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【聚焦外泌体】之 外泌体的研究现状与发展趋势

 生物_医药_科研 2019-07-12

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何谓外泌体?

所有细胞都会分泌的囊泡(Extracellular Vesicles, EVs),EV具有双层膜结构,含有丰富的内含物(包括蛋白、脂类、核酸等),参与细胞间的信号传递。而在EVs中有一粒径在100nm左右的亚群,被称为外泌体(Exosomes)。外泌体最初被认为是细胞用来排出多余物质的“垃圾车”,后来发现我们都小瞧它了,更多的时候是细胞间的“快递车”,而“垃圾车”只是兼职。更重要的是“快递车”与癌症以及多种疾病的发生、发展都有关。又因为“快递车”独特的结构和丰富的内含物能够使其可用于对疾病的诊断和治疗。

图1 A外泌体参与胞间联系、外泌体结构组成 / B外泌体电镜图

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外泌体与疾病:“有害”外泌体

外泌体的功能不尽相同,有一些外泌体能够促进癌症或是疾病的发生,这类外泌体我们可称之为“有害”外泌体。例如,肿瘤细胞可调节它所分泌外泌体的性质来促进自己的生存或是增殖,一些疾病在环境诱因的作用下使得细胞分泌异常外泌体,进而导致疾病的发生。

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外泌体的应用:液体活检?

由于外泌体的来源、结构和内含物的特性,我们可以从体液中获取外泌体来作为疾病早期诊断的依据和药物治疗效果的评估。外泌体用于液体活检的优势在于其比CTC或循环cfDNA更早诊断出癌症,后两者只有在癌症发展到一定程度后才增多。外泌体还避免了创伤性活检,减轻传统组织活检对患者造成的不适。此外,由于所有体液(血液、尿液、唾液、鼻涕、泪液、胆汁、精液等)均可用作活检的生物材料,能够保证外泌体来源,因此,针对各种疾病(包括癌症)的早期诊断方法将也有望投入实际应用。

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外泌体作为治疗的靶标

随着可用作特定疾病的生物标志物的外泌体研究成果的增多,我们对外泌体如何影响特定疾病病理结果的了解也更加深入。针对于“有害”外泌体,已有研究开发出新的治疗方法。例如,癌细胞为了在体内存活,会比正常细胞分泌出更多的外泌体,这样可以通过减少癌细胞外泌体分泌、选择性去除癌细胞的外泌体或者抑制它们进入受体细胞,都可以用于阻止癌细胞激活。相对于与疾病相关联的“有害”外泌体,有些外泌体是可以抑制癌症和疾病的发生,可称为“有益”外泌体。例如,巨噬细胞和细胞毒性T淋巴细胞(CTL)分泌的外泌体,巨噬细胞控制NK细胞来协调先天免疫系统,而CTL通过抑制参与肿瘤侵袭和转移的基质细胞发挥肿瘤免疫抑制作用。

图2 抑制外泌体参与胞间联系的几种方式 

图3 癌细胞分泌“有害”外泌体的作用 

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基于“有益”外泌体的疗法展望

起作用的“有益”外泌体在体内分布广泛,“有益”外泌体介导的细胞间联系是高度多样化的,控制着各种细胞(包括神经元和胶质细胞)间、免疫细胞之间的通信。此外,间充质基质干细胞(MSC)分泌的外泌体最近成了研究热点,它们对于组织再生至关重要。MSC存在于骨骼、脂肪、软骨、牙髓、脐带组织等组织中,调节免疫机制和机体的抗炎作用。再生医学中使用MSC分泌的外泌体比进行细胞移植具有更低的治疗风险,如术后肺栓塞现象。

图4 恢复“有益”外泌体分泌和功能

图5 外泌体与药物治疗

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总结:外泌体的未来发展趋势

外泌体可作为疾病生物标志物可用于疾病的诊断,也推动了以外泌体为靶标的治疗方法研究或将外泌体本身用作治疗工具的研究。将外泌体用作治疗工具的临床研究正在开展之中,其目的是研究患者自身MSC分泌外泌体或健康捐赠者体内外泌体用于治疗的安全性和有效性。这个趋势下,外泌体用作药物载体有可能变得更加普遍。更全面的了解外泌体功能,促进“有益”外泌体的分泌,抑制“有害”外泌体的分泌,从而实现疾病的预防与治疗。外泌体的分离与鉴定,是研究其功能的基础,下期我们一起来分享外泌体的分离与鉴定技术,敬请期待!

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