2013年,诺贝尔生理学或医学奖授予了三位科学家,表彰他们在细胞间囊泡运输调控机制领域作出的突出贡献,至此将外泌体的研究热度推向高潮。
近几年外泌体相关的研究项目和论文发表数量也是呈爆炸式增长。2019年,外泌体领域发表文献约3000篇,关于外泌体相关的国家自然科学基金项目共计600项,总金额达2.54亿元,可谓是当之无愧的“国自然宠儿”,极大促进了外泌体的研究。
外泌体就这样火了,是不是也想自己的研究能和它沾点边,顺便蹭个热度?
(那就跟随小编的脚步先来了解下外泌体,是什么让它这么有吸引力~)
初听不识字中意
难以忘怀的是初次相遇,我们的世界从此以后多了一个“外泌体”
在生理和病理状态下,机体内细胞通过胞吞和融合作用分泌到细胞外环境中的微小囊泡,统称为细胞外囊泡(Extracellular Vesicles,EVs),包括凋亡小体、微囊泡和外泌体。外泌体的直径为30-150 nm,主要来源于细胞内溶酶体微粒内陷形成的多囊泡体,电镜下观察呈杯状或盘状。
▲外泌体透射电镜检测
研究发现,外泌体存在于各种生物体液中,通过其携带的蛋白质、核酸、脂质和代谢物等来发挥细胞间通讯功能,参与免疫应答、病毒感染、代谢和心血管疾病、神经退行性疾病以及癌症进展等多种生理和病理过程。
千呼万唤终成形
呱呱坠地,外泌体从此踏上“丑小鸭”蜕变为“天鹅”的征程。
▲外泌体的生物合成过程
上图显示的是已知的外泌体形成过程,主要包括三个关键的环节:腔内小泡(Intraluminal Vesicles,ILV)的形成,阻止多泡体(Multivesicular bodies,MVBs)的降解以及MVBs与细胞膜的融合。首先,细胞质膜初次内陷形成内吞小体(Endocytic Vesicles),多个内吞小体相互融合形成早期核内体(Early Endosomes);其次,早期核内体再次内陷包裹细胞内物质,形成多个ILVs,进一步转变成晚期核内体,即MVBs;最后,MVB与细胞质膜融合,释放ILVs到细胞外空间,即外泌体。
(是不是有点复杂难懂,点击查看全文可查看原文献)
再听已是研究者
外泌体就这样走进你我的生活,从初识到亲自研究,应有一点知识在脑中。
目前关于外泌体的研究主要集中在外泌体的分离和功能研究。英国斯旺西大学医学院的Steven Conlan教授等人受邀发表了题为“Exosomes as Reconfigurable Therapeutic Systems”的论文,该文中较为全面地对外泌体在疾病诊断和治疗中的应用进行了综述,并阐明外泌体研究的受益领域包括癌症治疗和再生医学。虽然外泌体早在1983年就被发现,但是外泌体的潜力只是在近些年才被逐渐揭示。研究表明,外泌体的潜在应用可分为三大类:
作为疾病特异性生物标志物检测疾病
外泌体存在于所有生物体的体液中,例如:血液、唾液、尿液、滑液、乳汁、细胞培养液等(甚至连植物细胞与细菌也会分泌外泌体哦)。富含核酸(microRNA、IncRNA、cicrRNA、mRNA等)、蛋白质、胆固醇等,可以通过提取体液中的外泌体,针对外泌体特异性的表面标志物,作为临床上疾病诊断的手段之一。
激活免疫反应以增强免疫力
外泌体中含有的蛋白质或核酸也会参与免疫应答,包括固有免疫和适应性免疫,归根结底是抗原肽的递呈和DNA诱导的cGAS-STING信号通路。例如:外泌体中的IFNα可以通过抑制病毒的复制来抑制病毒对机体的侵染。
作为药物的载体,用于靶向肿瘤等
外泌体作为细胞间通讯的载体时,可将蛋白质、脂类等运送到周围环境中, 参与许多生物过程。另外因其相对较小的分子结构,具有生物相容性和可生物降解性,对机体毒性低,不会引起毒性免疫反应,使得外泌体在药物载体领域具有巨大的发展潜力。
▲外泌体的应用范围
由点到面创未来
“外泌体”一日同风起,扶摇直上九万里,是金子总会发光的。
最初外泌体被认为是细胞成熟过程中调节膜功能而释放的“垃圾”,但后来经越来越多的研究发现,外泌体在介导炎症反应、细胞增殖、调节细胞外环境和诱导机体免疫反应等方面都发挥重要作用。
外泌体相关临床试验统计(诊断标志物方面)地区占比图
外泌体相关临床试验统计(治疗方面)地区占比图
诊断与治疗应用临床试验数量占比
外泌体从刚被发现,到功能应用一点点被发掘,诊断、治疗和临床研究多方位发展。经查询U.S. national library of medicine数据库,已经开展的80项外泌体临床试验中,主要分为研究外泌体诊断标志物和治疗两大方面。
随着外泌体研究不断深入,相信大家可以探索出更加全面的外泌体,积极推进外泌体临床研究,更快的服务于疾病的诊断与治疗。
到这里,
通过小编的描述是不是对外泌体有了基础的认识呢?
外泌体的“神秘面纱”正在被慢慢揭开… …
References
1. Kalluri R, LeBleu VS. The biology, function, and biomedical applications of exosomes[J]. Science. 2020, 367(6478): eaau6977.
2. Conlan RS, Pisano S, Oliveira MI, et al. Exosomes as Reconfigurable Therapeutic Systems[J]. Trends Mol Med. 2017, 23(7): 636-650.
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