JEV | 华中科技大学李红钢等团队研究阐明人精液中CD63阳性附睾小体的分离及其在改善精子功能中的应用

学术   2024-10-20 09:30   中国  


iNature

细胞外囊泡(EVs)具有高度异质性,来自不同来源的不同细胞外囊泡亚群介导不同的生物学效应。将不同亚群的EVs从混合动力车中分离出来至关重要,但也具有挑战性。附睾小体由附睾上皮分泌,在精子成熟和功能中起关键作用。然而,对人类附睾组织和附睾液的有限获取阻碍了对附睾的进一步研究及其潜在的临床应用。

2024年10月17日,华中科技大学李红钢、丁晓芳共同通讯Journal of Extracellular Vesicles 在线发表题为Isolation of CD63-positive epididymosomes from human semen and its application in improving sperm function的研究论文,该研究建立了一种基于流式细胞术分选的新策略,从射精中分离出CD63阳性的附睾。

研究鉴定出CD52,一种仅在附睾中表达的膜定位蛋白,作为人类附睾的分选标记。然后用流式细胞术分选仪从人精液中分离出CD63阳性附睾小体并进行浓缩。此外,研究观察到分离的CD63阳性附睾质体比其他CD63阳性精子EV亚群更能改善精子功能,这表明从人类精液中成功分离出附睾质体亚群及其在临床中的潜在应用。

细胞外囊泡(EVs)是一种被磷脂双层包围的纳米大小的颗粒,在细胞间通讯和许多生理和病理过程的调节中起重要作用。目前,人们普遍认为EVs由不同的亚群组成,其细胞来源不同。EVs的载物反映了其亲本细胞的状态,并可以向受体细胞传递信息。来自不同来源的EVs的每个亚群都有其特定的生物学作用。然而,实验室制剂中EVs的混合物阻碍了对每种EVs的特定功能特性的清晰理解。另一方面,近年来EVs作为疾病诊断标志物的使用取得了显著进展。近年来,许多研究表明,EVs的成分和功能在疾病状态下发生变化。例如,癌症微环境中正常细胞群和异质细胞群产生的EV存在差异,炎症细胞产生的EV与正常细胞产生的EV相比发生了改变。这些发现还表明,起源异常的EV亚群需要与正常的EV亚群分离,以便研究疾病机制。同样,对于临床只能从多个来源获得复杂液体的疾病,分离EV亚群可能是确定感染位置和类型的非侵入性诊断工具。因此,迫切需要一种从不同来源分离EV亚群的方法。

目前常用的分离EVs的方法,如差示超离心(dUC)、粒径排除色谱(SEC)和聚合物介导的沉淀法,只能分离EVs的总池,无法评估EVs之间的变异性。近年来,基于不同大小和密度的EVs亚群分离方法开始出现,如碘沙醇/Optiprep梯度分离和基于蔗糖的阶跃梯度分离。然而,组织或细胞特异性EV亚群的物理特性通常相似。如何区分它们仍然是一个挑战。由于来自不同来源的EV亚群表现出不同水平的特异性蛋白表达,这种方法使我们能够通过免疫亲和方法以高度特异性捕获目标EV亚群。特别是近年来,随着技术的进步,常规流式细胞术的分辨率和灵敏度稳步提高,使该技术不再局限于细胞领域,也可以应用于纳米颗粒的检测。不幸的是,缺乏定义明确的亚群特异性标记阻碍了流式细胞术对目标EVs的分类研究。确定每个EV亚群的独特生物物理和分子组成以及特征是主要的挑战。此外,提高收集到的目标EV亚群的浓度用于下游实验也是一个问题。总体而言,基于流式细胞术的EVs分选仍需进一步改进,如如何提高纳米颗粒的检测灵敏度,如何解决“蜂群”现象,如何解决多种抗体引起的位阻,以及如何准确分离和分选阳性和阴性群体。

不同亚群的卵母细胞对精子功能的影响(图源自Journal of Extracellular Vesicles 

精子在转录和翻译上处于静止状态,因此,精子成熟依赖于附睾微环境。附睾小体是由附睾上皮分泌的EVs,是附睾微环境的主要组成部分。先前的研究已经证实附睾小体向精子输送蛋白质和脂质;这是建立精子能力的主要机制。近年来,人们越来越认识到附睾的重要性。许多报道表明,附睾中的小非编码RNA (sncRNAs)可受环境因素的影响,随后被递送到精子中,并作为体细胞和种系细胞之间沟通的货物,在胚胎发育和后代健康中发挥作用;也就是说,它们打破了魏斯曼屏障,支持了达尔文的泛生假说。综上所述,鉴于附睾在男性生殖中的重要作用,对这些蛋白质进行更深入的研究是必要的。然而,关于附睾的人类研究是有限的。没有前列腺或精囊腺液,很难获得附睾组织和附睾液。从人类精液中直接分离附睾的能力将对男性生殖领域的研究做出重大贡献。此外可以使用附睾作为一种无创的临床诊断标记。

研究首次报道了利用流式细胞术分选技术分离组织特异性EV亚群的方法。研究发现附睾特异性蛋白存在于位于膜表面的附睾运动体中作为分选标记。随后尝试直接从人类精液中分离附睾动力体亚群,并研究了不同的精液EV亚群对精子功能的影响。提高浓度和验证也是研究的重点。综上所述,这些发现表明,如果能够确定特定标记,这种方法也可以应用于从其他混合物中分离靶EV亚群。


参考消息:

https://isevjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jev2.70006

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