初識外泌體:從“清除細胞廢物的垃圾袋”成長為“科學網紅”

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  生物體內所有細胞都是通過直接接觸或者由細胞因子、趨化因子等分泌蛋白介導進行信息傳遞。近年來,作為擔任這種細胞間信息傳遞的新因子,細胞外囊泡(extracellularvesicles,EVs)受到了大家的關注。科學家發現,EVs是由細胞分泌的具有磷脂雙分子層結構的囊泡,能夠通過其攜帶的生物大分子(蛋白質、RNA、DNA及細胞因子)調節受體細胞的生物學特性,參與細胞的生理和病理過程[1,2]。根據其生物學表型主要分為3種類型:微泡、凋亡小體和外泌體。微泡是由直接向外的細胞膜出芽形成,凋亡小體是由凋亡細胞膜裂解的碎片構成,外泌體則起源于細胞的內吞過程。外泌體在過去30年中對細胞生物學發展具有著革命性貢獻。外泌體通過調節細胞與細胞之間的各種生物過程,已成為細胞間通訊的關鍵介質,由于其獨特的結構及生物特性,引起學者們廣泛關注。


  外泌體的結構及生物學特性


  外泌體是EVs一個重要的亞群,最早可追溯到1983年,由Johnstone等[3]在研究網織紅細胞分化形成成熟紅細胞的過程中提出,并于1987年在超速離心下正式得到這種囊泡,命名為外泌體,是由細胞內多泡體與細胞膜融合而釋放到細胞外、直徑40nm-100nm、密度1.13g/mL-1.19g/mL的膜性囊泡狀小體[4]。形態呈扁形或球形小體,有些為杯狀;在體液中以球形為主。腫瘤細胞中過度表達的某些蛋白質在外泌體中也可能會出現,根據不同的細胞來源,外泌體可表達獨特的生物蛋白[5],腫瘤細胞外泌體(tumorderivedexosomes,Tex)攜帶大量的mRNA及微小RNA(microRNA,miRNA),在腫瘤發生發展過程中發揮重要作用。外泌體中DNA的相關報道較少。


  外泌體最初被認為是一種用來清除細胞中廢物的“垃圾袋”,在生理及病理狀態下,可以由各種細胞包括免疫細胞干細胞及腫瘤細胞主動分泌到細胞外,并可將源自“母體”細胞的大量生物分子運載至其他細胞,與腫瘤的發病機制密切相關。其生物學特性包括:第一,由于其體積微小,能夠避開單核巨噬細胞對其的吞噬,且能穿過血管壁到細胞外基質,因而廣泛存在于人體各種體液中,包括血液、唾液、尿液、腦脊液及胸腹水;其次,由于其具有磷脂雙分子層結構,生物學相對穩定,難于降解。外泌體與靶細胞間的信息傳遞主要通過3條途徑實現:受體-配體相互作用;質膜直接融合;吞噬作用內吞。腫瘤細胞較正常細胞分泌更多外泌體,分析Tex成分可以反應其“母體”細胞的分化及功能狀態,其大小及表面蛋白具有高度異質性,即使是由同一個細胞分泌,因為不同分化狀態,Tex成分亦可不同,這種獨特的分子特征用于與不同腫瘤及正常細胞的鑒別。由于外泌體在腫瘤微環境中的細胞間通訊作用,對于腫瘤的發生、發展、轉移、免疫逃避及耐藥性等均發揮重要作用。

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