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外囊泡研究年度值得關注文獻

貝克曼庫爾特生命科學 2024-04-19 | 閱讀：680

經過近10年的高速發展，細胞外囊泡領域重磅成果疊出。大浪淘沙，該領域已經從過去的無序發展模式轉向了高質量發展模式。2023年的細胞外囊泡領域，多了些許穩健，也多了些許沉淀，更多了些許可以應用到實際的進展。這一年里，細胞外囊泡領域在基礎和應用前沿都有了不少新的發現。回顧2023年，細胞外囊泡領域依舊圍繞細胞通訊、生物標志物、藥物遞送三大方向發展。同時，近兩年也產生了大量的細胞外囊泡分析新技術新方法。在此，小編為大家整理了2023年值得關注的研究進展，希望借此拾遺補藝，總結過去。也希望能夠拋磚引玉，引起大家的討論。

中樞神經系統來源的細胞外囊泡與神經退行性疾病

1、

Neuronally Derived Extracellular Vesicle α-Synuclein as a Serum Biomarker for Individuals at Risk of Developing Parkinson Disease.

神經元衍生的細胞外囊泡α-突觸核蛋白作為有患帕金森病風險的個體的血清生物標志物。[JAMA Neurol] PMID: 38048087

這是一項扎實的多隊列研究。該研究從血清中免疫捕獲 L1CAM 陽性細胞外囊泡 (L1EV)，通過電化學發光測量α-突觸核蛋白和syntenin-1，95% CI 的受試者工作特征 (ROC) 曲線下面積 (AUC) 評估了生物標志物的性能。研究結果表明血清 L1EV α-突觸核蛋白的派生閾值可將患有前驅 PD 的可能性超過 80% 的參與者與可能性低于 5% 的參與者分開（AUC = 0.80；95% CI，0.71-0.89）。在所有隊列中，L1EV α-突觸核蛋白將具有超過80% 概率患有前驅 PD 的參與者與當前和歷史健康對照人群區分開來（AUC = 0.90；95% CI，0.87-0.93）。在腦脊液種子擴增檢測呈陽性的高危參與者中，L1EV α-突觸核蛋白升高，并且在表型轉化為 PD 或相關癡呆的 80% 病例 (n = 40) 中，L1EV α-突觸核蛋白高于確定的閾值。

中樞神經退行性疾病抑制缺少有效的生物標志物，多年前的研究就已經表明中樞神經系統來源的囊泡可以穿過血腦屏障，但是一直缺乏系統性的研究來論證外周血分離中樞神經來源細胞外囊泡是否可以用于神經退行性疾病診斷。這項研究一定程度上填補了這一空白，確認了外周血細胞外囊泡在中樞神經系統疾病診斷中的應用潛力。

2、

ATP1A3 as a target for isolating neuron-specific extracellular vesicles from human brain and biofluids.

ATP1A3 作為從人腦和生物體液中分離神經元特異性細胞外囊泡的靶標。[Sci Adv] PMID: 37713494

如何從外周血中分離純化中樞神經系統來源的細胞外囊泡一直存在一定的爭議。L1CAM是目前推定的中樞神經系統來源細胞外囊泡的潛在生物標志物。但是先前也有研究質疑過L1CAM作為標志物的準確性。因此，豐富中樞神經系統來源細胞外囊泡的標志物是亟待解決的問題。這項研究系統的分析了神經元、大腦、腦脊液和血漿中分離的細胞外囊泡，證實了中樞神經系統來源的細胞外囊泡具有高水平的ATP1A3標記，這一研究，豐富了從外周血分離純化中樞神經系統來源細胞外囊泡時的標志物選擇，也將提升未來通過外周血分析中樞神經系統來源細胞外囊泡的精準度。

細胞外囊泡在心臟疾病中的潛在治療策略

3、

Knockdown of deleterious miRNA in progenitor cell-derived small extracellular vesicles enhances tissue repair in myocardial infarction.

在祖細胞衍生的小細胞外囊泡中敲除有害 miRNA 可增強心肌梗塞的組織修復。[Sci Adv] PMID: 36867699

心臟領域的細胞外囊泡研究起步是非常早的，早期的研究多集中在通過外周血細胞外囊泡來分析心臟疾病的進展及預后。之后的一些研究開始關注到細胞外囊泡在心臟疾病中的潛在治療策略。這項研究則從另一個角度強調了細胞外囊泡在心臟疾病中的潛在治療策略。c-kit陽性細胞 (CPC)對心肌損傷具有很好的修復功能，一部分貢獻要歸功于其產生的細胞外囊泡。這項研究證實了CPC來源的細胞外囊泡中還存在著一些對治療有副作用的miRNA，敲除它們可以帶來更好的治療效果。這一成果為精準的工程化改造細胞外囊泡用于疾病治療提供了新思路。

細胞外囊泡作為胚胎與母體通訊的橋梁

4、

Priming of macrophage by glycosphingolipids from extracellular vesicles facilitates immune tolerance for embryo-maternal crosstalk.

來自細胞外囊泡的鞘糖脂對巨噬細胞的調控促進了對胚胎-母體串擾的免疫耐受。[Dev Cell] PMID: 37989081

胚胎與母體的通訊一直是大家希望深入認識的問題。近些年的研究強調了細胞外囊泡在胚胎與母體通訊中的重要作用。細胞外囊泡的研究通常集中在細胞外囊泡攜帶的蛋白質和RNA方面，而脂質在細胞外囊泡發揮功能方面的研究確實不多見，這篇文章介紹了細胞外囊泡鞘糖脂在胚胎免疫耐受中的調節作用，豐富了我們對細胞外囊泡脂質功能的認識。

植物與病原體的雙向通訊

5、

Plant mRNAs move into a fungal pathogen via extracellular vesicles to reduce infection.

植物mRNA 通過細胞外囊泡進入真菌病原體以減少感染。[Cell Host Microbe] PMID: 38103543

近些年有不少研究關注微生物來源的細胞外囊泡對宿主的影響。不少研究介紹了病原體來源的囊泡通過特定的機制影響宿主植物的正常生理過程，從而促進病原體對宿主植物的感染。而這項工作則關注了宿主植物的反應，研究表明宿主植物可以通過細胞外囊泡將特定mRNA傳遞給病原體，從而減弱病原體的感染。這也提示一種潛在的農作物抗擊病蟲害的策略，有利于未來新型抗病蟲害策略的研發。

細胞外囊泡異質性分析——未來細胞外囊泡基礎研究的重要方向

6、

SEVtras delineates small extracellular vesicles at droplet resolution from single-cell transcriptomes.

SEVtras以液滴分辨率從單細胞轉錄組中描繪出小的細胞外囊泡。[Nat Methods] PMID: 38049696

隨著細胞外囊泡基礎研究的不斷深入，細胞外囊泡的異質性逐漸被學界認識。精準醫學研究呼喚細胞外囊泡異質性分析技術的發展，目前也已經報道了一些細胞外囊泡異質性的分析策略，但是相對通量較低。

單細胞測序是這幾年新興的技術，最為流行的10X技術可以標記750萬個小液滴，一次可以分析1萬個左右的單細胞。這項研究很巧妙的利用現有的單細胞測序平臺開發了新的算法，該算法可以從單細胞測序數據中尋找包裹了細胞外囊泡的液滴，并進一步分析其RNA組成。這一算法與已有的單細胞測序數據兼容，將極大方便我們對細胞外囊泡異質性的研究。

利用細胞外囊泡進行基因編輯系統的遞送

7、

Engineered Extracellular Vesicle-Delivered CRISPR/CasRx as a Novel RNA Editing Tool.

工程細胞外囊泡遞送 CRISPR/CasRx 作為新型 RNA 編輯工具。[Adv Sci (Weinh)] PMID: 36727818

CRISPR/CAS系統是強大的基因編輯工具，目前已經發展出可以編輯基因組和RNA的多種工具。但是如何在個體水平遞送編輯系統到特定細胞一直是懸而未決的事。一些使用細胞外囊泡進行編輯系統遞送的研究展示了可行性。這項研究驗證了利用細胞外囊泡遞送RNA編輯系統的策略，豐富了細胞外囊泡遞送編輯系統的領域。

細胞外囊泡可以作為損傷線粒體控制的替代途徑

8、

Mitochondria are secreted in extracellular vesicles when lysosomal function is impaired.

當溶酶體功能受損時，線粒體會在細胞外囊泡中分泌。[Nat Commun] PMID: 37596294

功能失調的線粒體會產生活性氧（ROS）從而損傷細胞正常功能，因此損傷線粒體控制是細胞維持正常功能的必要措施。損傷線粒體通常會通過溶酶體途徑降解，這項研究表明，在溶酶體降解損傷線粒體途徑受到抑制時，細胞外囊泡會作為損傷線粒體控制的替代途徑，損傷線粒體會進入細胞外囊泡排出細胞。這項報道豐富了我們對線粒體質量控制途徑的理解，也一定程度上明確了細胞外囊泡可以攜帶線粒體的特定情況。

植物如何識別自身和病原微生物來源的細胞外囊泡

9、

Divergent sequences of tetraspanins enable plants to specifically recognize microbe-derived extracellular vesicles.

四跨膜蛋白的不同序列使植物能夠特異性識別微生物來源的細胞外囊泡。[Nat Commun] PMID: 37573360

植物和病原微生物都會產生細胞外囊泡，但是植物如何識別來自自身和來自病原微生物的細胞外囊泡呢？這是一個植物免疫中的重要問題，這項研究報道表明，植物細胞是通過識別細胞外囊泡表面PsTET1 和 PsTET3等四次跨膜蛋白序列來區分自我和非我的。該報道深化了我們對植物免疫的理解。

細胞外囊泡的純度一直是未來應用中需要解決的關鍵問題之一

10、

Hyaluronic acid: An overlooked extracellular vesicle contaminant.

透明質酸：一種被忽視的細胞外囊泡污染物。[J Extracell Vesicles] PMID: 37712345

從細胞外囊泡領域走進研究人員的視野開始，如何獲得高純度的細胞外囊泡樣品就一直是被大家廣泛討論的問題，高純度的細胞外囊泡樣品也是臨床應用中夢寐以求的。但是目前受制于技術限制，細胞外囊泡的純度還不夠高。這篇研究報道了凝膠排阻層析和切向流過濾策略分離細胞外囊泡可能會存在透明質酸聚合物共分離的現象，而超速離心和聚合物沉淀策略可以一定程度避免透明質酸聚合物共分離問題。這一研究提示，細胞外囊泡樣品制備過程中需要根據樣本特性，慎重選擇分離純化策略。

11、

Extracellular vesicles and co-isolated endogenous retroviruses from murine cancer cells differentially affect dendritic cells.

從鼠癌細胞培養液中分離的細胞外囊泡和共同分離的內源性逆轉錄病毒對樹突狀細胞的影響不同。[EMBO J] PMID: 38073509

從細胞培養上清中分離純化細胞外囊泡是目前最常用的研究策略。但是，細胞外囊泡分離純化過程中會有不同的顆粒與細胞外囊泡共分離。這項研究報道了與細胞外囊泡共分離的內源逆轉錄病毒的作用，并提示逆轉錄病毒對樹突細胞的影響與細胞外囊泡截然不同。這一研究表明，我們需要慎重選擇細胞外囊泡分離策略，慎重闡述自己的研究發現。

細胞內囊泡：線粒體來源囊泡的新認知

12、

Mitochondrial-derived vesicles retain membrane potential and contain a functional ATP synthase.

線粒體來源的囊泡保留膜電位并含有功能性ATP合酶。[EMBO Rep] PMID: 36929726