經(jīng)過近10年的高速發(fā)展，細胞外囊泡領(lǐng)域重磅成果疊出。大浪淘沙，該領(lǐng)域已經(jīng)從過去的無序發(fā)展模式轉(zhuǎn)向了高質(zhì)量發(fā)展模式。2023年的細胞外囊泡領(lǐng)域，多了些許穩(wěn)健，也多了些許沉淀，更多了些許可以應(yīng)用到實際的進展。這一年里，細胞外囊泡領(lǐng)域在基礎(chǔ)和應(yīng)用前沿都有了不少新的發(fā)現(xiàn)�；仡�2023年，細胞外囊泡領(lǐng)域依舊圍繞細胞通訊、生物標(biāo)志物、藥物遞送三大方向發(fā)展。同時，近兩年也產(chǎn)生了大量的細胞外囊泡分析新技術(shù)新方法。在此，小編為大家整理了2023年值得關(guān)注的研究進展，希望借此拾遺補藝，總結(jié)過去。也希望能夠拋磚引玉，引起大家的討論。

中樞神經(jīng)系統(tǒng)來源的細胞外囊泡與神經(jīng)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(jīng)元衍生的細胞外囊泡 α-突觸核蛋白作為有患帕金森病風(fēng)險的個體的血清生物標(biāo)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(xué)發(fā)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(biāo)志物的性能。研究結(jié)果表明血清 L1EV α-突觸核蛋白的派生閾值可將患有前驅(qū) 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(qū) PD 的參與者與當(dāng)前和歷史健康對照人群區(qū)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(zhuǎn)化為 PD 或相關(guān)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(jīng)退行性疾病抑制缺少有效的生物標(biāo)志物，多年前的研究就已經(jīng)表明中樞神經(jīng)系統(tǒng)來源的囊泡可以穿過血腦屏障，但是一直缺乏系統(tǒng)性的研究來論證外周血分離中樞神經(jīng)來源細胞外囊泡是否可以用于神經(jīng)退行性疾病診斷。這項研究一定程度上補充這一空白，確認(rèn)了外周血細胞外囊泡在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病診斷中的應(yīng)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(jīng)元特異性細胞外囊泡的靶標(biāo)。[Sci Adv] PMID: 37713494
如何從外周血中分離純化中樞神經(jīng)系統(tǒng)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(jīng)系統(tǒng)來源細胞外囊泡的潛在生物標(biāo)志物。但是先前也有研究質(zhì)疑過L1CAM作為標(biāo)志物的準(zhǔn)確性。因此，豐富中樞神經(jīng)系統(tǒng)來源細胞外囊泡的標(biāo)志物是亟待解決的問題。這項研究系統(tǒng)的分析了神經(jīng)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(jīng)系統(tǒng)來源的細胞外囊泡具有高水平的ATP1A3標(biāo)記，這一研究，豐富了從外周血分離純化中樞神經(jīng)系統(tǒng)來源細胞外囊泡時的標(biāo)志物選擇，也將提升未來通過外周血分析中樞神經(jīng)系統(tǒng)來源細胞外囊泡的精準(zhǔn)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(fù)。[Sci Adv] PMID: 36867699


心臟領(lǐng)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(yù)后。之后的一些研究開始關(guān)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(diào)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(fù)功能，一部分貢獻要歸功于其產(chǎn)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(zhǔn)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(diào)控促進了對胚胎-母體串?dāng)_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(rèn)識的問題。近些年的研究強調(diào)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(zhì)和RNA方面，而脂質(zhì)在細胞外囊泡發(fā)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(diào)節(jié)作用，豐富了我們對細胞外囊泡脂質(zhì)功能的認(rèn)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(guān)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(guān)注了宿主植物的反應(yīng)，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(nóng)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(fā)。

 

細胞外囊泡異質(zhì)性分析——未來細胞外囊泡基礎(chǔ)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(zhuǎn)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(chǔ)研究的不斷深入，細胞外囊泡的異質(zhì)性逐漸被學(xué)界認(rèn)識。精準(zhǔn)醫(yī)學(xué)研究呼喚細胞外囊泡異質(zhì)性分析技術(shù)的發(fā)展，目前也已經(jīng)報道了一些細胞外囊泡異質(zhì)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(shù)，10X技術(shù)可以標(biāo)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(xiàn)有的單細胞測序平臺開發(fā)了新的算法，該算法可以從單細胞測序數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)兼容，將極大方便我們對細胞外囊泡異質(zhì)性的研究。

利用細胞外囊泡進行基因編輯系統(tǒng)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(tǒng)是強大的基因編輯工具，目前已經(jīng)發(fā)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(tǒng)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(tǒng)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(tǒng)的策略，豐富了細胞外囊泡遞送編輯系統(tǒng)的領(lǐng)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(dāng)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(diào)的線粒體會產(chǎn)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(zhì)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(chǎn)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(qū)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(yīng)用中需要解決的關(guān)鍵問題之一

10、

Hyaluronic acid: An overlooked extracellular vesicle contaminant.

透明質(zhì)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(lǐng)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(yīng)用中夢寐以求的。但是目前受制于技術(shù)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(zhì)酸聚合物共分離的現(xiàn)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(zhì)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(jù)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(yǎng)液中分離的細胞外囊泡和共同分離的內(nèi)源性逆轉(zhuǎn)錄病毒對樹突狀細胞的影響不同。[EMBO J] PMID: 38073509

從細胞培養(yǎng)上清中分離純化細胞外囊泡是目前使用的研究策略。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(nèi)源逆轉(zhuǎn)錄病毒的作用，并提示逆轉(zhuǎn)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(fā)現(xiàn)。

細胞內(nèi)囊泡：線粒體來源囊泡的新認(rèn)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


 

細胞外囊泡研究進展飛速，但是細胞內(nèi)囊泡信號傳遞的研究相對滯后。線粒體是細胞內(nèi)產(chǎn)生ATP的關(guān)鍵細胞器，這篇文章介紹了在細胞內(nèi)部的囊泡傳遞過程。研究表明，線粒體可以產(chǎn)生具有膜電位和ATP合酶的小囊泡，這些小囊泡可以在線粒體間進行傳遞，這可能是潛在的線粒體再生過程。
 

兔年的盤點就到這里，希望大家能有所收獲。小編涉獵的研究范圍較小，肯定也有很多不錯的工作沒有包含進來，也希望大家能夠多多討論。我們在此拋磚引玉，靜候佳音。希望龍年我們能夠看到更多優(yōu)秀的外囊泡文章。