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年度大盘点| 2018外泌体重量级研究一览,看这篇就够了
发布时间:2019-02-26 12:27:41 | 浏览次数:

刚过去的2018年,也是外泌体研究热度持续升温的一年,在多个领域均涌现了重大的研究进展。久等了!2018外泌体研究盘点!


1.Nature:外泌体PD-L1促免疫抑制

通讯作者:郭巍、徐小威

作者单位:宾夕法尼亚大学

PMID:30089911

Highlights:

将这篇文章放在第一,是因为它确实是年度的重大发现了。

抗PD-1的抗体作为新兴的重磅抗癌自然疗法,相信大家都不陌生了:肿瘤细胞通过上调细胞表面的程序性死亡配体1(PD-L1),使其与T细胞的PD-1受体相互作用,抑制免疫检查点,从而逃避免疫系统的监控。抗PD-1的抗体有望治疗包括转移性黑色素瘤在内的癌症。但实际上,患者对此疗法的应答率甚低。

在这篇文章中,研究者发现转移性黑色素瘤释放的细胞外囊泡(下称EV)大部分表面都携带有PD-L1!对这些EV给予IFN-γ刺激,它们表面的PD-L1数量还会增加,这样就能遏止CD8 T细胞的功能,促进肿瘤生长。在治疗早期,循环外泌体PD-L1呈数量级的增长,可作为为肿瘤细胞对T细胞重新恢复的适应性免疫应答的指示物,区分临床应答者和无应答者。这项研究启示外泌体PD-L1作为抗PD-1治疗的预测物的应用潜力。

黑色素瘤细胞分泌的外泌体,表面有抑制免疫细胞的PD-L1。箭头所指的是结合了PD-L1抗体的纳米金颗粒。

临床应答者在接受治疗的前3-6周时循环外泌体PD-L1水平上升(i,j);ROC曲线和客观缓解率(ORR)显示循环外泌体PD-L1水平更高,患者对抗PD1治疗的应答更好(l),外泌体PD-L1是很好的预测物体(k)。



2. Cell:内皮细胞与脂肪细胞间的EV交流


通讯作者:Philipp E. Scherer

作者单位:德州大学西南医学中心

PMID:30293865

Highlights:

在已有研究中,常见的EV来源都是体液或者细胞培养基,这篇文章研究的则是组织中的EV,发现脂肪组织(AT)中存在EV介导的信号通路。这种现象在脂肪细胞特异性caveolin1(cav1)敲除小鼠模型中表现显著。cav1蛋白是一种重要的膜结合结构和信号蛋白,在脂肪细胞和内皮细胞(EC)中含量很高。尽管研究者成功敲除了脂肪细胞中的CAV1基因,但脂肪细胞中仍然有大量的cav1蛋白,这些cav1从何而来?利用新构建的小鼠模型,研究者发现邻近的EC细胞转运含有cav1的EV到脂肪细胞,然后再释放EV到EC。

AT来源的EV还含有调控细胞信号转导通路的蛋白质和脂质。这个机制有助于将血浆成分从EC转运到脂肪细胞。这项研究让我们对存在于脂肪细胞、基质血管细胞乃至远端器官(distal organs)的复杂的信号通路机制有了更深入的了解。

内皮细胞和脂肪细胞通过EV来交换彼此的蛋白和脂质信号,这是首次在体内实验中追踪到EV在不同细胞类型之间转运


从组织提取小EV(sEV,即异质性较高的一类EV)并进行验证,需要提取组织EV的同学可参考此文


脂肪组织小EV富含蛋白质和鞘脂,因而有一系列的信号传导能力。这个转运过程受到禁食/再投喂和肥胖的生理调控,表明EV颗粒在对组织应答身体营养状态作出应答。





3.Cell Metab:外泌体miRNAI型糖尿病

通讯作者:Romano Regazzi

作者单位:瑞士洛桑大学

PMID:30318337

Highlights:

Ⅰ型糖尿病(T1D)是一种自身免疫疾病,病因是免疫细胞选择性消除β细胞,导致胰岛损伤。研究人员发现小鼠和人的T淋巴细胞释放的外泌体(下称exo)含有miR-142-3p、miR-142-5p和miR-155,它们通过外泌体,以活性形式转移到β细胞,促进细胞凋亡。这些在受体β细胞中的miRNA灭活了的话,就会阻碍exo介导的凋亡,使非肥胖糖尿病(NOD)小鼠免受糖尿病的侵害。这些受到保护的NOD小鼠,胰岛素水平更高,胰岛炎评分更低,炎症减少。在exo作用的机制方面,研究者发现T淋巴细胞exo诱导凋亡以及趋化因子相关的基因表达,包括β细胞特有的Ccl2、Ccl7和Cxcl10。这些基因被诱导后,可能促进免疫细胞的募集,在“自动免疫进攻”(autoimmune attack)时加快β细胞的凋亡。这是首次发现exo miRNA是免疫细胞和胰岛素分泌细胞之间的一种交流方式。


体外exo转运实验的示意图。从小鼠肾脏提取CD4+CD25-T淋巴细胞,添加CD3 CD28活化磁珠、IL-2以及IL-12,培养72h;从培养基超离提取exo,添加到受体胰岛细胞中。

I,将人类胰岛细胞与exo-hT共培养48~72h,qPCR检测miRNA丰度,实验组的miRNA比对照组成倍增长;J,通过Hoechst染色评价核固缩的情况;K,通过TUNEL试验,检测添加泛胱冬肽酶抑制剂zVAD后的细胞凋亡情况。

      

4.Gastroenterology:循环核酸与胰腺癌患者预后相关


通讯作者:Hector A. Alvarez

作者单位:MD安德森癌症中心

PMID:30240661

Highlights:

循环核酸是否可以作为胰腺癌预后的预测指标一直存在争议,因此,这篇文章研究了胰腺癌循环肿瘤DNA(ctDNA)和外泌体DNA(exoDNA)的临床价值。研究者收集了接受局部或转移性胰腺癌治疗的194名患者的共425份液体活检样本,另外疾病对照个体为37个。研究者利用微滴式PCR(ddPCR)检测血浆ctDNA和exoDNA的KRAS突变等位基因片段(MAF);采用Cox回归、Fisher精确检验和Bayesian推断,将exoDNA和ctDNA 中的KRAS MAF与预后和预测结果联系起来。结果发现新辅助治疗之后,34例可切除肿瘤患者的exoDNA水平上升与疾病发展显著相关,而ctDNA无相关;在多变量分析中,exoDNA中MAFs≥5%是PFS和OS的显着预测因子。在纵向分析中,exoDNA中MAF峰值高于1%与放射学进展显着相关。总的来说,对比起ctDNA,exoDNA在纵向检测中更能预测治疗效果。

纵向监测转移性PDAC液体活检样本治疗进展


 

5.Science:植物EV转运小RNA沉默病原体基因


通讯作者:金海翎

作者单位:加州大学

PMID:29773668

Highlights:

部分病原体和害虫会将小RNA递送到宿主细胞,以此来抑制宿主的免疫。反过来,宿主也会转运小RNA到病原体和害虫来抑制它们的毒力。尽管小RNA的转运很常见,但科学家还不清楚宿主是怎样转运小RNA至病原体和害虫的。在这项研究中,研究者发现宿主拟南芥细胞分泌EV来转运小RNA到灰霉病真菌病原体中。这种含有小RNA的囊泡,会在感染位点积累,随后被真菌细胞吸收。这些宿主小RNA会诱导真菌致病关键的基因发生沉默,即拟南芥在与病原体的进化军备竞赛中,将EV介导的跨界RNA干扰发展为自身免疫应答的一部分。

EV转运的宿主小RNA沉默了真菌毒力基因,抑制真菌致病性。



6.CellEV跨神经元细胞转运Arc蛋白

通讯作者:Jason D. Shepherd

作者单位:美国犹他大学

PMID:29328916

Highlights:

Cell 同期发布了两篇EV与逆转录病毒蛋白Gag类似的Arc蛋白研究(另一篇请看下文)。这两项研究的对象都是神经元基因Arc,它与突触的可塑性以及CNS疾病相关,比如阿兹海默病、精神分裂症等。Arc与逆转录病毒Gag样蛋白有着类似的结构域,进化上同源。这项研究主要使用HEK细胞、小鼠模型来源的原代神经元细胞,发现Arc蛋白通过EV从神经元细胞中释放;除了Arc蛋白,EV同时也可以将Arc mRNA转运到另一个细胞,并在这个细胞内翻译表达,表明Arc就像逆转录病毒的Gag蛋白,还能整合进病毒样衣壳中; Gag逆转录因子在进化过程中被重新用于神经系统中的细胞间通讯。(关于有趣的特洛伊-外泌体假说,可点击此处了解)




7. CellEV darc1 mRNA能调控该蛋白转运

通讯作者:Vivian Budnik, Travis Thomson

作者单位:马萨诸塞大学医学院

PMID:29328915

Highlights:

这篇文章研究的是果蝇的Arc1蛋白,同样可构成衣壳样结构,它和darc1 mRNA一起转载到EV,从运动神经元转运到肌肉,有意思的是,为什么EV不仅转运发挥功能的蛋白,还要转运它的mRNA?这项研究发现,EV对Arc1的转运依赖于darc1-mRNA3'非翻译区,它含有逆转录转座子样序列,中断这个转运的话,会破坏突触的可塑性。

这两篇文章找到了神经元间转运的新途径:EV。正如Trojan exosomes假说所言,逆转录病毒能把自己的功能分子(比如Gag蛋白)打包进exosomes进行运输,这已经不是什么新鲜事,但没想到哺乳动物中的类Gag蛋白也有这种操作;Arc蛋白本身就对神经系统有着重要作用,无独有偶,现在也越来越多关于EV与神经系统疾病的报道。此外,目前exosomes的重量级研究主要倾向于探索exosomal miRNA(点击回顾2017外泌体重量级文章),而这两篇文章都提出了exosomal mRNA的重要性,它除了能在靶细胞进行蛋白翻译,还对exosomes的转运具有调节作用,这向exosomes研究者们发出了一个信号:外泌体,不止miRNA:其他类型的RNA分子同样具有潜在的功能,有待挖掘。



综述类

通过reviews,系统地了解领域研究进展





8.Nat Rev Mol Cell BiolEV的细胞生物学

通讯作者:Graça Raposo

作者单位:法国居里研究所

PMID:29339798

Highlights:

深入了解调控EV生理学的细胞过程,对于揭示她们的生理及病理功能,以及临床分析应用是很有必要的。但是在这个领域进一步发展的同时,关于它们的起源、发生、分泌、靶向和命运,我们还存在许多疑问。法国居里研究所以及ISEV的成员们撰写的这篇综述,则给我们系统地介绍了上述这些你所需要的EV背景知识。

 




9.Chem RevEV分析的新技术

通讯作者:Hakho Lee

作者单位:哈佛医学院

PMID:29384376

Highlights:

外泌体虽然有着巨大的临床价值,但是由于缺乏灵敏度高的手段和分析技术,难以转化到临床,所以目前科学家正积极研发新的分析平台来解决这个难题,希望未来的研究成果能对基础和转化研究有着更深远的影响。这篇刊登在IF=52分期刊的综述旨在让读者对亟需的EV检测分析技术和临床应用有着更全面的了解,它的目录如下图,包括不同显微镜的EV形态观察对比、DLS和SEA等不同浓度粒径检测方法、微流控乃至最新的“非接触式分选”等新富集方法、以及新的蛋白分析方法等。


a,扫描电镜SEM;b,投射电镜TEM;c,冷冻电镜Cryo-EM;d,原子力显微镜AFM


EV蛋白检测新技术比较


2018年的高分外泌体文章比2017年更多,此处篇幅有限,不再累叙,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. 新型纳米技术,携带特定RNA的EV可靶向递送siRNA到肿瘤细胞

IF: 37.5    PMID: 29230043    期刊: Nat Nanotechnol 

2. Extracellular Vesicles Provide a Means for Tissue Crosstalk during Exercise. EV参与运动时的组织间通讯

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调节癌细胞EV的释放,促进原位胰腺肿瘤小鼠的肌肉萎缩和恶病质 

IF: 20.8     PMID: 30342032     期刊: Gastroenterology

4. Engineering Extracellular Vesicles with the Tools of Enzyme Prodrug Therapy. EV充当酶前体药物治疗载体

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.凋亡细胞分泌EV在细胞间转运促进剪接因子,促进恶性胶质瘤发展

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复制中间体的分泌能减少Toll样受体3的激活

IF: 20.8      PMID: 29535029       期刊: Gastroenterology

7. Tumor-derived exosomes antagonize innate antiviral immunity. 肿瘤来源外泌体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. 体外产生的心血管祖细胞EV可作为心力衰竭的无细胞疗法

IF: 23.4    PMID: 29420830      期刊: Eur Heart J

9. Induced pluripotent stem cells as a biopharmaceutical factory for extracellular vesicles. 诱导多能干细胞充当EV的生物制药工厂

IF: 23.4     PMID: 29547885      期刊: Eur Heart J


综述类

1. Exosome Biochemistry and Advanced Nanotechnology for Next-Generation Theranostic Platforms. 新一代治疗诊断平台的外泌体生化和前沿纳米技术

IF: 21.9   PMID: 30126052    期刊: Adv Mater

2. Extracellular vesicles in cancer - implications for future improvements in cancer care. 从肿瘤中的EV看未来癌症护理的改善

IF: 20.7    PMID: 29795272     期刊: Nat Rev Clin Oncol

3. Antigen Presentation by Extracellular Vesicles from Professional Antigen-Presenting Cells. 专职性抗原呈递细胞的EV也可呈递抗原

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. 液体活检亟需纳米技术检测循环肿瘤细胞和EV

IF: 21.9     PMID: 30589111   期刊: Adv Mater


2018年外泌体于临床应用方面出现了更大的曙光,与医学、肿瘤继续息息相关,重磅文章目不暇给。2019年,外泌体研究不妨与其他研究热点相结合,如外泌体RNA甲基化。新的一年,期待外泌体带给我们更多的惊喜。

—— The  End ——


 
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