【2019-28期】This Week in Extracellular Vesicles

2019 年 7 月 12 日 外泌体之家

本周hzangs在最新文献中选取了9篇分享给大家。第1篇文章介绍了含有精氨酸酶1的细胞外囊泡通过调控T细胞代谢的检查点来影响肿瘤免疫，促进肿瘤进展；第2篇文章介绍了在ALDH2缺乏的个体中，酒精会引起富含氧化型mtDNA的细胞外囊泡产生并作用于临近细胞，激活癌症相关通路；第4篇文章介绍了一种新的具有良好的大脑透过性的细胞外囊泡释放抑制剂；第5篇文章介绍一种单囊泡内检测miRNA的策略。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. Small extracellular vesicles containing arginase-1 suppress T-cell responses and promote tumor growth inovarian carcinoma.

含有精氨酸酶-1的小细胞外囊泡抑制T细胞反应并促进卵巢癌中的肿瘤生长。

[Nat Commun] IF=11.878 PMID：31278254

摘要：肿瘤驱Nature子刊：含有精氨酸酶-1的小细胞外囊泡抑制T细胞反应促进卵巢癌进展动的免疫抑制是卵巢癌（OvCa）成功免疫治疗的主要障碍。在负责免疫抑制的各种机制中，携带精氨酸酶-1（ARG1）的小细胞外囊泡（EV）成为肿瘤生长和肿瘤逃离宿主免疫系统的重要因素。在这里，我们研究发现在OvCa患者的腹水和血浆中发现的小EV含有ARG1。EV在OvCa小鼠模型中体外和体内均可抑制CD4 +和CD8 + T细胞的增殖。在小鼠中，含有ARG1的EV被转运至引流淋巴结，被树突细胞吸收并抑制抗原特异性T细胞增殖。小鼠OvCa细胞中ARG1的表达增加与可以被精氨酸酶抑制剂阻断的加速的肿瘤进展相关。总而言之，我们的研究表明，肿瘤细胞使用EV作为载体进行长距离携带，并向免疫细胞提供代谢检查点分子 - ARG1，减轻抗肿瘤免疫反应。

PS：细胞外囊泡对于肿瘤的促进作用报道很多。但是在肿瘤免疫方面的研究报道却相对少见。这篇文章发现卵巢癌来源的细胞外囊泡可以携带精氨酸酶1（ARG1）来影响免疫细胞的代谢检查点，从而影响肿瘤的进展。更多内容请关注往期推文：Nature子刊：含有精氨酸酶-1的小细胞外囊泡抑制T细胞反应促进卵巢癌进展

2. ALDH2 deficiency promotes alcohol-associated liver cancer by activating oncogenic pathways via oxidized DNA enriched extracellular vesicles.

ALDH2缺乏通过氧化型DNA富集的细胞外囊泡激活致癌途径来促进酒精相关的肝癌。

[J Hepatol] IF=18.946 PMID：31279903

摘要：过量饮酒是肝细胞癌（HCC）的主要原因之一。大约30-40％的亚洲人群缺乏醛脱氢酶2（ALDH2），这是乙醇代谢产物乙醛降解的关键酶。然而，ALDH2缺乏如何影响酒精相关的HCC仍然模糊不清。我们研究了646名乙型肝炎（HBV）感染的患有或不患有酒精性肝细胞癌患者的ALDH2多态性。在三种Aldh2缺陷小鼠系中开发并研究了由慢性四氯化碳（CCl4）和酒精给药诱导的新型HCC模型：包括Aldh2敲除（KO）小鼠，Aldh2* 1 / * 2敲入突变小鼠，和肝脏特异性Aldh2 KO小鼠。我们证明ALDH2缺乏与肝病进展无关，但与酒精消耗过量的肝硬化HBV患者发生HCC风险增加有关。在Aldh2缺陷小鼠中研究了与肝硬化和饮酒相关的HCC发展的机制。我们发现Aldh2缺陷小鼠的所有三个品系对CCl4加上酒精相关的肝纤维化和HCC发展更敏感。此外，我们的体内和体外机制研究结果显示，在CCl4加乙醇暴露后，Aldh2缺陷的肝细胞通过细胞外囊泡（EV）产生大量有害的氧化mtDNA，然后转移到邻近的HCC细胞中并与乙醛一起激活多种致癌途径（JNK，STAT3，BCL-2和TAZ），从而促进HCC。ALDH2缺乏的患者和小鼠中由于纤维化引起的酒精相关的HCC发展风险增加有关。机制研究揭示了Aldh2缺陷型肝细胞通过将有害的富含氧化型mtDNA的EV转移到HCC中并随后激活HCC中的多种致癌途径来促进酒精相关HCC的新机制。我们的研究表明，ALDH2多态性的酗酒者增加了消化道癌症发展的风险，研究结果显示ALDH2缺乏会加剧患者和小鼠模型中酒精相关的HCC发展。机理研究表明，在慢性酒精暴露后，Aldh2缺陷型肝细胞通过细胞外囊泡产生大量有害的氧化型mtDNA，其可以被递送到邻近的HCC细胞中并随后激活多种致癌途径，从而促进HCC。

PS：文章揭示了ALDH2缺陷对酒精诱导的肝细胞癌的促进作用。机制方面，作者发现ALDH2缺陷型肝细胞在酒精刺激下会产生带有氧化型mtDNA的细胞外囊泡，这些囊泡会传递到临近细胞并促进肿瘤相关通路的激活。mtDNA是一类不含组蛋白的DNA，文章提示我们在外泌体中可能存在有mtDNA。感兴趣的可以读一读原文。

3. Brain washed by extracellular vesicles: the role of extracellular vesicles in primary and metastatic brain tumour microenvironment.

用细胞外囊泡洗脑：细胞外囊泡在原发性和转移性脑肿瘤微环境中的作用。

[J Extracell Vesicles] IF=11 PMID：31275532

摘要：脑恶性肿瘤，包括原发性和转移性脑肿瘤，往往与高死亡率相关，这反映出临床亟需更有效的诊断和治疗策略。尽管起源细胞不同，原发性和转移性脑肿瘤共享相同的微环境，这影响了这些肿瘤所采用的存活机制。阐明原发性和转移性脑肿瘤与脑微环境相互作用的机制可以揭示临床应用的潜在靶点。细胞外囊泡已经被认为是可以促进癌症进展的细胞间通讯介质，并且已经显示出作为潜在的癌症生物标志物和治疗剂的前景。在这里，我们概述了细胞外囊泡在原发性和转移性脑肿瘤的肿瘤 - 微环境相互作用中的作用，目的是为该领域的未来转化研究提供指导。

PS：脑部肿瘤通常难以治疗，这与血脑屏障的存在有关。目前的研究表明细胞外囊泡是可以透过血脑屏障的，这就为我们通过靶向脑部肿瘤细胞或靶向脑部肿瘤微环境来治疗肿瘤提供了优良的递送系统。另外，细胞外囊泡的存在也介导了脑部肿瘤与微环境的细胞间通讯，这也为我们治疗脑部肿瘤提供了潜在的药物靶点。这篇综述文章对目前脑部肿瘤相关的细胞外囊泡研究报道进行了汇总，对未来的研究和应用进行了展望。

4. A novel and potent brain penetrant inhibitor of extracellular vesicle release.

一种新颖有效的脑部可渗透抑制剂用于抑制细胞外囊泡的释放。

[Br J Pharmacol] IF=6.583 PMID：31273753

摘要：细胞外囊泡（EV）从细胞组成性脱落，并响应各种刺激而释放。他们的蛋白质和RNA货物被刺激物修饰，并且在疾病状况下可携带参与疾病进展的病理性货物。中性鞘磷脂酶2（nSMase2）是EV生物发生的几种独立途径中的至少一种的主要调节剂，并且它是用于神经障碍治疗的有前途的新策略。不幸的是，已知的抑制剂表现出较差的效力，差的物理化学性质和/或有限的脑渗透。这项工作的目的是确定nSMase2的药物样抑制剂。我们进行了人类nSMase2高通量筛选（> 365,000种化合物）。主要考虑效力，选择性，代谢稳定性，药代动力学和抑制体外和体内EV释放的能力来选择候选化合物。我们鉴定了苯基（R）-（1-（3-（3,4-二甲氧基苯基）-2,6-二甲基咪唑并[1,2-b]哒嗪-8-基）吡咯烷-3-基）- 氨基甲酸酯（PDDC），它是一种有效的（pIC50 = 6.57）和nSMase2的选择性非竞争性抑制剂。PDDC具有代谢稳定性，具有优异的口服生物利用度（％F = 88）和脑渗透（AUC brain / AUC plasma = 0.60）。PDDC剂量依赖性地（pEC50 = 5.5）抑制星形胶质细胞衍生的细胞外囊泡（ADEV）的释放。在体内炎性脑损伤模型中，PDDC强烈抑制ADEV释放和相关的外周免疫应答。密切相关的无活性PDDC类似物没有显示出效果。PDDC是nSMase2的结构新颖，有效，口服和脑渗透抑制剂。PDDC抑制组织培养和体内ADEV的释放。PDDC正在神经疾病的动物模型中进行积极测试，并与密切相关的类似物一起被考虑用于临床转化。

PS：这一项工作通过大规模的化合物筛选，获得了一个具有很好的脑透过性的抑制剂，这一抑制剂可以抑制细胞的细胞外囊泡释放。这一潜在药物具有很好的应用前景。

5. Total internal reflection-based single-vesicle in situ quantitative and stoichiometric analysis of tumor-derived exosomal microRNAs for diagnosis and treatment monitoring.

基于内部反射的单囊泡原位定量和化学计量分析肿瘤来源的外泌体microRNA用于诊断和治疗监测。

[Theranostics] IF=8.063 PMID：31285775

摘要：外泌体（EXs）已被越来越多地认为是基于microRNA（miRNA）的细胞 -细胞通讯的天然纳米载体，是体液中miRNA生物标志物的理想来源。目前的方法允许批量分析EXs的miRNA含量，但是这些方法不适合于外来体miRNA的原位化学计量，并且不能揭示单囊泡水平的表型异质性。本研究旨在开发一种基于囊泡的，温和，精确但通用的方法，用于外泌体miRNA的原位定量和化学计量分析。我们开发了基于全内反射荧光（TIRF）的单囊泡成像检测方法，用于直接观察和定量血清微量样品中EXs的单个囊泡及其miRNA含量。该测定使用无活性的裂解DNA酶和荧光淬灭的底物共同递送到用链球菌溶血素O处理的纳米级EX中以产生靶miRNA活化的催化裂解反应，其放大荧光信号的读数。我们通过使用开发的TIRF成像测定进行血清外泌体hsa-miRNA-21（miR-21）（一种常见的癌症生物标志物）的原位定量和化学计量分析。结果显示，血清外泌体miR-21的TIRF成像分析可以区分癌症患者和健康受试者，其性能优于传统的实时聚合酶链反应（PCR）。血清中的外泌体miR-21水平也可用于监测肿瘤进展和对治疗的反应。此外，通过将分子信标（MB）探针递送到EX中，TIRF测定可以容易地确定原位靶标外泌体miRNA含量的精确化学计量。我们创建的TIRF成像平台具有很高的适用性，可作为其他疾病相关的外泌体miRNA标记的单囊原位定量和化学计量分析的通用和有用工具，并为EX介导的miRNA的生理相关性提供有价值的见解。

PS：文章提供了一种单囊泡中miRNA的定量策略，并针对外泌体中miRNA-21进行了。

6. Exosomes from mesenchymal stem cells modulate endoplasmic reticulum stress to protect against nucleus pulposus cell death and ameliorate intervertebral disc degeneration in vivo.

来自间充质干细胞的外泌体调节内质网应激以保护髓核细胞免于死亡并改善体内椎间盘退变。

[Theranostics] IF=8.063 PMID：31281533

摘要：椎间盘退变（IDD）被广泛认为是腰痛和相关退行性肌肉骨骼疾病的原因。与椎间盘（IVD）过度内质网（ER）应激有关的髓核（NP）细胞凋亡可加重IDD进展。许多研究表明，源自骨髓间充质干细胞（MSC-exos）的外泌体在退行性疾病中具有治疗潜力。我们假设MSC-exos的递送可以调节ER应激并抑制IDD期间过量的NP细胞凋亡。我们在正常或退行性NP组织中测量ER应激水平以进行对比。MSC-exos的作用在晚期糖基化终产物（AGEs）诱导的人NP细胞中的ER应激中得到证实。使用RNA干扰或信号传导抑制剂研究了涉及AKT和ERK信号传导途径的机制。组织学或免疫组织化学分析和TUNEL染色用于评估体内MSC-exos治疗效果。我们发现退行性IVD组织的ER应激水平和凋亡率升高。MSC-exos可通过激活AKT和ERK信号传导来减弱ER应激诱导的细胞凋亡。此外，体内MSC-exos的递送调节了ER应激相关的细胞凋亡，并且在大鼠尾部模型中延迟了IDD进展。这些结果突出了外泌体在预防IDD进展中的治疗效果。我们的工作首次证明MSC-exos可以在AGEs相关的IVD变性过程中调节ER应激诱导的细胞凋亡。

PS：间充质干细胞来源的细胞外囊泡对组织损伤的修复作用目前有大量的报道。本文着重研究了间充质干细胞来源的细胞外囊泡对椎间盘退变的减缓作用，并对这其中的机制进行了初步的探索。

7. Disrupting the TRIB3-SQSTM1 interaction reduces liver fibrosis by restoring autophagy and suppressing exosome-mediated HSC activation.

破坏TRIB3-SQSTM1相互作用通过恢复自噬和抑制外泌体介导的HSC活化来减少肝纤维化。

[Autophagy] IF=11.059 PMID：31286822

摘要：受损的巨自噬/自噬参与肝纤维化的发病机制。然而，异常自噬如何促进纤维化尚不清楚。在这里，我们确定了一个以前未揭示的促纤维化机制的应激蛋白TRIB3（tribbles假激酶3）介导的自噬功能障碍。从患有肝硬化的患者获得人纤维化肝组织，所述肝硬化患者接受开放手术修复过程。在由胆管结扎（BDL）或硫代乙酰胺（TAA）注射诱导的肝纤维化的小鼠模型中评估TRIB3的功能意义。人纤维化肝组织比非纤维化组织表达更高水平的TRIB3和选择性自噬受体SQSTM1 / p62（sequestosome 1），并且TRIB3和SQSTM1的表达在纤维化组织中正相关。沉默Trib3保护免受实验诱导的肝纤维化，并伴随纤维化肝组织中恢复的自噬活性。此外，TRIB3与SQSTM1相互作用并阻碍其与MAP1LC3 / LC3的结合，这导致SQSTM1聚集体的积累和阻碍的自噬通量。TRIB3介导的自噬损伤不仅抑制晚期内体的自噬降解，而且还促进富含INHBA /激活素A的外泌体的肝细胞分泌，其引起肝星状细胞（HSC）（肝纤维化的效应细胞）的迁移，增殖和活化。破坏TRIB3-SQSTM1与特定螺旋肽的相互作用通过恢复肝细胞和HSC中的自噬通量而对肝纤维化产生有效的保护作用。总之，应激升高的TRIB3表达通过与SQSTM1相互作用并干扰其在肝实质细胞中的功能和激活HSC而促进肝纤维化。针对这种相互作用是治疗纤维增生性肝病的有前景的策略。

PS：文章主要研究了TEIB3-SQSTM1之间相互作用影响肝纤维化的过程。这一相互作用能够影响富含INHBA/激活素A的外泌体释放。

8. A positron-emission tomography (PET) /magnetic resonance imaging (MRI) platform to track in vivo small extracellular vesicles.

正电子发射断层扫描（PET）/磁共振成像（MRI）平台，用于跟踪体内小细胞外囊泡。

[Nanoscale] IF=6.97 PMID：31290510

摘要：在这里，我们报告了两步表面修饰方法，用64CuCl2放射性标记小细胞外囊泡（SEVs）用于PET / MRI成像。修饰不改变或破坏形态，表面受体蛋白和内部RNA含量。放射性标记的SEV可以在具有低积聚的器官中检测到，例如脑（0.4-0.5％ID g-1），并且通过MRI确定它们的脑位置。

PS：文章介绍了一种利用放射性标记并使用PET/MRI成像来进行小细胞外囊泡体内示踪的方法，感兴趣的可以关注一下。

9. Construction of an Autonomous Nonlinear Hybridization Chain Reaction for Extracellular Vesicles-Associated microRNAs Discrimination.

使用自主非线性杂交链反应构建细胞外囊泡相关microRNAs鉴别系统。

[Anal Chem] IF=6.35 PMID：31288510

摘要：原发性肿瘤分泌的EV携带亲本细胞的特征性分子信息，因此，细胞外囊泡（EV）已成为用于早期癌症诊断的有希望的肿瘤生物标志物。实现具有低表达和细微变化的EV相关miRNA的有效区分是临床应用中亟需的。在这里，我们介绍了一种自主的非线性无酶信号放大方案，通过高灵敏度和选择性检测其固有的原位miRNA来区分EVs。我们提出的信号放大器由模块化DNA酶扩增的两阶段级联杂交链式反应（CHCR-DNAzyme）电路组成，其中前面的杂交链式反应（HCR1）阶段的分析物产生的输出作为后续杂交的输入。通过采用灵活配置的传感模块，这种模块化CHCR-DNAzyme电路可以进一步扩展到“即插即用”传感模式，使miRNA测定具有高特异性。我们在体外系统地研究了CHCR-DNAzyme方案的复杂设计和检测性能。通过在EV中扩增检测推定的miRNA生物标志物，进一步应用优化的CHCR-DNAzyme系统来区分从不同细胞中的EV。这种紧凑型CHCR-DNAzyme放大器提供了一个通用且简便的工具箱，可高效鉴定多种涉及EV的miRNA，从而为早期癌症诊断提供了巨大潜力。

PS：文章提供了一种检测细胞外囊泡中特定miRNA的新策略。

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