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    「青蓮百奧經典回顧」溫故而知新,從外囊泡高分綜述看發展方向

    2020-10-24 00:00:00

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    細胞外囊泡作為細胞間通訊的重要介質,參與原核生物和高等真核生物細胞間生物信號傳遞,調節一系列的生物學過程而被人們所關注。細胞外囊泡的病理生理作用在包括癌癥、感染性疾病和神經退行性疾病的研究中得到認識,越來越多的人關注到外泌體的重要作用。如果您剛開始關注細胞外囊泡,不知道從何入手的話,就讓我們從經典的文獻開始上手吧。

    糖基化蛋白質組學

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    2013年5月,來自英國牛津大學的Samir EL Andaloussi團隊在Nature Reviews Drug Discovery雜志上在線發表了題為“Extracellular vesicles: biology and emerging therapeutic opportunities”的綜述論文。該綜述回顧了細胞外囊泡生物學和細胞外囊泡在疾病中的作用方面的進展,討論新興的治療機會并考慮相關挑戰。雖然此篇綜述時間比較早,但仍是一篇值得一讀的經典綜述,能讓新入門者快速了解外泌體研究的發生和發展。


    細胞外囊泡最初被視為膜碎片,沒有真正的生物學意義。然而,在1996年,Raposo等發現細胞外囊泡可以刺激適應性免疫反應。從那時起,許多研究都證實了細胞外囊泡在細胞間通訊的重要性。它們不僅在調節正常生理過程(例如干細胞維持、組織修復、免疫監測和血液凝固)中起關鍵作用,而且在多種疾病的病理學中也起著關鍵作用。在這里,作者討論了細胞外囊泡在正常生物學過程以及異常病理過程中的作用,并著眼于如何將細胞外囊泡靶向或直接用于治療干預。


    細胞外囊泡的分類
    根據細胞外囊泡的生物發生,將其分成三類:外泌體、微囊泡和凋亡小體。該文重點介紹前兩類。它們的共同點是:它們都是細胞來源的囊泡;被脂質雙層包圍;根據來源的不同,直徑從30 nm到2000 nm不等。不同點是微囊泡是通過質膜出芽產生的,而外泌體是從溶酶體途徑衍生出來的。目前由于對細胞外囊泡生物發生的理解尚不完全,細胞外囊泡純化方案的不一致以及缺乏對囊泡的全面表征,在許多已發表的研究中術語“外泌體”和“微囊泡”已被互換使用。

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    圖1. 細胞外囊泡的分類


    細胞外囊泡的生物學作用
    細胞外囊泡通過蛋白質和生物活性脂質配體直接激活細胞表面受體,將其膜內容物合并到受體細胞質膜中,并將包括轉錄因子、癌基因、非編碼調控RNA(如microRNAs)、mRNA和感染性顆粒在內的效應物運送到受體細胞,以多效性的方式作用于基本的生物學過程。通過這種方式,細胞外囊泡參與了正常生理的維持,例如:干細胞維持、組織修復、免疫監測和血液凝固等。因此,細胞外囊泡可以被認為是信號體:用于控制基本細胞和生物學功能的多功能信號復合體。

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    圖2. 細胞外囊泡的生物發生及其與受體細胞的相互作用


    細胞外囊泡的病理作用
    人們對細胞外囊泡在疾病中的作用了解最多的是它們在腫瘤生物學中的作用,許多研究表明細胞外囊泡在驅動轉移前腫瘤生態位的形成中起著重要作用。細胞外囊泡能夠通過執行以下過程刺激腫瘤進展:誘導細胞增殖,從而直接刺激腫瘤生長;刺激血管生成;通過基質蛋白酶的分泌促進基質重塑;誘導轉移;通過調節T細胞活性來促進免疫逃逸。


    細胞外囊泡可作為治療靶標
    依據細胞外囊泡介導的疾病發病機制,至少有4種潛在策略可以用于減輕細胞外囊泡驅動的疾病的發生發展,這些策略涉及抑制細胞外囊泡功能的各個方面,包括它們的生物發生、釋放、細胞攝取等等。抑制細胞外囊泡介導的發病機制在癌癥研究中具有典型意義。已有研究表明,在黑色素瘤患者中,循環細胞外囊泡的水平隨著腫瘤的進展而增加兩倍以上,并與患者的生存相關。因此,正在開發旨在減少循環細胞外囊泡負荷或阻斷細胞外囊泡的關鍵成分的治療干預措施。然而,考慮到迄今為止大多數體外和體內研究細胞外囊泡的病理作用都是使用高濃度的細胞外囊泡進行的,有時超過了通常在循環中發現的數量,因此在這個階段有必要謹慎。

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    圖3. 細胞外囊泡作為治療靶標


    細胞外囊泡的治療潛力
    憑借其生物活性物質,細胞外囊泡具有先天的治療潛力,特別是用于驅動組織再生(圖3b)。這是因為來源于干細胞的細胞外囊泡能夠誘導靜態內皮細胞的血管生成,抑制凋亡并刺激細胞增殖,傳遞免疫調節信號以及募集或重新生成組織再生所需的細胞。因此,來自特定分化細胞類型(例如:來自免疫調控免疫細胞)的細胞外囊泡可用于誘導或抑制特定的免疫反應。靶向抑制細胞外囊泡在疾病中的作用,挖掘其固有的治療潛力,都是新興的重要治療策略。

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    圖4. 細胞外囊泡作為治療劑




    結 論

    細胞外囊泡是細胞間重要的信息傳遞者,通過傳遞各種蛋白質、生物活性物質和遺傳信息來改變受體細胞的表型和功能。因此,細胞外囊泡被認為與許多生理和病理過程有關。直接靶向抑制細胞外囊泡其在介導疾病中的有害作用,或利用其固有潛力來刺激再生反應,或跨越主要生物屏障傳遞核酸和其他藥物,已成為重要的新型治療策略。


    這篇經典的綜述,結合細胞外囊泡的功能,介紹了其疾病治療等方面的應用和潛力,相信會對您的科研方向提供參考。青蓮百奧不僅有著豐富的外泌體分離經驗,還精通蛋白質組學技術服務。擁有國際一流的質譜平臺,海歸坐鎮專業生信分析團隊,為您提供最專業的蛋白質組學研究服務,還能為您提供專業的代謝組學、轉錄組學等科研服務,讓您在科研道路上乘風破浪。


    細胞外囊泡:生物學和新興治療機會
    期刊名稱:Nature Reviews Drug Discovery

    IF:64.797


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