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外泌體多組學01-外泌體初識

這是2020年發表在Science上的壹篇綜述

其中的壹幅圖比較頻繁的出現在各大會議的PPT中:

外泌體的產生過程涉及質膜內陷和包含腔內囊泡( intraluminal vesicles ,ILVs)的細胞內多囊泡體(intracellular multivesicular bodies,MVBs)的形成。通過MVB與質膜融合和胞吐作用,ILVs最終分泌為外泌體,直徑為~40-160nm( 類比大小:壹個細胞體積約等於10^6個外泌體):

參與外泌體的起源和生物發生過程的蛋白有:

此外,外泌體生物發生途徑與其他與細胞內囊泡運輸相關的其他分子途徑的交叉混淆了功能研究的解釋:

外泌體產生的速率 :計算外泌體產生的速率受到與任何給定細胞類型的從頭產生和外部外泌體攝取相關的動態過程的挑戰

外泌體具有以下異質性特征:所有這些特征的結合將有可能導致外泌體的更高層次的復雜性和異質性

圍繞外泌體功能的問題主要集中在理解其成分的命運,以及它們在細胞培養系統中在受體細胞上誘導的表型和分子改變

外泌體攝取和分泌途徑可能會交叉,隨著時間的推移,任何由內源性和循環外泌體組成的細胞都會導致外泌體混合群體的凈產生。

與外泌體攝取相關的獨特機制和途徑,以及外泌體對某些細胞類型的公認特異性,增加了外泌體在細胞間通信中的功能的復雜性,例子:

為了追蹤生理條件下外泌體的細胞間交換,我們探索了在小鼠體內涉及各種遺傳策略的體內實驗:

化療等治療幹預也可能影響腫瘤的外泌體攝取和隨後的生物學反應:

蛋白質被分類為外泌體,可以選擇性地誘導受體細胞中的特定信號,以調節發育、免疫反應和疾病的過程。

人類的生殖、懷孕和胚胎發育需要精確、微調和動態的細胞間通信。精液、羊水、血液和母乳都含有具有公認功能的外泌體

外泌體在免疫反應中的作用已被廣泛證明。最近的工程外泌體實驗表明,外泌體在誘導適應性和先天免疫反應方面具有壹定的作用,支持了它們在治療開發中的效用,並在協調免疫反應應對感染因子或癌癥方面發揮了潛在作用。

來自抗原提呈細胞(APCs)的外泌體攜帶p-MHC-II具有抗原肽的主要組織相容性復合體II(p)]和***刺激信號,並直接將肽抗原呈遞給特定的T細胞以誘導其激活。

外泌體可能在代謝性疾病的出現和心血管健康中發揮作用。研究發現,它們可以轉移代謝物,並通過胰腺b細胞、脂肪組織、骨骼肌和小鼠和人類肝臟之間的外泌體miRNA交換來轉移代謝物,從而促進細胞間的通信。

這些發現支持了癌細胞來源的外泌體可以改變非癌細胞的代謝,包括脂肪細胞和胰島細胞,從而在功能上促進惡病質和副腫瘤綜合征的發展

外泌體生物發生和神經元細胞分泌囊泡調節之間的交集為外泌體和神經退行性疾病發病機制之間的假定聯系提供了新的見解。外泌體可參與錯誤折疊蛋白的清除,從而發揮解毒和神經保護功能,或參與錯誤折疊蛋白的繁殖和聚集,有效促進蛋白質聚集物的“感染性”,促進疾病進展。

與外泌體在其他疾病中的作用相比,癌癥外泌體的研究進展迅速,外泌體與癌癥的幾個顯著特征相關。外泌體影響腫瘤形成、生長和轉移、副腫瘤綜合征(paraneoplastic syndromes)和治療耐藥性。外泌體在癌癥進展中的作用可能是動態的,特定於癌癥類型、遺傳和階段。

在大多數研究中,癌細胞來源的外泌體的基質細胞受體是癌相關成纖維細胞(CAFs)和免疫細胞,它們在腫瘤微環境中相互動態調節。

在多種癌癥類型中,已經報道了來自癌細胞的外泌體在轉移部位引起實質信號應答(parenchymal signaling response),有效地重塑遠處微環境以增強轉移, 例如:

從基質到癌細胞的外泌體交換也可以調節癌癥的進展和轉移:

外泌體也參與了腫瘤微環境的血管生成和細胞外基質重塑,這是腫瘤生長和轉移擴散的關鍵步驟

癌細胞脫落的外泌體可促進對各種化療藥物和抗體的耐藥性

外泌體在向病變細胞傳遞功能性物質方面的特性有利於它們在基礎水平和應用水平上作為治療載體

外泌體存在於所有生物液體中,並由所有細胞分泌,使它們作為微創液體活檢具有吸引力,並有可能通過縱向取樣來跟蹤疾病進展。

外泌體自身或作為藥物有效載荷的載體正在積極探索作為治療藥物。與脂質體相比,註射的外泌體可以有效地進入其他細胞,並在外源性給予小鼠時以最小的免疫清除傳遞功能性貨物。

此外,外泌體的治療應用是有希望的,因為它們已被證明具有良好的耐受性。

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