【2018-1期】This Week in Extracellular Vesicles

2018 年 1 月 7 日 外泌体之家 hzangs

关注外泌体之家公众号，回复“EV” 可阅读2016-2018年每期This Week in Extracellular Vesicles

圣诞节复工之后杂志社的人们真的是斗志满满，这周的文章数量明显较上周多很多。本周hzangs在最新文献中选取了13篇分享给大家，其中 11篇提供中文摘要。第1篇是JEV发表的一篇细胞外囊泡用于临床诊断预测标志物的报道，文章研究了之前发现的细胞外囊泡用于先兆子痫预测的潜在标志物，这是近年来第一次将细胞外囊泡携带的标志物用于大规模的队列验证中，值得我们关注一下；第2篇介绍了一种可以用于液态环境中细胞外囊泡形态观测的电子显微镜技术，该文章作者基于观察提出理论认为细胞外囊泡的形态会受到液体环境渗透压的影响，这暗示我们在常规电镜观察时看到的茶托样形状可能是细胞外囊泡在渗透压改变后的一种形态，可能跟正常生理状态有一定的差别；第3篇则介绍了细胞外囊泡携带DNA与fcDNA相比较，进行癌症相关基因突变的检测，结果显示fcDNA可能具有更好的检测效果，这也暗示了细胞外囊泡携带的DNA用于临床相关实验还存在一定的问题，但从另一方面考虑细胞外囊泡DNA的研究本来就很少，作者的细胞外囊泡提取手段是不是存在一定的局限性呢，细胞外囊泡也携带有大量的RNA，也许RNA检测才是王道；第4篇文章介绍了一种单个细胞外囊泡的分析策略，这对我们的研究手段有很好的提升效果，目前大量的研究集中于细胞外囊泡的群体行为和功能研究，很少关注单个囊泡的特点以及囊泡间的异质性，这一策略的产生可能有助于我们更全面的了解细胞外囊泡；第13篇文章介绍了基因改造的外泌体对NK细胞的功能双重性影响，最初可能增强NK细胞对肿瘤的杀伤，而后期会抑制其功能，这暗示我们可能需要谨慎的利用外泌体。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. Extracellular vesicles yield predictive pre-eclampsia biomarkers. 细胞外囊泡具有预测先兆子痫的生物标志物。 [J Extracell Vesicles] PMID：29296254

摘要：先前的研究显示循环系统中如霍乱毒素B链（CTB）或膜联蛋白V（AV）结合的细胞外囊泡（EV）是生物标志物的丰富来源。在这里，我们测试先前鉴定的先兆子痫（PE）候选生物标志物，CTB-EV中的TIMP-1（CTB-TIMP）和AV-EV中的PAI-1（AV-PAI）在高危产科人群中的预测效果。在新生儿和产科风险评估（NORA）队列研究中，在28 + 0至32 + 0妊娠周收集的844例前瞻性库存血浆样品通过sandwich ELISA测定血浆PlGF，CTB-TIMP1和AV-PAI1。随后19名患者在7.3（±2.9）周后发生PE，平均胎龄为36.1±3.5周。使用Firth校正和曲线下面积（AUC）的逐步多元逻辑回归分析评估生物标志物对PE的预测准确度。为了在预测PE时达到100％的灵敏度，将血浆PlGF，CTB-TIMP1和AV-PAI1的截止值分别设定在<1235，≤300或> 1300和<10,550pg / mL血浆。 95％置信区间的相应AUCs，特异性和PPV分别为0.92,52.1％和4.7％。 0.72，44.5％和4.0％;和0.69％，21.5％和2.9％。在100％灵敏度下，三种生物标志物的AUC总和为0.96，特异性为78.6％，PPV为9.9％。这是EV相关分析物作为疾病生物标志物的首次大型队列验证。具体而言，EV生物标志物增强了现有PE生物标志物的预测稳健性，足以在低风险的普通产科人群中证实PE筛查的合理性。

PS：先兆子痫是妊娠期女性中会发生的疾病。之前也有多篇文章曾经介绍过细胞外囊泡携带的标志物用于先兆子痫的预测和筛查，但这是第一篇将之前研究的标志物用于大规模临床样本研究的报道。数据结果显示，细胞外囊泡携带的标志物对先兆子痫的预测具有指导意义。文章发表在JEV上，也足见其意义。JEV比较喜欢这种能够证明细胞外囊泡作用和应用意义的文章。

2. Monitoring the dynamics of cell-derived extracellular vesicles at the nanoscale by liquid-cell transmission electron microscopy.通过液体 - 细胞透射电子显微镜监测纳米级细胞衍生细胞外囊泡的动力学。 [Nanoscale] IF=7.37 PMID：29292437

摘要：在体液中循环的细胞衍生的细胞外囊泡（EVs）有希望成为生物活性治疗剂和作为诊断各种疾病的生物标志物载体。然而，在应用细胞外囊泡时需要在液体环境下使用纳米级别分辨率成像方法来表征这些复杂且不均匀的软性材料。在这里，我们利用液体-细胞透射电子显微镜（LCTEM）在纳米级分辨率表征这些细胞外囊泡在生理环境中的形态和动态行为。LCTEM成像可采用电子束诱导双层膜Au纳米粒子的可控生长作为原位染色法，提高细胞外囊泡和人造脂质体的对比度。 LCTEM能够提供与Cryo-TEM和纳米颗粒跟踪分析测量一致的EV的尺寸分布和浓度的信息。此外，LCTEM能够提供液体环境中细胞外囊泡的动力学特性。细胞外囊泡的尺寸依赖性形态对渗透压力敏感，渗透压的改变可以引起他们球形形态向椭圆形的转变，类似于红细胞或者盘状细胞形态。在液体-细胞环境中，由于Au纳米颗粒和液体-细胞间的强相互作用，EV表现出亚扩散运动。最后，细胞外囊泡聚合和融合的高分辨率监测表明，LCTEM开辟了研究细胞膜动力学的新途径。

PS：这里介绍了能够在液体环境中对细胞外囊泡进行纳米级分辨率成像的电子显微镜系统。里面有一个数据值得我们关注一下，他们发现LCTEM成像下，细胞外囊泡的形态会随着渗透压的改变而改变——呈现球形或盘状。由于我们平时在使用透射电子显微镜进行外泌体形态时是干燥过的样品，这就暗示着外泌体在透射电镜下的茶托样形态可能是由于干燥造成的。目前看只有这一个数据暗示细胞外囊泡形态在生理条件下可能是球形的，让我们持续关注相关报道。

3. Extracellular Vesicles or free circulating DNA: where to search for BRAF and cKIT mutations? 细胞外囊泡或游离循环DNA：在哪里更容易寻找BRAF和cKIT突变？ [Nanomedicine] IF=4.73 PMID：29288729

摘要：肿瘤学的临床证据认为进行血液生物标志物的分子分析以提供关于全身性变化和肿瘤异质性的信息是有利的。尽管几项研究成功地证明了无细胞循环DNA（fcDNA）的诊断价值，但封闭在细胞外囊泡（EV）中的DNA仅在最近才被描述的，其潜在的诊断价值尚不清楚。我们建立了分离EV和fcDNA的方案，并测试了黑素瘤和肥大细胞增多症患者的血液中介导对Vemurafenib的抗性的突变BRAFV600E和介导对中的伊马替尼的抗性的cKITD816V的存在。我们的研究结果表明，相比fcDNA，细胞外囊泡中含有显着更高的总DNA的数量。然而，检测中发现在fcDNA样品中检测到了野生型和突变型BRAF和cKIT的拷贝数约为细胞外囊泡的十倍，这一结果支持了fcDNA在诊断方面的价值并暗示了fcDNA和EV DNA成分上的差异。

PS：一篇对比fcDNA和细胞外囊泡DNA的文章。文章分别提取了病人细胞外囊泡和fcDNA用于检测特定的耐药突变，最终结果发现，虽然细胞外囊泡中的DNA含量更高，但是fcDNA中检测到的目标拷贝数更高。这一结果暗示了可能细胞外囊泡DNA在突变检测方面并不比已有的材料更好。但是跳出文章，hzangs认为这篇文章也存在一定的缺陷，考虑到细胞外囊泡中含有大量的RNA，这些RNA携带的突变会不会跟容易被检测呢。

4. Multiplexed Profiling of Single Extracellular Vesicles. 单细胞外囊泡的多重分析。 [ACS Nano] IF=13.94 PMID：29286635

摘要：细胞外囊泡（EV）是具有多种生物学功能，是一个具有诊断应用和治疗应用潜力的细胞源性膜包裹纳米颗粒家族。虽然细胞外囊泡可以在循环系统中富集，但它们的小尺寸（比细胞小约4个数量级）决定了需要大量的细胞外囊泡才能进行常规的分析，这使得更多细微的生物探索如来源母胞问题或异质性问题的研究变的不太可能。亟需新的技术来解决这一问题。这里我们描述一个简单，敏感，可复使用且实用的单一细胞外囊泡分析（SEA）技术。我们描绘了胶质母细胞瘤EV，并发现了假定的pan-EV以及EV上的肿瘤细胞标记的惊人变化。这些分析揭示了EV在生物标志物谱上的异质性。 SEA技术有可能解决泡囊生物学和临床应用中的基本问题。

PS：目前研究细胞外囊泡通常只能从大量的囊泡入手，这就没办法解决囊泡异质性的问题，我们所观测到的都是囊泡群体的特性和行为。诸如来源母细胞、携带蛋白的不同就不能通过传统手段进行分析。这篇文章提出了一种新的技术，该技术可以用于单个细胞外囊泡的分析，这对细胞外囊泡的研究具有十分重要的意义。

5. Circulating exosomes suppress the induction of regulatory T cells via let-7i in multiple sclerosis. 循环系统中的外泌体通过let-7i在多发性硬化症中抑制调节性T细胞的诱导产生过程。 [Nat Commun] IF=12.12 PMID：29295981

摘要：多发性硬化（MS）是中枢神经系统的T细胞介导的自身免疫性疾病。在MS患者中Foxp3 +调节性T（Treg）细胞比例减少并且具有功能障碍，但这种缺陷的潜在机制尚不清楚。在这里，我们揭示了在来自MS患者的循环系统外泌体的存在下诱导人类IFN-γ-IL-17A-Foxp3 + CD4 + T细胞产生的过程被抑制。MS患者的外泌体miRNA谱与健康对照者不同，let-7i在MS患者中显着增加，通过靶向胰岛素样生长因子1受体（IGF1R）和转化生长因子β受体1（TGFBR1）抑制Treg细胞的诱导。一致的是，在患有MS的患者中循环系统中初始CD4 + T细胞中IGF1R和TGFBR1的表达也会降低。因此，我们的研究显示exosomal let-7i通过阻断IGF1R / TGFBR1途径调节MS发病机制。

PS：不用多说，好文章一篇，行文思路也比较常见，推荐给大家了解一下。

6. Exosomal CCL2 from Tubular Epithelial Cells Is Critical for Albumin-Induced Tubulointerstitial Inflammation. 来自管状上皮细胞外泌体的CCL2对于白蛋白诱导肾小管间质炎症过程是必须的。 [J Am Soc Nephrol] IF=8.97 PMID：29295871

摘要：白蛋白尿是慢性肾脏病肾小管间质炎症的重要诱因，但滤过的白蛋白传播肾脏损伤的机制尚不清楚。在这项研究中，我们探讨了这个过程中从肾小管上皮细胞（TECs）释放的外泌体mRNA的作用。与对照小鼠相比，急性和慢性肾损伤模型在肾和尿中具有更多的含有炎性细胞因子mRNA的外泌体，特别是趋化因子CCL2。用BSA体外刺激TECs重演了这一发现。值得注意的是，如果TECs暴露于BSA，则培养的巨噬细胞内化纯化的TEC外泌体会增加。巨噬细胞内化来自BSA处理的TECs释放的外泌体能够导致巨噬细胞炎症反应的增强和迁移能力的提升，但是TEC中的CCL2沉默阻止了这些作用。使用GFP-CCL2融合mRNA，我们观察到来自TEC外泌体的CCL2 mRNA直接转移至巨噬细胞。经尾静脉注射纯化的经BSA处理的TEC外泌体，能够使小鼠发生肾脏炎性细胞浸润的肾小管损伤。然而，从BSA处理的CCL2缺陷型TECs外泌体注射到小鼠体内对小鼠肾脏炎症的诱导效果减弱了。最后，在患有IgA肾病患者中，蛋白尿的增加与外泌体的尿排泄增加以及CCL2 mRNA的过度表达相关。此外，尿中外泌体的CCL2 mRNA水平与这些患者的肾间质巨噬细胞浸润水平密切相关。我们的研究表明，从TECs向巨噬细胞转移外泌体CCL2 mRNA是构成了白蛋白诱导的肾小管间质炎症的关键机制。

PS：外泌体传递生物分子影响生物的生理病理过程，这样的报道相对比较多了，但这些报道主要集中在miRNA方面，这篇文章则报道了外泌体传递mRNA用于促进病理过程，比较新颖，同时用到了融合GFP编码序列的mRNA来证明mRNA的传递过程，比较严谨。从事外泌体mRNA研究的朋友可以关注和学习一下。

7. Hypoxic Lung-Cancer-Derived Extracellular Vesicle MicroRNA-103a Increases the Oncogenic Effects of Macrophages by Targeting PTEN. 低氧肺癌来源的细胞外囊泡miRNA-103a通过靶向PTEN增加巨噬细胞的促癌作用。 [Mol Ther] IF=6.69 PMID：29292163

摘要：低氧是癌症中最常见的特征，这一状态与建立免疫抑制小环境有关。最近的研究表明，细胞外囊泡（EV）介导的癌症 - 基质相互作用被认为在调节各种细胞生物学功能中起关键作用，在受体细胞的表型改变中发挥着重要作用。然而，癌症进展期间细胞外囊泡与缺氧之间关系的机制仍然有很多知识是未知的。在这项研究中，我们发现低氧肺癌来源的细胞外囊泡通过miR-103a的转移增加了巨噬细胞M2型的极化。这一过程的机制是缺氧癌细胞衍生的EV miR-103a引起的PTEN水平降低增加了AKT和STAT3的激活以及几种免疫抑制和促血管生成因子的表达。相反，通过miRNA抑制剂抑制miR-103a可以有效地降低了低氧癌症介导的巨噬细胞M2型的极化，改善了肿瘤浸润巨噬细胞的细胞因子释放。巨噬细胞接受癌细胞衍生的EV miR-103a反馈以进一步增强癌症进展和肿瘤血管生成。最后，在肺癌患者中循环EV miR-103a水平较高并且与M2极化密切相关。总之，我们的研究结果描绘了一种新的机制，通过这种机制，肺癌细胞通过细胞外囊泡诱导免疫抑制和肿瘤巨噬细胞，这激发了研究者进一步研究EV抑制或PTEN恢复在免疫治疗中的临床应用。

PS：经典的外泌体miRNA研究方法，介绍了低氧条件下肺癌细胞来源外泌体中miRNA对巨噬细胞M2极化的诱导作用，大家可以参考学习。

8. Exosome Theranostics: Biology and Translational Medicine. 外泌体治疗诊断学：生物学和转化医学。 [Theranostics] IF=71 PMID：29290805

摘要：外泌体是常见的具有膜的泡状结构，包含不同的生物分子，如脂质，蛋白质和核酸。外泌体通过胞吐作用从细胞中产生，可以被靶细胞摄取，并且可以在局部或远端细胞之间转移生物信号。外泌体分泌是参与生理和病理过程的组成性现象，外泌体表面分子和内容物的组成具有一定的选择性。因此，我们可以利用外泌体作为生物标志物，疫苗和药物载体，并对其进行合理修改以用于进行治疗干预。然而，准确，高效和选择性地鉴定，分离和定量外泌体仍然是一个挑战。对外泌体的进一步研究将探索其在转化医学上的潜力，并提供创造有效临床诊断和治疗策略的新途径;在这些应用中使用外泌体可以称为外泌体（exosome）治疗诊断学。这篇综述描述了外泌体形成和摄取的基本过程。此外，还阐述了外泌体在生物学中的生理学和病理学作用，重点说明外泌体可以如何被利用或设计成为转化医学中的有力工具。

PS：一篇综述文章，提出了外泌体治疗诊断学的概念。这不是重点，重点是总结了外泌体的形成和摄取过程，阐述了外泌体目前已知的功能，并讨论了外泌体改造策略等。

9. Exosomes from human umbilical cord blood accelerate cutaneous wound healing through miR-21-3p-mediated promotion of angiogenesis and fibroblast function. 来自人脐带血的外泌体通过miR-21-3p介导的血管生成和成纤维细胞功能从而促进皮肤伤口愈合。 [Theranostics] IF=8.71 PMID：29290800

摘要：近年来，血浆在软组织创伤愈合中的应用受到越来越多的关注。外泌体是关键的旁分泌介质，其可以从包括血浆的生物流体中获得，并且能够通过转移生物活性分子如微小RNA（miRNA）来诱导再生效应。本研究旨在探讨人脐血血浆（UCB-Exos）外泌体对创面愈合的影响，阐明其作用机制。我们通过超速离心分离UCB-Exos，皮下注射到小鼠全层皮肤创面。通过测量伤口闭合率，组织学分析和免疫荧光检查来评估UCB-Exos对伤口愈合的功效。体外实时荧光定量PCR（qRT-PCR）分析检测了一类miRNA在调控伤口愈合过程中的表达水平。进行划伤试验，transwell试验和细胞计数分析以评估UCB-Exos对人皮肤成纤维细胞和内皮细胞迁移和增殖的影响。进行管腔形成试验以测试UCB-Exos对内皮细胞的血管管形结构形成能力的影响。同时，通过使用特定的RNA抑制剂或siRNA，评估候选miRNA及其靶基因在UCB-Exos诱导的成纤维细胞和内皮细胞功能调节中的作用。最终我们发现UCB-Exos局部移植到小鼠皮肤创伤中导致加速的再上皮化，减少的瘢痕宽度和增强的血管生成。在体外，UCB-Exos可以促进成纤维细胞的增殖和迁移，增强内皮细胞的血管生成活性。值得注意的是，我们发现miR-21-3p在UCB-Exos中高度富集，并且通过抑制磷酸酶和张力蛋白同系物（PTEN）和芽生同源物1（SPRY1）作为UCB-Exos诱导的调节作用的关键介质。综上所述，我们的研究结果提示UCB-Exos是血浆活性的重要效应物，可作为一种新型的软组织创伤愈合策略。

PS：湘雅医学院的老师发表的最新研究成果。间充质干细胞来源的外泌体对表皮损伤的修复促进作用之前有所报道，而这篇文章则报道了一个各位天然的粗修复外泌体来源——脐带血血浆，本就是一种生物体内产生的东西，相比认为培养MSC收集外泌体更容易为人们所接受。机制落脚在强大的miR-21基因上，感兴趣的可以读读。

10. Extracellular Vesicles from Hypoxic Adipocytes and obese subjects reduce Insulin-Stimulated Glucose Uptake. 来自低氧脂肪细胞和肥胖受试者的细胞外囊泡能够减少胰岛素刺激下细胞对葡萄糖摄的取。[Mol Nutr Food Res] IF=4.32 PMID：29292863

摘要：我们研究了从体外脂肪细胞模型和肥胖受试者获得的细胞外囊泡（EVs）对葡萄糖转运和胰岛素反应性的影响。从在常氧，低氧（1％氧气）下培养的脂肪细胞的培养上清液或暴露于巨噬细胞的条件培养基（15％v / v）中分离EV。从贫血个体和肥胖个体的血浆中分离EV。将培养的脂肪细胞与EV孵育，并测量胰岛素信号级联和胰岛素刺激的葡萄糖转运的激活。低氧性脂肪细胞释放的细胞外囊泡能损伤胰岛素刺激的2-脱氧葡萄糖摄取，并减少胰岛素介导的AKT磷酸化。胰岛素介导的细胞外调节激酶（ERK1 / 2）磷酸化不受影响。来自肥胖个体的EV降低了胰岛素刺激的脂肪细胞中的2-脱氧葡萄糖摄取（p = 0.0159）。我们的研究表明压力应激下的脂肪细胞释放的细胞外囊泡能够损害相邻脂肪细胞中的胰岛素作用。

PS：一篇细胞外囊泡功能报道的文章，文章发现低氧诱导的脂肪细胞来源细胞外囊泡能够抑制细胞对胰岛素的刺激，降低细胞对葡萄糖的摄取，并且发现肥胖受试者来源的细胞外囊泡有类似作用。

11. Exosome and mesenchymal stem cell cross-talk in the tumor microenvironment. 外泌体和间充质干细胞在肿瘤微环境中的交叉通信。 [Semin Immunol] IF=9.61 PMID：29289420

摘要：间充质干细胞（mesenchymal stem cells，MSCs）是肿瘤微环境（TME）的主要成分，在促进肿瘤发展中起着关键作用。肿瘤使用外泌体与MSC进行互动，并将后者功能谱从正常营养型重新编程为致癌型。称为“TEX”的这些肿瘤衍生的小囊泡携带和运输富含蛋白质和核酸的货物到MSC。在与MSC上的表面受体相互作用和MSC对外泌体货物的吸收之后，发生分子构成，转录和翻译的改变，其将MSC转化为肿瘤生长所必需的因子的生产者，并且也改变TME中的非肿瘤细胞的功能。由TEX重新编程的MSC会大量释放外泌体，这些外泌体携带和递送mRNA、miRNA及分子信号不仅返回到肿瘤细胞，直接增强其生长，而且与肿瘤组织中的成纤维细胞，内皮细胞和免疫细胞相互作用间接增强其促肿瘤功能。 TEX驱动的MSCs与免疫细胞的交叉通信阻断了它们的抗肿瘤活性和/或将它们转化为免疫抑制细胞。TEX重编程的MSC介导促血管生成活性并将基质细胞转化为癌相关成纤维细胞（CAF）。尽管MSCs具有发挥抗肿瘤活性的潜力，但它们主要通过TME中外泌体建立的多向通信系统为肿瘤提供服务。未来的治疗策略可以选择考虑通过分子或基因调节TME中MSC介导的促肿瘤效应的沉默来破坏这种复杂的恶性循环。

PS：这是一篇综述文章。间充质干细胞在肿瘤发生发展过程中发挥着重要作用，MSC在一定情况下可以发挥抗肿瘤作用，但是往往会被肿瘤细胞驯化，成为促进肿瘤细胞生长的支持者。这篇综述汇总了肿瘤细胞来源的外泌体在促进MSC转变，以及转变后的MSC释放外泌体进一步促进促肿瘤微环境过程中外泌体作用。

12. Bifacial effects of engineering tumour cell-derived exosomes on human natural killer cells.经过改造的肿瘤细胞衍生的外泌体对人天然杀伤细胞的双重效应。 [Exp Cell Res] IF=3.55 PMID：29269076

PS：西北工业大学的老师们发表的关于经过改造的肿瘤细胞衍生的外泌体在短时间内促进NK细胞对肿瘤的杀伤，而长时间处理（48h）抑制NK细胞杀伤效果的报道。提示了我们对外泌体改造时需要谨慎和全面的评估其功能。

13. Oral cancer-derived exosomal NAP1 enhances cytotoxicity of natural killer cells via the IRF-3 pathway.口腔癌来源的外泌体携带的NAP1可以通过IRF-3信号通路增强天然杀伤细胞的细胞毒性。 [Oral Oncol] IF=4.79 PMID：29290284

PS：一篇外泌体携带蛋白发挥功能的报道，感兴趣的可以了解一下方法。

今天的整理就到这里。希望大家可以有所收获。大家下周见！

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