外泌体每周速递015（2023.3.13-2023.3.19）

1、星形胶质细胞来源外泌体减缓颅脑损伤后神经炎症并促进神经修复

近日，华中科技大学同济医学院附属同济医院张华楸教授课题组发现了TBI后星形胶质细胞来源的外泌体携带长非编码RNA（lncRNA）能通过调控SMAD7表达水平进而抑制小胶质细胞的炎性激活。该文以“Astrocyte-derived Exosomal lncRNA 4933431K23Rik Modulate Microglial Phenotype and Improve Post-traumatic Recovery via SMAD7 Regulation”为题发表于Molecular Therapy杂志上（2023 Feb 3;S1525-0016(23)00063-1）。

作为中枢神经系统免疫反应的重要参与者，星形胶质细胞在塑造免疫微环境中扮演者重要角色。既往研究主要认为星形胶质细胞-小胶质细胞之间存在炎症促进的通路。星形胶质细胞能通过分泌大量促炎型炎症因子塑造小胶质细胞的炎性表型进而放大神经炎症。而这篇文章则重点阐释了TBI后星形胶质细胞通过外泌体介导的一种内源性炎症负反馈调节机制。

研究者通过星形胶质细胞lncRNA转录组，miRNA，mRNA转录组以及外泌体转录组发现了TBI刺激后星形胶质细胞释放的外泌体中携带的lncRNA 4933431K23Rik能够上调小胶质细胞中SMAD7的表达水平进而抑制小胶质细胞炎性表型。

分子模式图

而且有意思的是，作者发现SMAD7竟然能够与炎症通路NF-kB中重要的负反馈调节分子IkB-a直接结合，通过减少IkB-a泛素化降解进而减少NF-kB激活。这也为后续采用积雪草苷这类SMAD7激活剂药物直接激活SMAD7进而减缓TBI后神经炎症并改善神经修复提供了作用靶点。

SMAD7调控NF-KB分子模式图

最后，作者也指出，尽管TBI后星形胶质细胞分泌的外泌体具有神经炎症的缓解能力，然而这种“抑制性”效应往往被促炎信号所掩盖。但是，该文的结果显示了一个意想不到的 "相反 "途径，通过放大/刺激SMAD7来缓解神经炎症和改善疗效，可能是TBI的有用治疗靶点。

2、脑外伤患者体内循环中富含miRNA-21的外泌体可促进其骨折愈合

3月3日，华中科技大学同济医学院附属协和医院骨科刘国辉教授团队在Experimental & Molecular Medicine上发表题为“Circulating MiRNA-21-Enriched Extracellular Vesicles Promote Bone Remodeling in Traumatic Brain Injury Patients.”的研究成果 (doi: 10.1038/s12276-023-00956-8)。这项研究发现TBI患者体内循环来源的外泌体会向骨髓间充质干细胞（BMSC）传递miR-21-5p，抑制SMAD7的表达，从而促进BMSC的增殖与成骨分化，加速骨折愈合。

在这项研究中，刘国辉教授团队通过超速离心法从TBI患者血液样本中分离出TBI-Exos，并通过qRT-PCR分析确定miR-21-5p在外泌体中的富集。在一系列体外实验验证后，团队发现TBI-Exos能有效促进BMSC分化和骨重塑。借助生物信息学分析，团队确定TBI-Exos向BMSC释放miR-21-5p后会抑制SMAD7的表达，明确外泌体对BMSC的潜在下游调节作用机制。随后，团队对TBI-Exos的潜在信号通路在介导BMSC的成骨活性方面的作用进行了评估，抑制SMAD7的表达可促进BMSC成骨分化，而敲除TBI-Exos中的miR-21-5p则会明显抑制其促进效果。最后，团队在小鼠骨折模型中，证实了TBI-Exos对骨折修复的作用。

该研究对TBI-Exo在骨折愈合中发挥的作用进行了进一步的探索，明确了其中潜在的机制，对于治疗与成骨障碍相关的疾病具有潜在的应用价值。

3、山药中的外泌体样囊泡刺激成骨细胞形成并预防骨质疏松

植物释放外泌体样纳米囊泡（PENs）含有miRNA、生物活性脂质、mRNA和蛋白质，可发挥抗氧化、抗炎和组织再生活性。据报道，从山药中提取的物质可以促进骨再生中的成骨细胞生长，从而防止骨质疏松症中的骨质脆弱。来自韩国安东国立大学的研究人员发现，山药衍生的外泌体样纳米泡（YNVs）在卵巢切除（OVX）诱导的骨质疏松小鼠中，具有促进成骨细胞分化和矿化、促进骨再生的有益作用。相关内容以“Yam-derived exosome-like nanovesicles stimulate osteoblast formation and prevent osteoporosis in mice”为题于2月6日发表在最新一期的国际学术期刊Journal of Controlled Release杂志上。

多项研究报道，从山药（yams，或称为薯蓣）中提取的物质（如薯蓣皂苷元和薯蓣皂苷）可促进成骨细胞MC3T3-E1的成骨细胞活化。因此，研究人员认为，山药衍生的外泌体样纳米囊泡（yam-derived exosome-like nanovesicles，YNVs）在骨质疏松预防中发挥关键作用。

在本研究中，研究人员优化了PEN的分离方法，制备含有RNA、蛋白质和脂质的YNVs，成功分离并鉴定了YNVs。接下来，研究人员通过对小鼠原代成骨细胞和成骨细胞MC3T3-E1中BMP-2/p-p38依赖Runx2通路的机制研究，证明了YNVs介导的成骨分化作用。结果显示，YNVs刺激成骨细胞增殖、分化和矿化，增加骨分化标志物（OPN, ALP和COLI）的表达。有趣的是，YNVs不含薯蓣皂苷素和薯蓣皂苷素等已知的主要发挥山药成骨活性的皂苷。相反，研究表明，YNVs的成骨活性是由BMP-2/p-p38依赖的Runx2通路的激活引起的。在卵巢切除（OVX）诱导的雌性骨质疏松小鼠中，YNVs促进了纵向骨生长和胫骨的矿物质密度，这些结果与成骨细胞相关参数的显著增加呈正相关，验证了YNVs的治疗潜力。此外，口服给药的YNVs通过胃肠道运输并通过小肠吸收。这些结果表明，组织学分析和肝/肾毒性试验确定了良好的全身生物安全性。综上所述，YNVs可作为一种安全有效的口服药物治疗骨质疏松症。

4、一种多功能设计可用于疾病诊断中循环细胞外囊泡的分析技术

细胞外囊泡(EVs)与心血管疾病和癌症的发生和发展密切相关，在液体活检中潜力巨大。

近日，来自上海大学生命科学学院赵婧团队的研究者建立了一种基于磷脂酰丝氨酸多肽配体识别EVs脂质的通用平台，满足“多功能”的EVs分析需求，并通过电化学传感方法实现量化心肌梗死患者血液样本中的CD172a阳性EV与乳腺癌患者血液样本中的PD-L1阳性EV，证明了循环EVs在这些疾病的诊断中具有更好的预后价值。该成果已以“A versatile design-enabled analysis of circulating extracellular vesicles in disease diagnosis”为题发表在Advanced Healthcare Materials（IF=11.092）上 (2023 Feb 5;e2203119)。

细胞外囊泡(EVs)由细胞内运输途径产生，携带来源于原始细胞的多种成分，包括DNA、RNA、脂质和蛋白质。分泌细胞的EVs参与细胞通讯、分化和发育有关的多种生理过程。此外，在一些病理过程中也发现了EVs的参与。越来越多的报告显示，与健康人相比，某些疾病患者的EVs表面蛋白表达水平有差异。因此，基于EVs的分析正被用于癌症、心血管疾病和其他疾病的早期检测。目前，EVs分析依赖于EVs表面蛋白的识别，例如CD63、CD9和CD81。然而，因为EVs的蛋白质表达水平可能随细胞的表型和来源而变化，所以这种分析不适用于表面蛋白表达水平较低的EVs，不能满足对循环EVs的高灵敏检测和分析的多重需求。

为了解决这一问题，研究团队开发了一种基于磷脂酰丝氨酸多肽配体识别EVs脂质的通用平台，结合具有高负载能力的多孔纳米材料金属有机框架（MOF），满足“多功能”的EVs分析需求。越来越多的研究表明，在细胞外囊泡形成期间，位于正常质膜内小叶的磷脂酰丝氨酸会在EVs膜外化，参与EVs介导的细胞内通讯，成为EVs特异性脂质生物标志物。在这项工作中，磷脂酰丝氨酸多肽配体功能化磁珠保证了EVs的充分富集，几乎不受EVs表面蛋白表达差异的影响。研究人员将电信号亚甲基蓝封装到MOF中,并随后引入DNA-L，其能通过Zr-O-P键与MOF结合，对MOF表面进行包裹，形成能够作为电化学信号守门员的DNA门控金属有机框架。胆固醇修饰的DNA探针P（cholesterol-P）能够通过疏水性相互作用插入细胞外囊泡的膜表面, 其能够与DNA门控的金属有机框架保护性屏障DNA-L互补从而使DNA-L脱落，加入的核酸外切酶III能够加速该过程，释放大量亚甲蓝分子放大电化学信号，实现了电化学方法对细胞外囊泡进行定量(图A)。

有趣的是，与EVs膜结合的DNA探针是可调节的，能够满足EV分析的不同需求，胆固醇修饰的DNA探针（cholesterol-P）用于非特异性总EVs的通用分析，而抗体-DNA探针则能够用于分析特异性的EVs。抗体功能化的DNA-P（antibody-P）能够通过抗原抗体的相互作用识别细胞外囊泡的表面特异性蛋白标志物,与DNA门控的金属有机框架保护性屏障DNA-L互补从而使DNA-L脱落，释放亚甲基蓝电化学信号。为了证明该设计在特异性EVs中检测的可行性，研究团队使用该方法分析癌细胞和心肌细胞中分离的EVs，心肌细胞EVs定量检测的灵敏度低至704 particles/mL。在心血管疾病患者和乳腺癌患者的临床分析中，与对照组相比，在未稀释的心血管患者以及乳腺癌患者的血清样品中发现循环的CD172a+和PD-L1+ EVs水平升高，表明特异性循环EVs水平与疾病进展呈正相关。该设计在复杂环境中的应用也有很好的可行性和稳定性，满足多种疾病临床诊断的多重需求。（图B）

多功能分析循环细胞外囊泡的示意图。(A)总循环细胞外囊泡的定量分析。(B) 特异性探针用于特异性循环细胞外囊泡分析。

来源 | 健康界

版权归原作者所有，若有违规、侵权请联系我们