徑:EV。正如Trojan exosomes假說所言,逆轉(zhuǎn)錄病毒能把自己的功能分子(比如Gag蛋白)打包進(jìn)exosomes進(jìn)行運(yùn)輸,這已經(jīng)不是什么新鮮事,但沒想到哺乳動物中的類Gag蛋白也有這種操作;Arc蛋白本身就對神經(jīng)系統(tǒng)有著重要作用,無獨(dú)有偶,現(xiàn)在也越來越多關(guān)于EV與神經(jīng)系統(tǒng)疾病的報(bào)道。此外,目前exosomes的重量級研究主要傾向于探索exosomal miRNA(點(diǎn)擊回顧2017外泌體重量級文章),而這兩篇文章都提出了exosomal mRNA的重要性,它除了能在靶細(xì)胞進(jìn)行蛋白翻譯,還對exosomes的轉(zhuǎn)運(yùn)具有調(diào)節(jié)作用,這向exosomes研究者們發(fā)出了一個(gè)信號:外泌體,不止miRNA:其他類型的RNA分子同樣具有潛在的功能,有待挖掘。

綜述類

通過reviews,系統(tǒng)地了解領(lǐng)域研究進(jìn)展

8. Nat Rev Mol Cell Biol:EV的細(xì)胞生物學(xué)

通訊作者:Gra?a Raposo
作者單位:法國居里研究所
PMID:29339798

Highlights:

深入了解調(diào)控EV生理學(xué)的細(xì)胞過程,對于揭示她們的生理及病理功能,以及臨床分析應(yīng)用是很有必要的。但是在這個(gè)領(lǐng)域進(jìn)一步發(fā)展的同時(shí),關(guān)于它們的起源、發(fā)生、分泌、靶向和命運(yùn),我們還存在許多疑問。法國居里研究所以及ISEV的成員們撰寫的這篇綜述,則給我們系統(tǒng)地介紹了上述這些你所需要的EV背景知識。


EV在受體細(xì)胞中的命運(yùn)

9. Chem Rev:EV分析的新技術(shù)

通訊作者:Hakho Lee
作者單位:哈佛醫(yī)學(xué)院
PMID:29384376

Highlights:

外泌體雖然有著巨大的臨床價(jià)值,但是由于缺乏靈敏度高的手段和分析技術(shù),難以轉(zhuǎn)化到臨床,所以目前科學(xué)家正積極研發(fā)新的分析平臺來解決這個(gè)難題,希望未來的研究成果能對基礎(chǔ)和轉(zhuǎn)化研究有著更深遠(yuǎn)的影響。這篇刊登在IF=52分期刊的綜述旨在讓讀者對亟需的EV檢測分析技術(shù)和臨床應(yīng)用有著更全面的了解,它的目錄如下圖,包括不同顯微鏡的EV形態(tài)觀察對比、DLS和SEA等不同濃度粒徑檢測方法、微流控乃至最新的“非接觸式分選”等新富集方法、以及新的蛋白分析方法等。


a,掃描電鏡SEM;b,投射電鏡TEM;c,冷凍電鏡Cryo-EM;d,原子力顯微鏡AFM


EV蛋白檢測新技術(shù)比較

2018年的高分外泌體文章比2017年更多,此處篇幅有限,不再累敘,其他高分文章的列表如下:

1. Nanoparticle orientation to control RNA loading and ligand display on extracellular vesicles for cancer regression. 新型納米技術(shù),攜帶特定RNA的EV可靶向遞送siRNA到腫瘤細(xì)胞
IF: 37.5    PMID: 29230043    期刊: Nat Nanotechnol
2. Extracellular Vesicles Provide a Means for Tissue Crosstalk during Exercise. EV參與運(yùn)動時(shí)的組織間通訊
IF: 20.6     PMID: 29320704    期刊: Cell Metab
3. ZIP4 Promotes Muscle Wasting and Cachexia in Mice With Orthotopic Pancreatic Tumors by Stimulating RAB27B-Regulated Release of Extracellular Vesicles From Cancer Cells. ZIP4調(diào)節(jié)癌細(xì)胞EV的釋放,促進(jìn)原位胰腺腫瘤小鼠的肌肉萎縮和惡病質(zhì)
IF: 20.8     PMID: 30342032     期刊: Gastroenterology
4. Engineering Extracellular Vesicles with the Tools of Enzyme Prodrug Therapy. EV充當(dāng)酶前體藥物治療載體
IF: 21.9     PMID: 29473230      期刊: Adv Mater
5. Apoptotic Cell-Derived Extracellular Vesicles Promote Malignancy of Glioblastoma Via Intercellular Transfer of Splicing Factors.凋亡細(xì)胞分泌EV在細(xì)胞間轉(zhuǎn)運(yùn)促進(jìn)剪接因子,促進(jìn)惡性膠質(zhì)瘤發(fā)展
IF: 22.8     PMID: 29937354      期刊: Cancer Cell
6. Secretion of Hepatitis C Virus Replication Intermediates Reduces Activation of Toll-Like Receptor 3 in Hepatocytes. HCV復(fù)制中間體的分泌能減少Toll樣受體3的激活
IF: 20.8      PMID: 29535029       期刊: Gastroenterology
7. Tumor-derived exosomes antagonize innate antiviral immunity. 腫瘤來源外泌體抵抗先天抗病毒免疫
IF: 21.8     PMID: 29358709      期刊: Nat Immunol
8. Acellular therapeutic approach for heart failure: in vitro production of extracellular vesicles from human cardiovascular progenitors. 體外產(chǎn)生的心血管祖細(xì)胞EV可作為心力衰竭的無細(xì)胞療法
IF: 23.4    PMID: 29420830      期刊: Eur Heart J
9. Induced pluripotent stem cells as a biopharmaceutical factory for extracellular vesicles. 誘導(dǎo)多能干細(xì)胞充當(dāng)EV的生物制藥工廠
IF: 23.4     PMID: 29547885      期刊: Eur Heart J

綜述類

1. Exosome Biochemistry and Advanced Nanotechnology for Next-Generation Theranostic Platforms. 新一代治療診斷平臺的外泌體生化和前沿納米技術(shù)
IF: 21.9   PMID: 30126052    期刊: Adv Mater
2. Extracellular vesicles in cancer - implications for future improvements in cancer care. 從腫瘤中的EV看未來癌癥護(hù)理的改善
IF: 20.7    PMID: 29795272     期刊: Nat Rev Clin Oncol
3. Antigen Presentation by Extracellular Vesicles from Professional Antigen-Presenting Cells. 專職性抗原呈遞細(xì)胞的EV也可呈遞抗原
IF: 22.7    PMID: 29400984     期刊: Annu Rev Immunol
4. Emerging Nanotechnologies for Liquid Biopsy: The Detection of Circulating Tumor Cells and Extracellular Vesicles. 液體活檢亟需納米技術(shù)檢測循環(huán)腫瘤細(xì)胞和EV
IF: 21.9     PMID: 30589111   期刊: Adv Mater

2018年外泌體于臨床應(yīng)用方面出現(xiàn)了更大的曙光,與醫(yī)學(xué)、腫瘤繼續(xù)息息相關(guān),重磅文章目不暇給。2019年,外泌體研究不妨與其他研究熱點(diǎn)相結(jié)合,如外泌體RNA甲基化。新的一年,期待外泌體帶給我們更多的驚喜。

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