【2024-45期】This Week in Extracellular Vesicles

本周hzangs在最新文献中选取了11篇分享给大家，第1篇文章介绍了肠道菌来源的细胞外囊泡在改善牛皮癣皮肤炎症中的功能作用；第2篇文章介绍了疾病来源的细胞外囊泡预处理间充质干细胞可以提升后者在不同疾病中的治疗效果；第3篇文章通过扩大细胞外囊泡支架蛋白筛选范围，发现了一个新的可以作为工程化改造细胞外囊泡，用于药物负载的新支架蛋白；第6篇文章提出了使用肿瘤来源细胞外囊泡改善角膜移植免疫排斥的问题；第11篇文章提出了一种优化的从脑组织中分离细胞外囊泡的策略。

1.Gut commensal bacteria Parabacteroides goldsteinii-derived outer membrane vesicles suppress skin inflammation in psoriasis. 

肠道共生细菌 Parabacteroides goldsteinii 衍生的外膜囊泡可抑制牛皮癣的皮肤炎症。

[J Control Release] PMID: 39532207

摘要：尽管肠道微生物衍生的细胞外囊泡 (EV) 是细菌-宿主细胞相互作用的关键介质，但它们在调节皮肤炎症方面的潜在作用仍不清楚。在这里，我们开发了大规模生产 Parabacteroides goldsteinii 衍生的外膜囊泡 (OMV)（通常称为 EV）的策略。我们发现口服 Pg OMV 可以到达结肠，穿过肠道屏障，并循环到银屑病样小鼠的发炎皮肤，从而减少表皮增生，抑制皮肤病变中炎症细胞的浸润，有效改善皮肤和全身炎症。此外，皮下注射装载 Pg OMV 的热敏 PF-127 水凝胶可发挥类似的免疫调节作用，允许 Pg OMV 持续释放到皮肤细胞中，有效抑制皮肤炎症并改善银屑病症状。这项研究揭示了肠道微生物衍生的OMV的重要性，它可以通过肠道皮肤轴和局部皮肤给药来针对发炎的皮肤，为治疗皮肤炎症疾病提供了一种有希望的活菌疗法替代方案。

2.Disease-derived circulating extracellular vesicle preconditioning: A promising strategy for precision mesenchymal stem cell therapy. 

疾病衍生的循环细胞外囊泡预处理：一种有前途的精准间充质干细胞治疗策略。

[Acta Pharm Sin B] PMID: 39525589

摘要：基于间充质干细胞 (MSC) 的疗法已成为再生医学的有前途的方法；然而，如何精确增强其组织修复效果仍然是该领域的一个主要问题。来自疾病状态的循环细胞外囊泡 (EV) 携带各种病理信息并影响受体细胞的功能。基于这一独特特性，我们报告疾病衍生的循环 EV (疾病-EV) 预处理是一种有效的策略，可精确增强不同疾病模型中 MSC 的组织修复能力。简而言之，来自肺或肾组织损伤的血浆 EV 被证明含有明显富集的分子，并被证明可在培养的 MSC 中诱导组织损伤特异性基因表达反应。疾病-EV 预处理通过代谢重编程（例如通过增强氧化磷酸化和脂质代谢）改善了 MSC 的性能（包括增殖、迁移和生长因子产生），而不会引起不良的免疫反应。因此，与正常MSC 相比，疾病 EV 预处理的 MSC 在各种类型的组织损伤（如急性肺或肾损伤）中表现出优异的组织修复效果（包括抗炎和抗凋亡作用）。疾病衍生的 EV 可作为一种“现成”产品，因为它具有多种优势，例如灵活性、稳定性、长期储存以及易于运输和使用。这项研究强调了疾病 EV 预处理是一种精确增强 MSC 疗法再生能力的有力策略。

3.PlexinA1 (PLXNA1) as a novel scaffold protein for the engineering of extracellular vesicles. 

PlexinA1 (PLXNA1) 是一种用于细胞外囊泡工程的新型支架蛋白。

[J Extracell Vesicles] PMID: 39508411

摘要：细胞外囊泡 (EV) 被描述为下一代药物递送系统，因为有令人信服的证据表明它们可以促进多种生物分子在细胞之间的转移。装载蛋白质货物的最常用策略是通过基因融合目的蛋白 (POI) 和具有高 EV 分选能力的支架蛋白对 EV 进行内源性工程化。然而，缺乏支架蛋白已成为阻碍该技术推广的主要问题。在此，我们提出了新的筛选标准，放宽了候选支架蛋白的纳入要求，并最终确定了一种新的支架蛋白 PLXNA1。截短的 PLXNA1 不仅继承了其全长对应物的高 EV 分选能力，还允许在外表面和腔内区域单独或同时融合表达 POI。总之，我们的筛选标准扩大了潜在支架蛋白的范围。已鉴定的支架蛋白 PLXNA1 在开发治疗性 EV 方面表现出巨大潜力。

4.High-Yield Bioproduction of Extracellular Vesicles from Stem Cell Spheroids via Millifluidic Vortex Transport. 

通过毫流体涡流传输从干细胞球体中实现细胞外囊泡的高产量生物生产。

[Adv Mater] PMID: 39530646

摘要：细胞外囊泡 (EV) 正在成为一种新型治疗方法，尤其是在癌症和退行性疾病中。然而，从市场和临床的角度来看，仍然需要使用最少细胞材料的高产量生产方法。本文提出了一种微流体十字槽芯片，用于从不到 300 万个细胞中诱导高产量释放生物活性 EV。根据流速，在出口通道中形成一个涡流，使运输的细胞材料暴露于高粘性应力。重要的是，该芯片可容纳生产细胞在其生理环境中，例如人类间充质干细胞 (hMSCs) 球体，同时便于在涡流内可视化和单独跟踪它们。这种对球体水平粘性应力的精确控制允许每个细胞释放多达 30000 个 EV，而不会损害细胞完整性。此外，它揭示了启动 EV 产生的阈值，为控制囊泡分泌的压力依赖性机制提供了证据。批量生产的 EV 显示出促血管生成和伤口愈合能力，这通过对其货物的蛋白质组学和细胞计数分析得到证实。与单层细胞相比，这些 EV 的这些独特分子特征强调了生产方法和 3D 细胞环境在 EV 生成中的关键作用。

5.miR-24-3p secreted as extracellular vesicle cargo by cardiomyocytes inhibits fibrosis in human cardiac microtissues. 

心肌细胞作为细胞外囊泡货物分泌的miR-24-3p 可抑制人类心脏微组织纤维化。

[Cardiovasc Res] PMID: 39527589

摘要：心脏纤维化是损伤引起的，会导致心肌僵硬和心力衰竭。在细胞水平上，纤维化是由心脏成纤维细胞 (CF) 转化为产生细胞外基质的肌成纤维细胞引起的。miR-24-3p 在动物模型中调节这一过程。在这里，我们研究了 miR-24-3p 是否在人类模型中发挥类似的作用。在常氧或缺血模拟条件下，使用人类诱导多能干细胞衍生的心肌细胞 (hCM) 和原代 hCF 进行功能获得和丧失实验。将 hCM 衍生的细胞外囊泡 (EV) 添加到 hCF 中。使用三维人心脏微组织和离体培养的人心脏切片进行了类似的实验。用miR-24-3p 模拟物转染 hCF 可阻止 TGFβ1 介导的 FURIN、CCND1 和 SMAD4-miR-24-3p 靶基因诱导，这些靶基因参与 TGFβ1 依赖性纤维蛋白生成，从而调节 hCF 向肌成纤维细胞的转化。hCM 分泌 miR-24-3p 作为EV 货物。hCM 衍生的 EV 调节 hCF 活化。缺血模拟条件诱导 hCM-EV 和微组织中的 miR-24-3p 耗竭。同样，缺氧下调心脏切片中的 miR-24-3p。临床样本分析显示，与健康受试者相比，急性心肌梗死 (AMI) 患者的循环 EV 中miR-24-3p 水平降低。死后 RNAScope 分析显示，与死于非心脏疾病的患者相比，AMI 患者心肌中的 miR-24-3p 下调。小檗碱是一种具有 miR-24-3p 刺激活性的植物衍生药物，它增加了 hCM-EVs 中的 miR-24-3p 含量，下调了 FURIN、CCND1 和 SMAD4，并抑制了心脏微组织中的纤维化。这些发现表明，hCM 可能通过作为 EV 货物分泌的miR-24-3p 来控制 hCF 活化。缺血会损害这种机制，有利于纤维化。

6.Harnessing Tumor Cell-Derived Exosomes for Immune Rejection Management in Corneal Transplantation. 

利用肿瘤细胞衍生的外泌体进行角膜移植中的免疫排斥管理。

[Adv Sci (Weinh)] PMID: 39540242

摘要：移植仍然是终末期器官衰竭的终极治疗方法，但其疗效常常因免疫排斥而受到影响。本研究介绍了一种新策略，即利用来自 B16-F10 黑色素瘤细胞 (B16-Exo) 的肿瘤衍生外泌体，与传统使用免疫细胞衍生外泌体不同，可减轻移植后的免疫排斥。利用小鼠角膜移植作为模型，结果表明 B16-Exo 可显著降低免疫排斥，表现为角膜混浊度降低、新生血管形成和免疫失调，同时提高术后生存率。蛋白质组学分析揭示了 B16-Exo 中关键蛋白的差异表达，特别是 JAK-STAT 信号通路中的 JAK2 蛋白，该蛋白已被证明可从机制上增强髓系抑制细胞 (MDSC) 的活性并抑制 T 细胞增殖。这些研究结果证明了 B16-Exo 在移植免疫学中具有显著的免疫调节作用，支持继续探索肿瘤衍生的外泌体作为平台来揭示移植中新的免疫抑制机制。

7.Lactic acid bacteria derived extracellular vesicles: emerging bioactive nanoparticles in modulating host health. 

乳酸菌衍生的细胞外囊泡：调节宿主健康的新兴生物活性纳米粒子。

[Gut Microbes] PMID: 39538968

摘要：乳酸菌衍生的细胞外囊泡 (LAB-EVs) 呈纳米级，可携带多种生物货物。LAB-EVs 已被证明是细胞间通讯的潜在介质，在生理和病理方面不仅服务于亲本细菌，也服务于宿主细胞。LAB-EVs 通过无细胞策略在各种疾病中具有治疗益处。特别是，益生菌分泌的 EVs 可以对人类产生促进健康的作用。此外，人们对 LAB-EVs 的兴奋已经扩展到它们作为纳米级药物载体的用途，因为它们可以穿越生物屏障。然而，必须解决分离、特性和安全性方面的重大挑战，以确保 LAB-EVs 的临床应用。因此，本综述强调了 LAB-EVs 的分离和纯化方法。我们还介绍了 LAB-EVs 的生物发生、货物分类和功能。总结并讨论了 LAB-EVs 的生物调控因素。特别关注 LAB-EVs 与宿主之间的相互作用、它们维持肠道稳态的能力以及它们在各种疾病中诱发的免疫和炎症。此外，我们总结了通过蛋白质组学等先进分析方法对 LAB-EV 货物的表征。最后，我们讨论了 LAB-EVs 作为临床诊断和治疗手段所面临的挑战和机遇。总之，本综述审查了当前的知识并为未来在 LAB-EVs 领域的研究提出了新的视角提供了指导方针。

8.Proteomic Insights Into Gingival Crevicular Extracellular Vesicles in Periodontitis and Gestational Diabetes: An Exploratory Study. 

牙周炎和妊娠期糖尿病中龈沟细胞外囊泡的蛋白质组学见解：一项探索性研究。

[J Clin Periodontol] PMID: 39532703

摘要：为了描述健康孕妇与妊娠期糖尿病 (GDM) 和牙周炎孕妇的龈沟液 (GCF) 和血浆细胞外囊泡 (EVs) 的特征，并探索它们的蛋白质组学成分。我们招募了 104 名妊娠 24-30 周的孕妇。通过口服葡萄糖耐量试验诊断 GDM。获取 GCF 和血浆样本以分离 EVs，并通过纳米粒子追踪、免疫测定、电子显微镜和质谱法进行表征。在招募的女性中，17.3% 的女性是健康的，50% 患有牙周炎，32.7% 同时患有 GDM 和牙周炎。GDM和牙周炎孕妇的探诊深度、临床附着丧失和探诊出血更严重（p < 0.0001）。此外，该组总、小和大 GCF-EVs 浓度增加（分别为 p = 0.0015、p = 0.0011 和 p = 0.0008），CD9、CD81 和 CD81/CD63比率表达降低（分别为 p = 0.0461、p = 0.0164 和 p = 0.0005）。血浆 EVs 浓度或标志物表达无差异。GCF-EVs 的蛋白质组学分析显示肽来自宿主和细菌。基因本体分析显示，GCF-EVs 的蛋白质参与免疫炎症反应、葡萄糖代谢和胰岛素反应机制。这些研究结果表明，GCF-EVs 在 GDM 和牙周炎中均增加，它们的蛋白质组学货物表明它们参与了妊娠期间的免疫炎症反应、葡萄糖代谢和胰岛素途径。

9.Spherical DNA Nanomotors Enable Ultrasensitive Detection of Active Enzymes in Extracellular Vesicles for Cancer Diagnosis. 

球形DNA纳米马达能够超灵敏地检测细胞外囊泡中的活性酶以进行癌症诊断。

[Angew Chem Int Ed Engl] PMID: 39513555

摘要：封装在细胞外囊泡 (EV) 中的酶有望成为早期癌症诊断的生物标志物。然而，精确测量它们在 EV 内的催化活性仍然是一个显著的挑战。在这里，我们报告了一种酶触发的球形 DNA 纳米马达 (EDM)，它能够对各种生物样本中与 EV 相关的或游离的脱嘌呤/脱嘧啶内切酶 1 (APE1，碱基切除修复中的关键酶) 的活性进行一锅式、级联和高灵敏度的分析。EDM 利用 APE1 触发的DNAzyme (Dz) 激活及其对底物的自主裂解来实现非线性信号放大。使用 EDM，我们揭示了 EV 中的 APE1 活性与其亲本癌细胞中的 APE1 活性之间的强相关性。此外，EV APE1 反映了细胞 APE1 活性对化疗引起的 DNA 损伤的波动。在一项试点临床研究 (n = 63) 中，基于 EDM 的检测表明，血清样本中超过 80% 的活性 APE1 被 EV 包裹。值得注意的是，EV APE1 可以区分早期前列腺癌 (PCa) 患者和健康供体 (HD)，总体准确率为 92%，优于血清中的游离 APE1。我们预计 EDM 将成为量化EV 相关酶的多功能工具。

10.Platelet-derived mitochondria regulate lipid metabolism in nonalcoholic steatohepatitis via extracellular vesicles. 

血小板衍生的线粒体通过细胞外囊泡调节非酒精性脂肪性肝炎中的脂质代谢。

[Hepatology] PMID: 39509377

摘要：免疫系统激活以及肝脏中过多脂质滴 (LD) 积累导致的脂毒性是非酒精性脂肪性肝炎 (NASH) 的主要驱动因素。细胞释放的细胞外囊泡 (EV) 携带生物信号以促进细胞间通讯。但免疫细胞衍生的 EV 在 NASH 发病机制中的作用尚不清楚。血液中血小板丰富。我们探讨了血小板衍生的 EV (pEV) 在 30 名不同严重程度的非酒精性脂肪性肝病患者以及 20 名健康受试者、一个大鼠模型和一个体外细胞检测中在 LD 积累中的作用。在 NASH 患者/大鼠模型和棕榈酸酯处理的细胞中，血小板活化增加，并伴有 pEV 释放。NASH 患者/大鼠的血小板和 pEV 中的线粒体增多但功能失调，包括脂肪酸 β 氧化减少、ACC2 失活和氧化磷酸化系统复合物 II/III/IV 活性受抑制。这些受损的线粒体可以通过 pEV 转移到肝细胞，从而增加脂滴结合线粒体 (LDM) 的数量。肝细胞中功能失调的 LDM 增加会影响脂质代谢，导致过量的 LD 积累、线粒体 ROS 生成增加和细胞凋亡。我们提供了一种将血小板、pEV 和过量的 LD 积累与 NASH发展联系起来的新型分子机制。我们的结果表明，通过特异性抑制 pEV 的产生和释放，或通过靶向 pEV 成分并抑制其吸收，可以缓解 NASH 进展。需要进行更多实验来证实这种潜力。

11.Efficient enzyme-free isolation of brain-derived extracellular vesicles. 

高效无酶分离脑源性细胞外囊泡。

[J Extracell Vesicles] PMID: 39508423

摘要：细胞外囊泡 (EV) 作为病理介质和神经退行性疾病的潜在诊断工具，已引起广泛关注。然而，从组织中分离脑源性 EV (BDEV) 仍然具有挑战性，通常涉及酶消化步骤，这可能会损害 EV 蛋白的完整性和整体功能。在这里，我们描述了通常用于 BDEV 分离的胶原酶消化，它会导致脑组织匀浆和细胞衍生的 EV 中 EV 相关蛋白发生不必要的蛋白质裂解。为了避免这种影响，我们研究了使用较少量的胶原酶或不使用任何蛋白酶分离 BDEV 的可能性。对从小鼠和人类样本（雌性和雄性）中分离的 BDEV 进行表征，揭示了它们在两种方法中的特征形态和尺寸分布。然而，我们表明，即使是轻微的酶消化也会在关键的 BDEV 标记物（例如 Flotillin-1、CD81 和细胞朊病毒蛋白 (PrPC)）中诱导“人工”蛋白水解加工，而避免酶处理则完全保留了它们的完整性。我们发现非酶分离和酶分离的 BDEV 之间的 mRNA 和蛋白质含量没有显著差异，这两种方法纯化的BDEV 群体是相同的。有趣的是，EV 制剂中通常称为污染指标（或阴性标记）的 Golgi 标记物 GM130 信号的缺失似乎是由于酶消化而不是 BDEV 样品中实际不存在该信号造成的。总体而言，我们表明可以从脑组织中非酶分离 EV，并避免蛋白质的人工修剪，同时实现总体较高的 BDEV 产量和纯度。该方法将有助于了解 BDEV 及其相关蛋白质在近生理环境中的功能，从而开辟新的研究方法。

今天的整理就到这里。希望大家可以有所收获。大家下周见！