外泌体研究者们对Théry C这个名字应该都不陌生,没错她就是建立外泌体提取分离鉴定金标准的外泌体泰斗(Théry et al, 2006)。近日,Théry C在Cell发表了一篇综述,文中着重讨论了EV对癌症转移作用的最新发现,今天锐博小编给大家带来这篇文章的解读。
Exosomes还是EV?
Théry C作为外泌体之母,一直执着于 "exosomes"一词的正确使用方式。早前她就提出过 (Théry, et al. 2014),应该是 "exosomes“而不是 ”exosome",因为后者含有另一个与外泌体截然不同的含义:外切酶体复合物,具有RNase活性。
最近这些关于癌症的文章中经常使用 “exosomes”一词。现在最普及的exosomes提取步骤是传统的差速超离、220nm过滤或试剂盒,提取产物若没有进一步证明它的细胞内来源, 应定义为混合的小EV——Extracellular Vesicles,即胞外囊泡。(编者按:来自多泡内体或MVB的才是exosomes,这一点可以通过检测囊泡是否含内体标志蛋白证明,如CD63)。 因此,这些exosomes的功能可能是广义EV的,也可能是真正的exosomes的。于是Théry C在她的综述中使用广义的EV指没有专门鉴定过大小的囊泡,使用小EV指小于200nm的小囊泡。
EV帮助癌细胞长出“腿”?
1. 肿瘤来源的EV对受体细胞有不同的作用。在原发性肿瘤位点(见上图左),EV能稳定细胞突起,增强癌细胞运动能力:通过细胞外基质 (Extracellular matrix,ECM)货物沉积,能促进高效而定向的持续迁移(Persistent migration),例如含有纤连蛋白(Fibronectin)的小EV。
2. 包含金属蛋白酶(Metalloproteinases)的EV也可以直接参与ECM重构(Remodeling),使特化的细胞突起具有降解能力,也就是侵入性伪足(Invadopodia)。ECM重构帮助肿瘤细胞在组织之间迁移。
3. EV还可以促进前肿瘤基质细胞的分化或募集[纤维母细胞(Fibroblasts)和骨髓来源细胞(Bonemarrow-derived cells,BMDC)]。反过来,周围纤维母细胞分泌的EV复杂的相互作用可以增强肿瘤细胞迁移能力及耐药性。
4. 此外,小EV还能进入循环,从原发肿瘤到达远端位点(见上图右)。小EV的货物能增加血管通透性,EV可以进入远端组织,诱导ECM重构、募集BMDC以及后来的肿瘤细胞,制造转移前微环境(Pre-metastatic niche)。
体内分析EV转移的方法
最近新的分泌细胞遗传修饰的方法,能将标签添加到分泌的EV里,这样我们就可以看到体内EV转移到受体细胞的情况。
I. 将荧光蛋白遗传融合到棕榈酰化(Palmitoylation)序列,标记全细胞膜,通过mRNA的新荧光我们可以跟踪结合或内化了EV的细胞
II. 膜结合荧光素酶蛋白可以分析体内远端生物发光细胞,这样就能捕获结合EV的荧光素酶蛋白或荧光素酶mRNA
III. 想证明EV的mRNA的存在,可以使用CRE重组酶。内源的CRE核定位会使分泌的EV没有蛋白,但是有mRNA。含有CRE mRNA的EV带着荧光或酶报告基因到达细胞,只会在DNA重组后表达,那么STOP信号的缺失可通过荧光或比色变化检测。
EV帮助小RNA转运?
miRNA分泌进小EV,运输进靶细胞并发挥功能,直接调控mRNA靶标,是目前EV领域,特别是癌症EV,最受关注的课题之一。这个想法最早是在EB病 毒感染的细胞上证明的(Pegtel et al, 2010),它分泌的小EV转运病毒miRNA到邻近未感染的细胞,抑制病毒的靶基因。按着这个思路,数个课题组也在近期报道在肿瘤微环境中EV参与已知 的miRNA分泌,并与肿瘤转移相关。
实际上,除了EV包裹的miRNA,miRNA起的作用也有可能是其他EV组分在靶细胞表达内源miRNA引起的。想排除这个机制也很简单,只要受体细胞 是无法表达此miRNA的就可以,例如转运的miRNA是外源基因组编码的,如病毒的 (Pegtel et al, 2010) 或寄生虫的 (Buck et al, 2014),又或者受体细胞是小鼠的,并没有所研究的miRNA (Alexander et al, 2015)。但是在癌症研究方面目前还没考虑到这个问题,exosomes研究领域需要一套更明确的control,所以Théry C认为癌症的EV参与miRNA转运是一个令人振奋的课题,各位研究者可尝试给出更严谨的结果。Théry C还提到,父母可以通过EV转运信息影响后代也是一个非常有潜力而有趣的课题。
EV与免疫
最近报道发现肿瘤微环境中EV的RNA有着一段特殊的序列(Boelenset al, 2014):它带有5'-triphosphate末端,通过RIG-I感应器被受体细胞基质识别,诱导干扰素应答,跟病毒感染类似。这种应答也参与癌症 细胞对放疗或化疗的应答。此发现是小EV与包膜病毒相似的又一证据,同时也带来了新的问题:是何种表面分子协助受体细胞膜融合RNA或小分子内含物到细胞 质呢?抑或是其他机制促使的,如EV膜和受体细胞的膜之间形成通道?这个问题有待探索。
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原文:Tkach M, et al. Communication by Extracellular Vesicles: Where We Are and Where We Need to Go. Cell. 2016 Mar 10;164(6):1226-32