外泌體應用的核心-外泌體的異質性

間充質干細胞、免疫細胞、外泌體源頭實驗室
細胞外囊泡(EVs)的主要兩大類為核外顆粒(Ectosomes)和外泌體(Exosomes)。核外顆粒體是從質膜脫離的外出芽小泡,包括直徑在 ~50 nm-1 μm 的微泡、微粒和大囊泡。外泌體是細胞核內體途徑起源的、直徑在 ~40-160
nm (平均 100 nm) 的囊泡。

外泌體應用的核心-外泌體的異質性

↑圖:外泌體的生成過程

外泌體的生物生成過程,由細胞質膜內陷將一些細胞外成分和細胞膜蛋白包裹在一起,形成早期內涵體(ESEs),這些ESEs可以與其他細胞器發生物質交換,或者不同ESEs之間融合形成晚期內涵體(LSEs),進一步形成細胞內多膜體(MVBs),其中會包含許多腔內囊泡(ILVs),這些ILVs將來就可能會被釋放成為外泌體。細胞形成MVBs后可能會通過與自噬體或溶酶體融合而被降解,也可能通過與質膜融合,釋放其中的物質,包括ILVs,這些ILVs就是最終形成的外泌體。

外泌體的異質性主要包括了它們的大小、成分(含量)、對受體細胞的功能影響和來源細胞,這些異質性對外泌體應用具有重大的影響。

外泌體應用的核心-外泌體的異質性

↑圖:外泌體的異質性
外泌體大小異質性:大小不等可能是由于細胞內多膜體(MVB)的限制膜不均勻內陷,導致液體和固體的總含量不同,或包括其他EVs的分離方法。應用EVs的精細分離方法顯示,外泌體可能包含由不同大小范圍定義的亞群體。大小的異質性也會導致外泌體含量的不同。
外泌體成分異質性:細胞的微環境和固有生物學可能影響外泌體及其生物學標記物的含量。外泌體可以包含膜蛋白、細胞質蛋白和核蛋白、細胞外基質蛋白、代謝物和核酸,即mRNA、非編碼RNA和DNA。盡管外泌體載物分析需要大量純化的外泌體,但并不是所有的外泌體都包含相同豐度的特定載物,如觀察到的,miRNA外泌體。EV的蛋白質組學分析揭示了外泌體的標記異質性,提醒了它們在使用標記確定的純化方法進行實驗設計時的效用。盡管如此,乳腺癌細胞及其外泌體的蛋白質組可以顯示起源細胞是上皮樣還是間充質樣,不同的蛋白質和核酸在外泌體中富集于它們的起源細胞,這表明一種與外泌體生物發生和/或內容承載相關的特定蛋白質分選機制。
外泌體功能異質性:由于細胞表面受體的表達不同,外泌體對受體細胞的作用也不同,這種功能異質性可以導致不同靶細胞類型中的一組外泌體誘導細胞存活,另一組誘導細胞凋亡,另一組誘導免疫調節等。
外泌體來源異質性:外泌體異質性也可以基于外泌體起源的器官和組織,包括它們是否來自癌細胞,這賦予它們獨特的特性,如對某些器官的趨向性和被特定細胞類型的吸收。所有這些特征的結合將有可能產生更高層次的復雜性和異質性的外泌體。

外泌體應用的核心-外泌體的異質性

外泌體在體內的細胞間轉運系統間具有多種功能,它們攜帶核酸、蛋白質、脂質和代謝物。它們是健康和疾病中近距離和遠距離細胞間通訊的媒介,影響細胞生物學的各個方面,外泌體的異質性也往往決定了其功能特征。

參考文獻:

Raghu Kalluri and Valerie S. LeBleu.?The biology, function, and biomedical applications of exosomes.?Science 367 (6478), eaau6977.DOI: 10.1126/science.aau6977

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