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Nature子刊:不止是外泌体,细胞中还含有超级颗粒

时间:2021-12-15 00:00:00 来源:网络整理

美国范德比尔特大学医学中心的研究人员近日发现了一种从细胞中释放出来的纳米颗粒。这种“supermere(超级颗粒)”包含了与多种癌症、心血管疾病、阿尔茨海默病甚至COVID-19相关的酶、蛋白质和RNA。

这项成果发表在《Nature Cell Biology》杂志上,有望帮助人们理解细胞外囊泡和纳米颗粒在细胞间传递重要化学“信息”中所扮演的角色。通过深入分析supermere,人们也许能发现新的生物标志物和治疗靶点。

通讯作者、范德比尔特大学医学中心的Robert Coffey教授表示:“我们已经确定了癌症及其他多种疾病状态的多个生物标志物和治疗靶点,这些都是supermere的货物。现在还要做的就是弄清楚这些物质是如何释放的。”

Robert Coffey教授是著名的肠道肿瘤专家,因其对结直肠癌的研究而享誉国际。他的团队目前正在探索,看看检测和靶向血液中癌症特异性的纳米颗粒是否能实现更早的诊断和更有效的治疗。

2019年,Coffey实验室的一名研究人员Dennis Jeppesen博士采用先进的技术分离出细胞外囊泡,称为外泌体(exosomes)。同年,另一名研究人员Qin Zhang博士利用超速离心技术设计出一种简单的方法,分离出一种无包被的纳米颗粒,称为外泌颗粒(exomere)。

在最新的研究中,Zhang博士使用分离外泌颗粒后留下的上清液,继续以更高转速和更长时间离心。结果再次获得了纳米颗粒沉淀,研究人员将其命名为supermere(supernatant of exomeres)。“它们超级有趣,”Coffey打趣道,“因为它们含有许多以往被认为存在于外泌体中的货物。”

研究人员报告称,supermere在形态上与外泌颗粒不同,与小的细胞外囊泡和外泌颗粒相比,其在体内的吸收显著增加。同时,supermere的蛋白质和RNA组成也不同于细胞外囊泡和外泌颗粒。

一方面,supermere携带了细胞释放的大部分细胞外RNA,这些RNA存在于血液中。另一方面,癌症来源的supermere也可以将耐药性“转移”到肿瘤细胞,这可能是通过它们传递的RNA货物。

研究人员发现,supermere是TGFBI的重要载体,TGFBI蛋白是一种由转化生长因子β诱导的分泌蛋白,与癌症相关联。他们指出,TGFBI可能是结直肠癌患者液体活检中一个有用的生物标志物。

它们还携带ACE2,这是一种在心血管疾病中发挥作用的细胞表面受体,也是新冠病毒SARS-CoV-2的靶点。这就提出了一种可能性,也就是supermere携带的ACE2可作为“诱饵”与病毒结合,以防止感染。

另一个潜在的重要货物是App,这是一种与阿尔茨海默病进展有关的β淀粉样前体蛋白。supermere可以穿过血脑屏障,这表明他们的分析可以改善疾病的早期诊断,甚至有可能实现靶向治疗。

总的来说,这项研究确定了一种独特的功能性纳米颗粒,其中充满了潜在的生物标志物及许多人类疾病的治疗靶点。这些发现对癌症、心血管疾病、阿尔茨海默病甚至新冠肺炎都具有重大意义。

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Zhang, Q., Jeppesen, D.K., Higginbotham, J.N. et al. Supermeres are functional extracellular nanoparticles replete with disease biomarkers and therapeutic targets. Nat Cell Biol (2021). https://doi.org/10.1038/s41556-021-00805-8


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