蛋白质组学

温故而知新,从外囊泡高分综述看发展方向

 

 

细胞外囊泡作为细胞间通讯的重要介质,参与原核生物和高等真核生物细胞间生物信号传递,调节一系列的生物学过程而被人们所关注。细胞外囊泡的病理生理作用在包括癌症、感染性疾病和神经退行性疾病的研究中得到认识,越来越多的人关注到外泌体的重要作用。如果您刚开始关注细胞外囊泡,不知道从何入手的话,就让我们从经典的文献开始上手吧。

糖基化蛋白质组学

mmexport1606984359238.jpg

2013年5月,来自英国牛津大学的Samir EL Andaloussi团队在Nature Reviews Drug Discovery杂志上在线发表了题为“Extracellular vesicles: biology and emerging therapeutic opportunities”的综述论文。该综述回顾了细胞外囊泡生物学和细胞外囊泡在疾病中的作用方面的进展,讨论新兴的治疗机会并考虑相关挑战。虽然此篇综述时间比较早,但仍是一篇值得一读的经典综述,能让新入门者快速了解外泌体研究的发生和发展。

 

细胞外囊泡最初被视为膜碎片,没有真正的生物学意义。然而,在1996年,Raposo等发现细胞外囊泡可以刺激适应性免疫反应。从那时起,许多研究都证实了细胞外囊泡在细胞间通讯的重要性。它们不仅在调节正常生理过程(例如干细胞维持、组织修复、免疫监测和血液凝固)中起关键作用,而且在多种疾病的病理学中也起着关键作用。在这里,作者讨论了细胞外囊泡在正常生物学过程以及异常病理过程中的作用,并着眼于如何将细胞外囊泡靶向或直接用于治疗干预。

 

细胞外囊泡的分类
根据细胞外囊泡的生物发生,将其分成三类:外泌体、微囊泡和凋亡小体。该文重点介绍前两类。它们的共同点是:它们都是细胞来源的囊泡;被脂质双层包围;根据来源的不同,直径从30 nm到2000 nm不等。不同点是微囊泡是通过质膜出芽产生的,而外泌体是从溶酶体途径衍生出来的。目前由于对细胞外囊泡生物发生的理解尚不完全,细胞外囊泡纯化方案的不一致以及缺乏对囊泡的全面表征,在许多已发表的研究中术语“外泌体”和“微囊泡”已被互换使用。

mmexport1606984369167.jpg

图1. 细胞外囊泡的分类

 

细胞外囊泡的生物学作用
细胞外囊泡通过蛋白质和生物活性脂质配体直接激活细胞表面受体,将其膜内容物合并到受体细胞质膜中,并将包括转录因子、癌基因、非编码调控RNA(如microRNAs)、mRNA和感染性颗粒在内的效应物运送到受体细胞,以多效性的方式作用于基本的生物学过程。通过这种方式,细胞外囊泡参与了正常生理的维持,例如:干细胞维持、组织修复、免疫监测和血液凝固等。因此,细胞外囊泡可以被认为是信号体:用于控制基本细胞和生物学功能的多功能信号复合体。

mmexport1606984374340.jpg
图2. 细胞外囊泡的生物发生及其与受体细胞的相互作用

 

细胞外囊泡的病理作用
人们对细胞外囊泡在疾病中的作用了解最多的是它们在肿瘤生物学中的作用,许多研究表明细胞外囊泡在驱动转移前肿瘤生态位的形成中起着重要作用。细胞外囊泡能够通过执行以下过程刺激肿瘤进展:诱导细胞增殖,从而直接刺激肿瘤生长;刺激血管生成;通过基质蛋白酶的分泌促进基质重塑;诱导转移;通过调节T细胞活性来促进免疫逃逸。

 

细胞外囊泡可作为治疗靶标
依据细胞外囊泡介导的疾病发病机制,至少有4种潜在策略可以用于减轻细胞外囊泡驱动的疾病的发生发展,这些策略涉及抑制细胞外囊泡功能的各个方面,包括它们的生物发生、释放、细胞摄取等等。抑制细胞外囊泡介导的发病机制在癌症研究中具有典型意义。已有研究表明,在黑色素瘤患者中,循环细胞外囊泡的水平随着肿瘤的进展而增加两倍以上,并与患者的生存相关。因此,正在开发旨在减少循环细胞外囊泡负荷或阻断细胞外囊泡的关键成分的治疗干预措施。然而,考虑到迄今为止大多数体外和体内研究细胞外囊泡的病理作用都是使用高浓度的细胞外囊泡进行的,有时超过了通常在循环中发现的数量,因此在这个阶段有必要谨慎。

mmexport1606984379446.jpg

图3. 细胞外囊泡作为治疗靶标

 

细胞外囊泡的治疗潜力
凭借其生物活性物质,细胞外囊泡具有先天的治疗潜力,特别是用于驱动组织再生(图3b)。这是因为来源于干细胞的细胞外囊泡能够诱导静态内皮细胞的血管生成,抑制凋亡并刺激细胞增殖,传递免疫调节信号以及募集或重新生成组织再生所需的细胞。因此,来自特定分化细胞类型(例如:来自免疫调控免疫细胞)的细胞外囊泡可用于诱导或抑制特定的免疫反应。靶向抑制细胞外囊泡在疾病中的作用,挖掘其固有的治疗潜力,都是新兴的重要治疗策略。

mmexport1606984384618.jpg

图4. 细胞外囊泡作为治疗剂

 

 

 

结 论

细胞外囊泡是细胞间重要的信息传递者,通过传递各种蛋白质、生物活性物质和遗传信息来改变受体细胞的表型和功能。因此,细胞外囊泡被认为与许多生理和病理过程有关。直接靶向抑制细胞外囊泡其在介导疾病中的有害作用,或利用其固有潜力来刺激再生反应,或跨越主要生物屏障传递核酸和其他药物,已成为重要的新型治疗策略。

 

这篇经典的综述,结合细胞外囊泡的功能,介绍了其疾病治疗等方面的应用和潜力,相信会对您的科研方向提供参考。不仅有着丰富的外泌体分离经验,还精通蛋白质组学技术服务。拥有国际一流的质谱平台,海归坐镇专业生信分析团队,为您提供最专业的蛋白质组学研究服务,还能为您提供专业的代谢组学、转录组学等科研服务,让您在科研道路上乘风破浪。

细胞外囊泡:生物学和新兴治疗机会
期刊名称:Nature Reviews Drug Discovery
IF:64.797

 

(0)

热评文章

发表评论