近期研究進(jìn)展盤點:外泌體十種研究思路(下)
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來源:丁香學(xué)術(shù)
近年來, 外泌體 在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域引起了廣泛的關(guān)注。外泌體主要是指由哺乳動物細(xì)胞主動向胞外和體液中釋放的納米級雙層囊泡小體,攜帶多種遺傳物質(zhì),可通過自分泌或旁分泌途徑被細(xì)胞吸收,也可經(jīng)循環(huán)系統(tǒng)被遠(yuǎn)距離靶組織或器官所吸收,參與機(jī)體多種生理和病理過程。由于外泌體攜帶著豐富的生物信息分子(例如蛋白質(zhì)、核酸等),因此也能夠在細(xì)胞間通訊、免疫調(diào)節(jié)、疾病發(fā)生發(fā)展等多個生物學(xué)過程中發(fā)揮著關(guān)鍵性作用。此外,也正是由于外泌體所蘊(yùn)含的巨大潛力,科學(xué)家們對其寄予厚望,并期望它們能成為未來疾病診斷和治療的新星。
為了幫助廣大醫(yī)學(xué)科研工作者快速掌握和了解外泌體研究領(lǐng)域的最新動態(tài),今天就給大家盤點一下外泌體研究領(lǐng)域近期發(fā)表的 10 篇高分文章,供大家閱讀和學(xué)習(xí),希望可以給相關(guān)研究領(lǐng)域?qū)W者帶來新的研究思路!(對文章內(nèi)容感興趣的同學(xué)可以私信小編領(lǐng)取原文~)
6. 通過雙重靶向牛奶外泌體系統(tǒng)對腫瘤相關(guān)巨噬細(xì)胞進(jìn)行重編程作為有效的癌癥療法
2024 年 1 月 9 日,江南大學(xué)附屬醫(yī)院腫瘤研究所的研究團(tuán)隊在 Journal of Controlled Release (影響因子:10.8)期刊發(fā)表了題為:Reprogramming tumor-associated macrophages by a dually targeted milk exosome system as a potent monotherapy for cancer 的研究論文。
圖源: Journal of Controlled Release
理想的藥物運送系統(tǒng)是提高效率和控制不利影響,包括免疫療法在內(nèi)的癌癥治療。外體是細(xì)胞分泌的小型納米胞外載體。因為它們的高度生物相容性和循環(huán)穩(wěn)定性,外體作為生物標(biāo)記物和藥物傳遞工具, 有廣闊的前景。
研究思路 : 該研究利用 M2 型巨噬細(xì)胞結(jié)合肽(M2pep)和抗 EGFR 納米抗體(7D12)對牛奶外泌體(mExo)進(jìn)行修飾,構(gòu)建了一種名為 7D12-mExo-M2pep-siPDL1 的工程化藥物遞送體系。研究結(jié)果顯示,7D12-mExo-M2pep-siPDL1 系統(tǒng)給藥后,展現(xiàn)出了高效的單藥抗腫瘤活性,并且在安全性方面表現(xiàn)良好。本研究構(gòu)建的體系能夠特異性地識別并結(jié)合 M2 型 TAM,并通過抑制 PDL1 表達(dá)來誘導(dǎo) TAM 的重編程。經(jīng)過重編程的 TAM 恢復(fù)了 CD8 + T 細(xì)胞的免疫活性,同時重塑了腫瘤微環(huán)境(TME),從而發(fā)揮了強(qiáng)大的抗癌作用。此外,mExo 作為藥物遞送材料還同時具有低系統(tǒng)免疫原性、高可用性、高生物相容性等優(yōu)點,因此也使得該藥物遞送體系在未來的臨床應(yīng)用中具有廣闊的前景??傮w而言,該研究成果能夠為癌癥治療提供了新的策略和方法,具有重要的臨床應(yīng)用潛力。
圖 6 M2pep 修飾的 mExos 促進(jìn) M2 巨噬細(xì)胞的重新編程(圖源:[6])
7. 軟骨細(xì)胞靶向的 FGF18 基因編輯與自潤滑雜化外泌體微凝膠:骨關(guān)節(jié)炎治療新策略
2024 年 1 月 24 日,四川大學(xué)生物材料國家工程研究中心/生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)院的研究團(tuán)隊在 Advanced Materials (影響因子:30.2)期刊發(fā)表了題為:Injectable microgels with hybrid exosomes of chondrocyte-targeted FGF18 gene-editing and self-renewable lubrication for osteoarthritis therapy 的研究論文。
圖源: Advanced Materials
成纖維細(xì)胞生長因子信號信號的異常沉默對關(guān)節(jié)發(fā)育不良和骨關(guān)節(jié)炎有顯著的促進(jìn)作用。然而,F(xiàn)GF18 蛋白藥物的臨床翻譯由于其半衰期短、分娩效率低和需要重復(fù)關(guān)節(jié)注射而受到阻礙。
研究思路 :本 研究運用 CRISPR/Cas9 基因編輯技術(shù),設(shè)計出一種能特異性靶向軟骨細(xì)胞的雜化外泌體(CAP/FGF18-hyEXO),并成功裝載了 FGF18 基因編輯工具。研究團(tuán)隊通過微流控和光聚合技術(shù),將雜化外泌體封裝于甲基丙烯酸酐修飾的透明質(zhì)酸(HAMA)可注射性微凝膠中。研究結(jié)果表明,這種結(jié)合了 FGF18 基因編輯和持續(xù)潤滑功能的微凝膠能顯著促進(jìn)軟骨再生、減輕炎癥反應(yīng),并有效防止軟骨基質(zhì)的降解??傮w而言,該研究的發(fā)現(xiàn)能夠為骨關(guān)節(jié)炎的治療提供了新的策略,并有望解決當(dāng)前人源重組 FGF18 蛋白質(zhì)藥物存在的半衰期短、遞送效率低以及需要頻繁關(guān)節(jié)注射等問題。
圖 7 CAP/hyEXO 增強(qiáng)的體外和體內(nèi)軟骨細(xì)胞靶向功效(圖源:[7])
8. 新型仿生囊泡促進(jìn)缺血再灌注后的心臟修復(fù)
2024 年 1 月 12 日,深圳灣生物醫(yī)學(xué)健康技術(shù)與工程研究所實驗室的研究團(tuán)隊在 ACS Nano (影響因子:17.1)期刊發(fā)表了題為:Triple Hybrid Cellular Nanovesicles Promote Cardiac Repair after Ischemic Reperfusion 的研究論文。
圖源: ACS Nane
在再灌注治療中,心肌缺血/再灌注損傷的處理仍然是心血管疾病領(lǐng)域的一大障礙。受傷的病變表現(xiàn)出明顯的特征,包括壞死細(xì)胞的異常積累和隨后的炎癥反應(yīng),這進(jìn)一步加劇了心臟功能的損害。
研究思路 : 本研究開發(fā)了一種名為雜化納米囊泡(hNVs)的基因工程產(chǎn)品,它能有效清除壞死細(xì)胞并抑制炎癥反應(yīng),進(jìn)而促進(jìn)心臟修復(fù)。這種 hNVs 由三種不同細(xì)胞來源的納米囊泡構(gòu)成:一是通過基因編輯增強(qiáng)了 SIRPα 變體親和力的納米囊泡(SαV-NVs),二是人間充質(zhì)干細(xì)胞分泌的外泌體(EXOs),三是血小板衍生的納米囊泡(PLT-NVs)。為了進(jìn)一步驗證 hNVs 的功效,研究團(tuán)隊進(jìn)行了一系列體外和體內(nèi)實驗。結(jié)果表明,在 PLT-NVs 的協(xié)助下,hNVs 能更有效地聚集在受損心臟部位。同時,hNVs 在受損心臟中也能夠下調(diào) SHP-1 的作用,這進(jìn)一步證明了 hNVs 成功阻斷了 CD47-SIRPα 信號通路。此外,在心肌缺血/再灌注損傷的小鼠模型中,經(jīng)過 hNVs 處理的心臟組織和血清中的炎性因子水平顯著降低,這也進(jìn)一步表明 hNVs 具有與 EXOs 相似的抗炎作用。總而言之,該研究的結(jié)果將有助于提高對與吞噬細(xì)胞相關(guān)的心臟修復(fù)進(jìn)展的理解,從而促進(jìn)缺血/再灌注(I/R)后的心臟修復(fù)。
圖 8 hNVs 改善 I/R 誘導(dǎo)的凋亡并減少炎癥(圖源:[8])
9. 裝載工程外泌體的線結(jié)構(gòu)微針通過調(diào)節(jié)細(xì)胞外基質(zhì)內(nèi)平衡和絲結(jié)構(gòu)恢復(fù)來修復(fù)纖維環(huán)
2024 年 3 月 13 日,浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院第二附屬醫(yī)院骨科的研究團(tuán)隊在 Bioactive Materials (影響因子:18.9)期刊發(fā)表了題為:Thread-structural microneedles loaded with engineered exosomes for annulus fibrosus repair by regulating mitophagy recovery and extracellular matrix homeostasis 的研究論文。
圖源: Bioactive Materials
腰痛是全球最嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題之一,同時也是椎間盤退變(intervertebral disc degeneration, IVDD)的主要臨床表現(xiàn)。其實,纖維環(huán)(annulus fibrosus, AF)的破壞是 IVDD 的主要原因。然而,由于 AF 特殊的組織結(jié)構(gòu)和低營養(yǎng)供應(yīng),缺乏可持續(xù)穩(wěn)定的 IVDD 治療體系。
研究思路 : 本研究基于層粘連蛋白的吸附作用,該線狀結(jié)構(gòu)微針(T-MN)可以負(fù)載骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞來源的外泌體來調(diào)節(jié)線粒體自噬的 microRNA(miRNA-378),研究人員將其命名為 T-MN@EXO@miR-378。研究發(fā)現(xiàn),T-MN@EXO@miR-378 能夠有效附著于 AF 并緩慢釋放治療性工程外泌體,同時可通過恢復(fù)線粒體自噬、促進(jìn) AF 細(xì)胞增殖和遷移以及抑制細(xì)胞外基質(zhì)的病理性重塑來阻止 IVDD 進(jìn)展。總的來說,該研究結(jié)果證明了特殊結(jié)構(gòu)的微針的潛力并有望為 IVDS 的治療提供新方案。
圖 9 T-MN@EXO@miR-378 促進(jìn)房顫細(xì)胞的線粒體功能(圖源:[9])
10. 外體生物發(fā)生、分泌和內(nèi)化的內(nèi)分泌
2024 年 3 月 6 日,美國密歇根大學(xué)生命科學(xué)研究所的研究團(tuán)隊在 Trends in Cell Biology (影響因子:20.9)期刊發(fā)表了題為:The ins-and-outs of exosome biogenesis, secretion, and internalization 的研究論文。
圖源: Trends in Cell Biology
外泌體是由細(xì)胞通過多泡體(MVBs)與質(zhì)膜(PM)融合而分泌的特殊的貨物運送泡。盡管外泌體在生理和病理事件中的作用已被廣泛報道,但對外泌體生物發(fā)生、分泌和內(nèi)化的機(jī)制仍然缺乏了解。
研究思路 :本 研究通過梳理大量文獻(xiàn)資料,認(rèn)為腔內(nèi)囊泡(ILV)作為分泌池和降解池的單獨種群存在于 MVBs 中,同時也是一個獨特的池,它通過 ILV 反灌注可與 MVBs 的限制膜保持動態(tài)平衡。除此之外,絲狀體、大規(guī)模微粒細(xì)胞增多和受體介導(dǎo)的內(nèi)胞分裂也促進(jìn)了外泌體的吸收。獨特的細(xì)胞外線索可以促進(jìn)非典型的外泌體發(fā)生,且這些生物產(chǎn)生源于線粒體、自體細(xì)胞體和不同類型的細(xì)胞核包膜。值得注意的是,專門的 MVBs 形成所需的機(jī)械和分子組織與規(guī)范外體生物發(fā)生所需的相似??傮w而言,該研究全面概述了有關(guān) MVBs /外泌體結(jié)構(gòu)以及外泌體生物發(fā)生、分泌和吸收途徑的細(xì)節(jié),并為今后開展外泌體研究提供了堅實的理論基礎(chǔ)。
圖 10 外泌體的分泌、吸收和釋放(圖源:[10])
參考資料:
[1] Liam-Or R, et al. Cellular uptake and in vivo distribution of mesenchymal-stem-cell-derived extracellular vesicles are protein corona dependent. Nat Nanotechnol. 2024 Feb 16.
[2] Liu M, et al. Inhalable extracellular vesicle delivery of IL-12 mRNA to treat lung cancer and promote systemic immunity. Nat Nanotechnol. 2024 Jan 11.
[3] Liu Y, et al. Circulating exosomal mir-16-2-3p is associated with coronary microvascular dysfunction in diabetes through regulating the fatty acid degradation of endothelial cells. Cardiovasc Diabetol. 2024 Feb 9;23(1):60.
[4] Liu J, et al. Exosomes derived from impaired liver aggravate alveolar bone loss via shuttle of Fasn in type 2 diabetes mellitus. Bioact Mater. 2024 March 9;33:85-99.
[5] Liu S, et al. Reprogramming Exosomes to Escape from Immune Surveillance for Mitochondrial Protection in Hepatic Ischemia-Reperfusion Injury. Theranostics. 2024 Jan 1;14(1):116-132.
[6] Chen Y, et al. Reprogramming tumor-associated macrophages by a dually targeted milk exosome system as a potent monotherapy for cancer. J Control Release. 2024 Feb;366:395-409.
[7] Chen M, et al. Injectable Microgels with Hybrid Exosomes of Chondrocyte-Targeted FGF18 Gene-Editing and Self-Renewable Lubrication for Osteoarthritis Therapy. Adv Mater. 2024 Jan 24:e2312559.
[8] Lai J, et al. Triple Hybrid Cellular Nanovesicles Promote Cardiac Repair after Ischemic Reperfusion. ACS Nano. 2024 Feb 6;18(5):4443-4455.
[9] Hu S, et al. Thread-structural microneedles loaded with engineered exosomes for annulus fibrosus repair by regulating mitophagy recovery and extracellular matrix homeostasis. Bioact Mater. 2024 Mar 13;37:1-13.
[10] Arya SB, et al. The ins-and-outs of exosome biogenesis, secretion, and internalization. Trends Cell Biol. 2024 Feb;34(2):90-108.
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