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细胞外小泡(EV)因其在细胞间通讯中的作用而受到科学界的广泛关注。长期以来,人们都知道细胞在凋亡过程中会向细胞外环境释放小泡。然而,健康细胞也向细胞外环境释放小泡这一事实直到最近才被认识到。许多不同的名字被用来指代健康细胞释放的这些囊泡,包括外泌体、微粒和脱落的微泡,仅举几个例子。为了给该领域带来一致性,现在鼓励研究人员使用术语细胞外囊泡(EVs)作为所有分泌囊泡的通用术语。尽管文献中对EV的命名存在混淆,但根据其细胞起源,EV可大致分为外泌体、微泡(MV)和凋亡体,如下表所示:
外显体和微泡(MV)均由健康细胞释放,尽管它们在几个方面有所不同。外泌体是内吞起源的纳米大小的囊泡,由多囊泡内泌体(MVE)的限制膜向内萌芽形成,如下图所示。因此,它们的大小相当于MVE(40-120nm)内的腔内囊泡的大小。由于其内吞起源,外泌体通常富含与内泌体相关的蛋白质,如Rab GTPases、SNARE、Annexins和flotilin。其中一些蛋白质(例如Alix和Tsg101)通常用作外体标记。四spanins(例如CD63、CD81、CD9)是一个膜蛋白家族,已知其在质膜上聚集成微结构域。这些蛋白质在外泌体中丰富,也被认为是标记物。然而,MV从细胞表面萌芽,其大小可能在50nm到1000nm之间变化。不幸的是,尽管用于定义这些囊泡的常见蛋白质标记物是选择素、整合素和CD40配体,但对MV的蛋白质含量知之甚少。
细胞外囊泡是发现生物标记物的潜在来源
众所周知,外泌体和MV都能促进近距离细胞和远距离细胞之间的细胞间通讯过程。外显体由免疫细胞释放,可作为抗原提呈小泡,刺激抗肿瘤免疫反应或诱导耐受效应抑制炎症。肿瘤细胞也被证明可以利用EV,通过灭活T淋巴细胞或自然杀伤细胞以及促进调节性T淋巴细胞的分化来抑制免疫反应,从而促进肿瘤的发展。在神经系统中,EV被认为参与髓鞘形成、神经突起生长和神经元存活。此外,一些致病蛋白,如朊病毒和β-淀粉样蛋白肽,也被报道利用外泌体繁殖到其他细胞。MV与凝血和炎症有关。血小板和单核细胞衍生的MV能够促进作用于凝血级联反应的酶复合物的组装,导致可能导致血栓形成的细胞融合事件。此外,根据产生MV的刺激物和释放MV的细胞,MV可能兼具抗炎和促炎因子的作用。在这两种情况下,MV与靶细胞的相互作用导致分泌细胞因子来调节炎症反应。这些只是观察到EV参与的生理和病理作用中的一小部分,这个数字还在不断增加。
一个重要的突破是在EV中发现了核酸,如mRNA和miRNA。EV中存在的RNA分子似乎是选择性掺入的,因为证据表明它们相对于分泌细胞的RNA图谱富集。有趣的是,一些研究表明,EV相关的mRNA和miRNA可以在功能上转移到受体细胞。已经报道了EV中mRNA和miRNAs存在的生理相关性,包括免疫和血管生成功能等。
人们发现EV在许多不同的体液中循环,包括血液和尿液。由于EV成分与亲本细胞相似,循环EV作为发现生物标记物的来源引起了极大的兴趣。循环EV可能由外泌体和MV的混合物组成。血液和尿液中的EV分析是一种将体液复杂成分减少几个数量级的方法。因此,EV的分离可能导致低丰度分子的大量富集,这可能具有特殊的病理生理意义。miRNAs的特征代表最近确定的一个生物标记家族,该家族具有肿瘤类型和发育起源的特征。miRNA已经与EVs相关,因此,正在分析循环肿瘤衍生的EVs,以寻找特定的miRNA特征。我们的Firefly™技术允许使用流式细胞术进行多重细胞miRNA分析。
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细胞外囊泡的分析提出了几个挑战
一个主要挑战是建立方法来区分外泌体和MV。有足够的证据表明在起源、大小、形态和浮力密度方面存在差异。然而,这些差异似乎不足以明确区分。分离EVs最常用的方法是差速超速离心。浮力密度和浮力速度的差异随后可用于根据EV的大小分离EV。然后需要免疫印迹、质谱、流式细胞术和电子显微镜(EM)等补充分子技术进行进一步表征。流式细胞术是对EV进行定量和定性分析的有力方法。免疫印迹法和质谱法无法回答蛋白质表达的变化是否是由于EV成分或EV数量的变化引起的问题。另一方面,由于样本处理和图像采集的复杂性,EM实际上不适合涉及多个样本的实验。因此,流式细胞术有可能成为简便快速分析EV的首选方法。然而,传统流式细胞术在应用于该领域时面临一些挑战。
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参考文献
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