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【外泌體科普】4個方面快速了解外泌體

外泌體極易穿過微小血管和各種病理細胞膜,已分別在疾病診斷檢測、治療、藥物遞送等方面展現出巨大的應用潛力,并成為近年來新興的熱門研究賽道。在這里,我們通過最基礎的4個方面對外泌體進行介紹,帶大家了解外泌體的結構組成,生物學效應、應用領域等。 01 什么是外泌體 外泌體是細胞外囊泡(EVs)中的一類,一般直徑大小在30-150nm,人體中幾乎所有類型的細胞都能產生外泌體,它廣泛存在于組織細胞間隙及體液中。(細胞外囊泡是由細胞釋放的各種具有膜結構的囊泡結構統稱,根據不同的大小、合成方式、生物學性質,細胞外囊泡又分為了多種不同的亞型,外泌體便是其中一種。) 02 外泌體的產生過程及內含物 外泌體先經過細胞膜內陷,在細胞內完成包裝過程后再被釋放到細胞外。這個過程使外泌體攜帶了與遺傳信息表達相關的RNA、蛋白質、以及少部分的DNA,因此通過外泌體的轉移能夠實現細胞間的物質運輸和信息傳遞。而外泌體的結構也十分穩定,可以包裹的內容物也非常豐富。 圖片 圖:外泌體的結構與包含物 外泌體包裹攜帶RNA,DNA,蛋白質、脂質等多種信號分子,其表面膜上還有豐富的抗原表達。但是不同細胞分泌的外泌體不管在數量上還是在內含物中都具有很大的差異性,這也決定了每種外泌體所行使的具體功能不一樣。 圖片 外泌體示意圖 03 外泌體如何發揮生物學效應 外泌體由細胞分泌釋放出來后,在血液等體液內傳播,最后又可被其他細胞吞噬,是細胞間通訊的重要介質。 外泌體可以通過多種方式發揮其生物學效應:通過外泌體表面蛋白或者有生物活性的脂質配體與受體細胞的表面受體結合,調控下游信號轉導;與受體細胞的細胞膜融合,將功能性內容物(轉錄因子,致癌基因,調節性非編碼RNA,mRNA,感染性分子等)導入受體細胞,調控其功能。受體細胞通過胞飲或者吞噬作用將外泌體吸收,外泌體內容物在受體細胞中釋放,從而影響受體細胞的功能。 圖片 外泌體生成過程及發揮作用的方式 04 外泌體的應用 外泌體在醫療領域有著巨大應用前景,主要包括疾病診斷、治療和藥物遞送三個方面。 圖片 外泌體應用場景——A:診斷檢測、B:治療疾病、C:藥物遞送 01 外泌體作為檢測試劑 外泌體檢測是近幾年逐步興起的方向,外泌體從活體細胞分泌出來,可以攜帶多種DNA、RNA和蛋白多種成分,在患者血液、尿液、腹水胸水等體液中廣泛存在,且能夠在低溫條件下穩定保存。所以通過外泌體獲取攜帶足夠的生物信息相對容易,通過攜帶腫瘤早期標志物的信息,進而提供早期的診斷機會。 圖片 02 外泌體作為疾病療法 外泌體介導的細胞通訊比旁分泌信號和內分泌信號等具有優勢,因為每個外泌體可能傳遞不止一條信息,并在基因表達的不同階段發揮調節作用。 以最具應用前景的干細胞外泌體為例,干細胞外泌體介導的細胞通訊參與了許多生理過程,包括免疫調節、腫瘤進展、組織再生、重編程、分化、端粒功能和衰老。也因此被應用到諸如心血管疾病、皮膚疾病、糖尿病、骨關節炎等多種與衰老相關的疾病治療研究中。 圖片 03 外泌體作為遞送載體 外泌體載藥治療也是正在探索的方向,它可以向腫瘤細胞運送組分,影響腫瘤的進展、轉移和耐藥等行為,也可以將外泌體作為藥物遞送的媒介,為其構建靶向性,使其用于遞送治療劑,從而擴展現有精準治療的給藥方式。 由于外泌體是天然存在的分泌性囊泡,它們在體內普遍存在,進而推斷出在體內的耐受性良好。另外,外泌體固有的歸巢能力(指自動遷移到受損部分的能力)暗示了它們在藥物遞送過程中的潛在效力。而且外泌體表上有很多粘附蛋白,在基因治療領域中成為潛在載體,納米尺寸和柔韌性使它們能夠跨越主要的生物屏障,比如血腦屏障(BBB)等。因此外泌體是最好的藥物傳遞系統選擇之一,具極大的應用潛力。 外泌體發揮生物學效應的主要機制包括以下三點: 通過外泌體表面蛋白或者有生物活性的脂質配體與受體細胞的表面受體結合,實現信號轉導; 受體細胞通過內吞作用將外泌體吸收,外泌體進入細胞內后再釋放內容物,實現對受體細胞的調控; 外泌體與受體細胞的細胞膜直接融合,并將攜帶的內容物(mRNA、miRNA、蛋白質等)直接導入受體細胞,實現受體細胞的調控。 圖片 目前已經有一些生物技術與制藥公司開始在再生醫學領域中研究治療性外泌體的商業應用??傮w而言,外泌體的研究是一個非常活躍的研究領域。相信隨著外泌體相關技術更加成熟,外泌體一定能給我們帶來更多驚喜。

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