【2019-24期】This Week in Extracellular Vesicles

2019 年 6 月 14 日 外泌体之家

本周hzangs在最新文献中选取了8篇分享给大家。第1篇文章主要介绍了肝细胞癌中存在肿瘤特异性转录本可以用于肿瘤诊断吗，并且这些转录本可以在病人血浆来源的细胞外囊泡中检测鉴定到；第2篇文章着重分析了囊泡刚性对囊泡靶向效果的影响；第3篇文章总结了目前细胞外囊泡的应用相关研究进展以及目前面临的挑战；第6篇文章报道了一个新的外泌体miRNA检测策略。相关文章的原文在周一前会发布到论坛同名贴下，需要的可以到论坛下载

1. Tumor-specific Transcripts are Frequently Expressed in Hepatocellular Carcinoma with Clinical Implication and Potential Function.

肿瘤特异性转录物在肝细胞癌中的高频表达，具有临床意义和潜在功能。

[Hepatology] IF=14.079 PMID：31173389

摘要：肝细胞癌（HCC）是一种高度致命的癌症，其潜在的病因仍未得到充分研究。癌症转录组的巨大多样性和复杂性具有产生肿瘤特异性转录物（TST）的潜力。在这里，我们发现通过组装来自约1,000个正常组织和HCC组织的RNA-seq原始数据的拼接连接分析，发现了在HCC中高频出现的数百个TST。发现许多TST是未注释的和非编码的RNA。我们观察到新的基因间TST经常由携带长末端重复（LTR）元件的新转录起始位点产生。 TST的高频出现预示HCC的预后非常差。功能筛选揭示了一种新的非编码TST（称为TST1），其能够作为HCC细胞增殖和肿瘤发生的调节剂。 TST1由受DNA甲基化和视黄酸相关药物调节的LTR12C启动子产生。另外，我们观察到可以在HCC患者的血细胞外囊泡中检测到这些TST。我们的研究结果表明HCC中存在丰富的TST，并且它们在临床环境中具有潜力。 TST的鉴定和表征可能有助于制定癌症诊断和治疗的新策略。

PS：癌细胞转录组具有高度的复杂性，可能产生肿瘤特异性的转录物。基于这一假设，复旦大学的黄胜林、何祥火老师及其同事们对肝细胞癌的转录组进行了分析，并发现了很多高频出现的肿瘤特异性转录本，功能分析证实这些转录本具有潜在的功能。同时通过对病人血液中细胞外囊泡的分析发现，这些肿瘤特异性转录本也存在于细胞外囊泡中。这一研究报道为肝细胞癌的诊断和治疗提供了新的思路和潜在策略。

2. Chain-Length- and Saturation-Tuned Mechanics of Fluid Nanovesicles Direct Tumor Delivery.

链长和饱和度对流体纳米囊泡肿瘤递送的调整机制。

[ACSNano] IF=13.709 PMID：31187973

摘要：在生物体中普遍存在的小单层囊泡（SUV）在各种生物过程中起着关键和积极的作用。尽管已知组成脂质分子的物理性质（即酰基链长度和饱和度）影响SUV的机械性质并因此调节它们的生物学行为和功能，但潜在的机制仍然不是十分清楚。在这里，我们结合理论建模和实验研究来探讨不同脂质成分的SUV的力学行为。随着链长和饱和度的增加，SUV的膜弯曲刚度增加，导致囊泡刚度和可变形能力的差异。此外，我们测试了具有低，中和高刚性的脂质体的肿瘤递送能力作为SUV的典型模型。有趣的是，具有中等刚性的脂质体表现出比其更硬或更柔软的对应物更好的肿瘤细胞外基质扩散和多细胞球体（MCS）渗透和保留，有助于改善肿瘤抑制。刚性SUV具有优异的细胞内化能力，但具有中等的肿瘤递送功效。激发射减损显微镜直接观察显示在MCS中能够转变成棒状形状的中等强度的囊泡，这刺激了肿瘤组织中的快速转运。相反，僵硬的脂质体几乎不变形，而软脂质体不规则地改变其形状，这减缓了它们的MCS渗透。我们的研究结果引入了特殊的视角，从中可以绘制出具有不同成分的SUV的详细机械性能，为理解SUV的生物学功能提供线索，并提出脂质体力学可能是增强药物输送的设计参数。

PS：文章从一个很独特的角度分析了囊泡的行为特性。来自上海中医药大学的研究人员探究了囊泡刚性对囊泡行为的影响，并且发现只有刚性适中的囊泡具有最高的肿瘤递送效率。这一研究结果提示我们在未来细胞外囊泡的临床应用中可以通过调整细胞外囊泡的刚性来提升肿瘤靶向递送效率。

3. Drug Delivery with Extracellular Vesicles: From Imagination to Innovation.

细胞外囊泡用于药物传递：从想象到创新。

[AccChem Res] IF= 20.955 PMID：31181910

摘要：细胞外囊泡是由细胞产生的纳米颗粒。它们由具有相关膜蛋白的脂质膜组成，所述膜蛋白围绕含有可溶性分子（例如蛋白质和核酸，如miRNA和mRNA）的水性核心。因为它们可以将生物分子从生产细胞转移到受体细胞，因此它们广泛参与了许多生理和病理过程。抑制癌症转移，刺激组织再生和编配免疫应答的生态位的制备是涉及细胞外囊泡的各种过程的实例。这些囊泡已经形成了许多科学领域的灵感来源。例如，它们可用于液体活组织检查的靶标，再生医学中的治疗剂，或用作药物运输的药物递送载体。在此文章中，我们专注于细胞外囊泡在药物递送方面的应用。随着我们对这些囊泡的了解越来越多，复杂性也随之增加。最初看起来相对均匀的细胞囊泡群体越来越多地细分为不同的子集。细胞产生各种不同的囊泡类型，其物理化学方面和组成受亲本细胞类型，细胞活化状态，局部微环境，生物发生途径和细胞内货物分选途径的影响。现有技术条件下难以评估生产方案的变化对细胞衍生的囊泡群体的特征的影响。最重要的是，囊泡的每种分离方法必然会富集某些囊泡类别和亚群，同时耗尽其他囊泡类别和亚群。而且，每种方法都与不同程度的囊泡纯度和伴随的非囊泡材料的共同分离有关。出现的是一种惊人的异质性。这构成了该领域的主要挑战之一，因为生产和分离方案的微小变化可能对囊泡特征和随后的囊泡活性具有很大影响。研究者们目前尝试通过精心的实验设计和开发能够实现可靠读数的工具来尝试应对这一挑战。通过化学和生物技术设计细胞外囊泡的表面和货物，可以实施有利的特性，同时可以推翻或掩盖不利的特性。这与细胞外囊泡与细胞的相互作用的精确评估相结合，以确定细胞外囊泡摄取途径和细胞内途径。敏感的报告分析能够实现功能性递送的可重复分析。这种细胞外囊泡的系统评估和优化提高了我们对细胞外囊泡活性的关键决定因素的洞察力，并且有利于作为一类新的药物递送系统的工程化细胞外囊泡的临床应用的转化。

PS：一篇很不错的综述文章。文章针对细胞外囊泡研究目前的研究挑战、未来的应用，以及技术进步可能对囊泡应用的促进作用进行了深入的剖析。同时汇总了相关的研究进展并对未来的发展方向和主要问题进行了展望。

4. Systematic review of targeted extracellular vesicles for drug delivery - Considerations on methodological and biological heterogeneity.

用于药物递送的靶向细胞外囊泡的系统评价 - 关于方法学和生物学异质性的考虑。

[J Control Release] IF=7.877 PMID：31175896

摘要：使用细胞外囊泡（EV）进行靶向药物递送的想法于2011年首次引入，并从那时起作为该领域有希望的新候选策略获得越来越多的关注。通过设计和将靶向配体插入EV表面的复杂过程，可以实现将EV靶向疾病区域。虽然这可以通过化学缀合获得，但最重要的策略是转染或调节EV产生细胞以赋予EV具有所需的靶向能力。然而，由于EV是从生物来源收获的，因此它们的组成是高度异质的，这使得难以控制所得EV基药物递送载体的纯度和质量。在这篇综述中，我们基于系统的文献检索，详细介绍了靶向药物输送中的EV。我们讨论了与合成的基于脂质的纳米载体相比，细胞外囊泡的潜在优势，以及与其作为靶向药物递送载体使用的相关方法学和生物学限制。

PS：这篇综述文章同样是对细胞外囊泡作为药物递送载体进行汇总分析。这篇综述主要分析了目前研究报道中改善细胞外囊泡药物装载和靶向的方案，同时考虑了细胞外囊泡异质性对应用的潜在影响。更多内容请关注往期推文：药物递送，如何提高细胞外囊泡的靶向性？

5. Neuronally derived extracellular vesicles: an emerging tool for understanding Alzheimer's disease.

神经元衍生的细胞外囊泡：一种用于了解阿尔茨海默病的新兴工具.神经元衍生的细胞外囊泡：一种用于了解阿尔茨海默病的新兴工具。

[Mol Neurodegener] IF=6.426 PMID：31182115

摘要：阿尔茨海默病（AD）发病过程中，细胞必须传播“致病物质”，如蛋白质，信号分子或遗传物质，以促进疾病传播。细胞外囊泡通过内吞途径产生，并且几乎所有类型的细胞都会释放细胞外囊泡，包括神经元细胞。由于它们与内吞过程和自噬的内在相互关系，人们对研究这些神经元衍生的细胞外囊泡（NDEV）在AD进展中的作用兴趣倍增。在许多研究中已经发现了与AD相关的病理性细胞外囊泡内容物，并且已经显示NDEV在体内和体外诱导发病机理。外源性NDEV也可以减少AD模型中的斑块负担。因此，NDEV有可能成为有用的生物标志物，病理增效剂和治疗靶点。目前AD中的NDEV研究领域仍处于起步阶段，我们的综述主要回顾了目前支持这三个主张的文献报道。

PS：由于血脑屏障的存在以及神经元的不可再生性，神经退行性疾病目前没有太好的治疗手段。随着细胞外囊泡研究的不断深入，作为可以直接透过血脑屏障的内源性潜在药物载体，它逐渐得到神经生物学家的关注。这篇文章综述文章对目前细胞外囊泡在阿尔兹海默病中的研究进展进行了总结。

6. Dual-SERS biosensor for one-step detection of microRNAs in exosome and residual plasma of blood samples for diagnosing pancreatic cancer.

双SERS生物传感器，用于一步检测外泌体中的microRNA和血液样本的残留血浆，用于诊断胰腺癌。

[Biosens Bioelectron] IF=8.173 PMID：30745282

摘要：MicroRNA已被证明是早期检测胰腺癌的生物标志物，血液样本中MicroRNA-10b的精确定量甚至可以区分胰腺癌与慢性胰腺炎（CP）和正常对照（NC）。在这项研究中，我们开发了DSN辅助的双SERS生物传感器，用于外泌体中的microRNA-10b和基于Fe3O4 @ Ag-DNA-Au @ Ag @ DTNB（SERS标签）缀合物的血液样品残留血浆检测。在靶微RNA的存在下，它可以与互补DNA探针杂交。然后添加DSN酶以选择性切割DNA / microRNA双链体的DNA探针，可以从Fe3O4 @ Ag释放SERS标签并且可以触发SERS强度猝灭，释放的microRNA可以进入循环以去除其他DNA和SERS标签。由于Fe3O4 @ Ag-SERS标记缀合物的双SERS增强和再循环信号放大，可以通过一步进行具有单碱基识别的1aM的检测限。来自胰腺导管腺癌（PDAC），慢性胰腺炎（CP）和正常对照（NC）的血液样品的血浆来源的外泌体和残留上清液中的靶微小RNA被直接量化，并且在它们之间可以发现显着的SERS信号区别。精确定量，一步法和一步法操作可确保该测定法成为即时癌症诊断技术的有希望的未来应用策略。

PS：外泌体中miRNA的定量检测是诊断癌症的一种潜在策略，但是目前外泌体miRNA的定量策略还存在一定的不足。来自首都医科大学的研究者们发表了最新的检测策略。通过信号放大装置进行一步法检测。感兴趣的朋友可以关注一下。

7. Exosomal transfer of miR-501 confers doxorubicin resistance and tumorigenesis via targeting of BLID in gastric cancer.

装载有miR-501的外泌体通过靶向胃癌中的BLID赋予细胞阿霉素抗性和肿瘤发生。

[Cancer Lett] IF=6.491 PMID：31173853

摘要：携带促癌miRNA的外泌体转移可以增强受体细胞生长，转移和化学抗性。目前我们发现对多柔比星耐药的胃癌（GC）SGC7901 / ADR细胞分泌的外泌体（ADR Exo）中microRNA-501-5p（miR-501）的水平明显高于SGC7901细胞分泌的外泌体（7901 Exo）。 ADR Exo被SGC7901内化，并且Cy3-miR-501模拟物可以通过外泌体从SGC7901 / ADR转移至SGC7901。 ADR Exo赋予GC细胞多柔比星抗性，增殖，迁移和侵袭能力。 MiR-501敲低或BH3样基序蛋白，细胞死亡诱导因子（BLID）过表达可以逆转ADR Exo对受体细胞的影响。用GW4869处理后再将SGC7901细胞与SGC7901 / ADR共培养或转染miR-501抑制剂可以增加阿霉素敏感性并且表现出减弱的增殖，迁移和侵袭以及增加细胞凋亡。与miR-501敲低或BLID过表达细胞相比，瘤内注射ADR Exo到阴性对照SGC7901细胞形成的肿瘤中，能够诱导皮下肿瘤生长和对多柔比星的抗性。这种效应可能通过外泌体miR-501诱导的BLID下调，随后半胱天冬酶-9 / -3的失活和Akt的磷酸化来实现。综合体外和体内数据，我们认为外泌体miR-501可能是GC的治疗靶点。

PS：大连医科大学的研究者们新发表的研究报道。研究者们发现在多柔比星耐药的胃癌细胞来源的外泌体中miR-501表达显著上升，通过体内体外实验证实了外泌体miR-501可以促进肿瘤细胞的耐药和增殖等特性，并寻找到了相应的下游靶基因。更多内容请关注往期推文：大连医科大学：外泌体miRNA-501通过靶向BLID导致胃癌发展以及对阿霉素的耐药性

8. High-affinity peptide ligand LXY30 for targeting α3β1 integrin in non-small cell lung cancer.

用于在非小细胞肺癌中靶向α3β1整联蛋白的高亲和力肽配体LXY30。

[J Hematol Oncol] IF=7.333 PMID：31182116

摘要：α3β1整合素是一种很有前景的癌症生物标志物和药物靶标。我们之前确定了一种9-氨基酸环肽LXY30，用于检测活肿瘤细胞表面的α3β1整合素。本研究旨在表征LXY30在体外和体内非小细胞肺癌（NSCLC）模型的检测，细胞功能，成像和靶向递送中的特征。通过将NSCLC细胞，细胞外囊泡（EV）和外周血单核细胞（PBMC）与涂有LXY30的TentaGel树脂珠一起温育来进行全细胞结合测定。在这项研究中，我们将纳米尺寸EV定义为外泌体，其通过流式细胞术，透射电子显微镜，动态光散射和蛋白质印迹进行表征。通过生长抑制和蛋白质印迹调节表皮生长因子受体（EGFR）信号传导途径来确定LXY30的功能。对于体内生物分布，携带皮下和颅内NSCLC异种移植肿瘤的小鼠静脉内施用LXY30-生物素/链霉抗生物素蛋白-Cy5.5复合物，然后分析体内和离体光学成像和组织病理学。我们发现LXY30特异性和灵敏地检测到表达α3β1整合素的NSCLC细胞和肿瘤来源的外泌体。从富含LXY30的血浆外泌体分离的肿瘤DNA可用于检测转移性NSCLC患者中的驱动子致癌突变。 LXY30仅在NSCLC患者的恶性胸腔积液中富集肿瘤细胞而不富集中性粒细胞，巨噬细胞或单核细胞，富集到的细胞可用于高通量测序检测基因组改变。与亲本厄洛替尼敏感的EGFR突变NSCLC细胞相比，LXY30检测到EGFR-突变NSCLC细胞上α3β1整合素表达增加，对厄洛替尼具有获得性抗性。我们研究进一步显示LXY30独立于另一种针对αvβ3整合素的肽配体LXW64在厄洛替尼抗性EGFR突变体H1975细胞中调节EGFR信号传导途径。对癌症基因组图谱（TCGA）的分析显示，高α3整合素表达与肺鳞状细胞癌预后不良有关。 LXY30-生物素/链霉抗生物素蛋白-Cy5.5复合物在各种表达α3β1整联蛋白的肺腺癌和患者来源的肺鳞状细胞癌异种移植物的皮下和颅内异种移植物中具有更高的吸收，同时保留了周围的正常组织。 LXY30是一种有前途的肽，用于癌症诊断和体内靶向递送NSCLC中的成像剂和癌症药物，不依赖于组织学和肿瘤基因型。

PS：文章主要介绍了作者前期筛选得到的一个小肽能够特异性地结合α3β1整联蛋白。实验结果表明，这一小肽可以特异性的纯化α3β1整联蛋白阳性的细胞外囊泡，进一步研究证明可以从这些囊泡中分离得到DNA并用于下游分析。这一研究报道给我们两方面提示，1、可以通过筛选小肽来寻找特异性靶向特定囊泡表面蛋白的小肽，利用小肽分离细胞外囊泡。2、研究结果提示我们，细胞外囊泡中存在DNA。相信前段时间那篇cell文章说经典外泌体中没有DNA吓到了很多朋友。大家淡定，这篇文章至少提示我们在细胞外囊泡中是存在DNA的。

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