2016年外泌体研究进展
外泌体是一种存在于细胞外的多囊泡体，可通过细胞内吞泡膜向内凹陷形成多泡内涵体，内涵体与细胞膜融合后释放其中的小囊泡。外泌体的直径在40-110 nm之间，其中包含RNA、蛋白质、microRNA、DNA片段等多种物质，存在于血液、唾液、尿液、脑脊液和母乳等多种体液中。外泌体从发现至今已有30多年的历史，虽然最初被认为可能是细胞的“垃圾”，所以才被排出来，但是近年来研究表明外泌体具有功能活性并可进行细胞间信息传递。如今，研究已经发现外泌体在抗原提呈细胞中呈递抗原程中、肿瘤细胞发生发展、神经细胞信号转导过程中都发挥着重要作用。下面，小编将为你盘点2016年关于外泌体的研究进展。
【1】PNAS：外泌体参与机体对疱疹病毒的免疫反应
原文：Sensing of latent EBV infection through exosomal transfer of 5'pppRNA
疱疹病毒（EBV）与宿主之间复杂的相互作用决定了终身无症状的隐性感染。尽管促免疫的小RNA（EBV-EBERs）被大规模转录，嗜淋巴细胞的疱疹病毒似乎可以避免被先天性免疫的RNA sensors识别。来自荷兰的研究发现，在潜伏感染的B细胞，EBER1转录本与狼疮性抗原（LA）核糖核蛋白相互作用，避免了细胞质中的RNA sensors。然而，在共培养实验中，潜伏感染的细胞通过外泌体（exosome）选择性释放和转移RNA触发树突状细胞（DCs）抗病毒免疫反应。在体外培养物扁桃体的实验中，EBER1标记的外泌体优先被表达TIM1磷脂酰丝氨酸受体（一个已知的病毒和外泌体的靶标）的人类浆树突细胞（的pDCs）获取。研究人员建立了通过外泌体转移5'pppEBER1诱导非允许的DCs的抗病毒免疫的实验体系。红斑狼疮患者具有高水平的疱疹病毒和被激活的抗病毒免疫，特别是在有pDCs浸润的皮肤损伤中。在这样的皮肤损伤中检测到了高浓度EBER1的RNA，以及疱疹病毒的microRNA，但没有完好的EBV-DNA的，将非细胞自主EBER1的存在与皮肤炎症易感个体相关联。病毒修饰的外泌体具有使得宿主与病原体的对峙达到平衡的生理作用，并且可以促进炎症性疾病的发展。
该研究表明，对于先天免疫Epstein-Barr病毒（EBV）-EBER1的病毒小RNA信号是由潜伏的EB病毒感染的B细胞产生的，被未感染的树突状细胞识别并激活炎症反应。该研究发现在被树突状细胞浸润的发炎皮肤损害自身免疫性患者体内具有高丰度的EBV-EBER1转录本和EBV-microRNAs。重要的是，该研究发现几乎没有的EBV-DNA的存在于这些组织中，这表明在人体内细胞与细胞之间EBER1由外泌体连续传输的。易感个体对EB病毒的先天性免疫可能比以前认为的更有害。
【2】唾液外泌体miRNA可作为衰老的生物标记物
原文：MicroRNAs in Salivary Exosome as Potential Biomarkers of Aging
唾液里有很多分子物质和微生物，可以作为局部或全身的有效生物指标。有研究证实，血液来源的分子会通过跨细胞或细胞旁路进入唾液腺进而影响唾液的组成成分。而且，唾液的miRNA的表达谱与血清非常相似。因此，从人唾液获取的miRNA也可以作为衰老的潜在生物标记物。来自日本冈山大学研究生院的研究人员推测唾液外泌体的miRNA可作为衰老的生物标记物。因此，研究人员将对唾液外泌体的miRNA是否可以作为衰老的生物标记物进行相关研究。
研究人员招募了15个年轻健康的志愿者（平均年龄21岁）和13个老年个体（平均年龄60岁）。然后收集他们的唾液，并从中分离外泌体，提取外泌体的总RNA。通过基因芯片，针对两组人群，研究人员分析了他们242个常见的miRNA。截选两组人群中变化值在2倍以上或0.5倍以下的miRNA，研究人员得到6组候选miRNA，包括miR-24-3p， miR-371a-5p， miR-3175， miR-3162-5p， miR-671-5p， 以及miR-4667-5p。然后对两组人群的外泌体总RNA进行实时定量PCR检测，发现miR-24-3p的表达有显着性差异，认为miR-24-3p是一个新的衰老相关的生物标记物。这项研究表明，唾液外泌体的miRNA可作为潜在衰老标志物。为了确定在唾液外泌体里的miR-24-3p是否能作为确切的衰老指标，研究人员们还在继续研究当中。
【3】eLife：肿瘤微环境维持细胞存活 外泌体是重要手段
原文：Tumor microenvironment derived exosomes pleiotropically modulate cancer cell metabolism
近日，来自美国莱斯大学，MD安德森癌症中心，贝勒医学院等多个研究单位的研究人员共同揭示了肿瘤微环境通过外泌体为癌细胞提供营养物质帮助癌细胞度过营养匮乏等情况的新机制。相关研究结果发表在国际学术期刊eLife上。
在这项研究中，研究人员发现病人来源的癌症相关成纤维细胞分泌的外泌体在被癌细胞摄入后能够明显地改变癌细胞的代谢机制，使其发生代谢重编程。他们还发现癌症相关成纤维细胞来源的外泌体能够抑制癌细胞内的线粒体氧化磷酸化，同时增加糖酵解和谷氨酰胺依赖性的还原性羧化作用。研究人员通过13C标记同位素实验研究发现外泌体能够为营养匮乏的癌细胞提供氨基酸，这种机制类似于巨胞饮，在该过程中没有发现之前研究发现的对Kras信号通路的依赖性。随后研究人员利用外泌体代谢组学分析，发现确凿证据表明癌症相关成纤维细胞来源的外泌体内包含多种代谢物，包括氨基酸，脂质以及TCA循环的中间产物，癌细胞能够使用这些中间产物进行中心碳代谢（central carbon metabolism），在营养匮乏或营养应激情况下促进肿瘤生长。
这项研究表明肿瘤微环境内的癌症相关成纤维细胞能够通过分泌外泌体为癌细胞提供氨基酸等营养物质，这表明靶向癌症相关成纤维细胞或可成为新的癌症治疗方向，除此之外未来或还可以利用外泌体进行药物输送达到癌症治疗的目的。
【4】康奈尔大学揭示蛋白质通过外泌体进行分泌的新机制
原文：Identifying the functional contribution of the defatty-acylase activity of SIRT6
去乙酰化酶sirtuin6（SIRT6），在调节基因组稳定性、DNA修复、代谢和长寿方面发挥了关键的生物学功能，但对于其多种酶活性以及对应的功能却知之甚少。在最近康奈尔大学的一项研究中， 化学与化学生物学教授Hening Lin带领其研究团队，找到了一种分离SIRT6特定酶活性的方法，这也使研究者们对SIRT6蛋白有了更进一步的认识。这项研究于去年6月20日的Nature Chemical Biology上
他们研究方法主要使用了SIRT6的一个突变体——G60A，其在细胞内只表现出来一种SIRT6酶活性（脂肪酸脱酰基化），而不会表现出去乙酰化酶活性。在这项工作中，Zhang找到了四个潜在候选的SIRT6突变体，然后进行了一系列实验，确认G60A突变体具有脂肪酸脱酰基化酶活性同时缺乏去乙酰酶活性。该实验重复了三次确定最终结果是可靠的。SIRT6的功能之一——脂肪酸脱酰基化酶，会调节50种蛋白质，其中包括41种核糖体蛋白，它们在翻译过程（蛋白质的产生）中是必不可少的。这些核糖体蛋白是通过细胞来源的外泌体分泌的。这些研究者们的数据表明SIRT6抑制核糖体蛋白和其他蛋白质的外泌体分泌，这有助于开发新的治疗方式，Lin认为。
【5】中山大学发现外泌体miR-24-3p抑制T细胞功能可作为鼻咽癌预后潜在标志物
原文：Exosomal miR-24-3p impedes T-cell function by targeting FGF11 and serves as a potential prognostic biomarker for nasopharyngeal carcinoma
最近的研究表明，细胞外microRNA不仅是潜在的生物标志物，而且参与细胞间的相互作用来调节各类型恶性肿瘤中癌细胞与其所在微环境之间的交流。来自中山大学肿瘤防治中心的李疆研究员在国际著名病理学期刊The Journal of Pathology发表文章，揭示了外泌体miR-24-3p靶向FGF11抑制T细胞功能可作为鼻咽癌预后的潜在标志物。
研究从鼻咽癌（NPC）细胞系、患者血清（T-EXO）、NP69细胞和健康供体血清（HD-EXO）分离外泌体。研究发现与HD-EXO相比miR-24-3p明显富集于T-EXO；血清外泌体的miR-24-3p水平与患者较差的无病生存率（DFS，P<0.05）相关。利用靶向miR-24-3p的海绵RNA敲低外泌体的miR-24-3p（miR-24-3p-sponge-T-EXO）可恢复T-EXO（control-sponge-T-EXO）介导的抑制T细胞增殖、Th1和Th17分化和调节性T细胞（Tregs）的诱导。机制分析表明外泌体的miR-24-3p在T细胞增殖和分化过程中增加P-ERK、P-STAT1和P-STAT3的表达，降低P-STAT5的表达。此外，通过体内及体外实验发现FGF11是miR-24-3p的直接靶标。然而，miR-24-3p-sponge-T-EXO和T-EXO（control-sponge-T-EXO）均可阻碍T细胞增殖及Th1和Th17分化，但诱导lenti-shFGF11转染的T细胞向Treg分化。lenti-ScshRNA转染的细胞和lenti-shFGF11转染的细胞在miR-24-3p-sponge-T-EXO处理后ERK和STAT蛋白的磷酸化水平不同。有趣的是，肿瘤FGF11表达与CD4+和CD8+T细胞的体内数呈正相关并预示有利的患者DFS（P <0.05）。此外，低氧增加细胞和外泌体的miR-24-3p水平，增强T-EXO对T细胞增殖和分化的抑制作用。总的来说，该研究结果表明，外泌体miR-24-3p通过抑制FGF11介导的T细胞抑制参与肿瘤的发病机制，并可作为鼻咽癌潜在的预后标志物。
【6】JCI：中科院健康所发现外泌体的自分泌信号途径调节造血功能
原文：Sorting protein VPS33B regulates exosomal autocrine signaling to mediate hematopoiesis and leukemogenesis
一些分泌蛋白对于通过自分泌信号传导维持干细胞的干性是非常关键的。然而，这些蛋白质的生物发生、成熟和分泌的过程仍然在很大程度上不为人们所知。来自中国科学院健康科学研究所陈国强课题组、上海交通大学医学院附属同仁医院郑俊克课题组、上海交通大学医学院刘俊岭课题组的研究人员在Journal of Clinical Investigation上发表题为“Sorting protein VPS33B regulates exosomal autocrine signaling to mediate hematopoiesis and leukemogenesis.”的文章，他们发现，由造血干细胞（hematopoietic stem cells，HSCs）产生的许多分泌蛋白是在外泌体中成熟和释放的，这一过程是由液泡蛋白质排序蛋白33b（vacuolar protein sorting protein 33b，VPS33B）来调控的。
VPS33B在小鼠或人类HSC中的缺失会导致外泌体成熟和分泌的受损以及干性的缺失。此外，VPS33B的缺失可以使得白血病发生的显着延缓。从细胞培养液或人血浆中纯化的外泌体可以部分地逆转HSC和白血病启动细胞（ leukemia-initiating cells，LIC）的缺陷。 VPS33B与GDI2、VPS16B、FLOT1等其他已知的生物标记物都存在于外泌体中。在机制上，VPS33B与GDI2 / RAB11A / RAB27A途径相互作用以调节外泌体的分泌蛋白的运输。这些研究结果揭示了VPS33B在HSC和LIC的外泌体途径中的重要作用。同时，研究人员揭示了其他种类干细胞中囊泡运输的功能以及其在癌症治疗的改进策略的作用。
【7】肿瘤微环境通过外泌体向癌细胞传授生存技巧
根据国际学术期刊Cancer Research上的一项研究，胰腺癌是导致癌症相关死亡的第三大癌症类型，预计到2030年将上升为第二。胰腺癌病人的5年生存率只有8%，是唯一一个生存率仅为个位数的主要癌症类型。虽然胰腺癌病人的死亡率很高，但是对胰腺癌的研究和资助仍然不足，目前通过FDA审批用以治疗这种疾病的方法仍然很少。
由于美国圣母诺丹特大学Dr. Reginald Hill领导的研究团队取得了一项最新研究进展，受胰腺癌折磨的病人未来将有更好的治疗选择。Hill的研究重点在已经通过FDA 审批的一些药物，他们希望通过研究找出药物对胰腺癌病人不起作用的原因。
Hill主要进行阻断外泌体释放的研究，阻止支持细胞将信息传递给癌细胞，这样就能增加化疗的效果。这项最近发表的研究表明，使用无毒性的外泌体阻断剂结合标准化疗方法能够增强对胰腺癌和其他一些癌症的治疗效果。
为许多没有理想治疗选择的胰腺癌病人找到有效的治疗方法是Hill继续研究的动力。这项最新发现将为胰腺癌病人带来了新的希望。
【8】外泌体促进与亚砷酸盐诱导的癌症相关的炎症反应
原文：NF-kB-regulated exosomal miR-155 promotes the inflammation associated with arsenite carcinogenesis.
在癌症微环境中，细胞外通信使得各种类型的细胞之间能够协调和执行很多生物学功能。已有的过往研究表明，外泌体作为细胞通讯的介质参与了肿瘤的发生发展。然而，在亚砷酸盐诱导的肝癌中，外泌体miRNA调节炎症浸润的机制并不清楚。近日，来自南京医科大学刘起展课题组的研究人员在Cancer Letters上发表题为“NF-kB-regulated exosomal miR-155 promotes the inflammation associated with arsenite carcinogenesis”的文章，旨在确定从亚砷酸盐转化的人肝上皮细胞（L-02）分泌的miRNA是否会转移到正常的L-02和THLE-3细胞中，以及其在受体细胞中是否具有功能活性。
研究结果显示来自亚砷酸盐转化的L-02细胞的外泌体会增加正常L-02和THLE-3细胞的miR-155表达量和促炎症特性。转化的细胞通过外泌体将miR-155转移到正常L-02细胞中。利用siRNA和抑制剂（其会降低转化的L-02细胞分泌的外泌体中的miR-155水平）对NF-κB进行抑制后，会阻断炎症反应。亚砷酸盐转化的细胞分泌外泌体可以增强炎症反应，但是对外泌体合成的抑制却不能促进炎症。 miR-155参与了肿瘤和正常肝细胞之间的外泌体介导的细胞间通讯。
此外，miR-155、IL-6和IL-8在亚砷酸盐暴露的人群的血清中过表达。 miR-155和IL-6或IL-8水平之间存在正相关。此外，外泌体miR-155在亚砷酸盐暴露的人群的血清中上调。因此这些结果显示，转化的L-02细胞来源的外泌体会将miR-155转移到周围细胞，其会诱导正常肝细胞的促炎症活性。这些发现支持了在环境化学物质诱导的癌症发生过程中，外泌体miRNA参与的细胞间通信的证据。
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技术原理
