來自美國頂尖公立大學(xué)北卡羅來納大學(xué)教堂山分校（University of North Carolina at Chapel Hill，簡稱:UNC）的科學(xué)家們，利用全自動Digital Western Blot系統(tǒng)，對不同細(xì)胞來源的細(xì)胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）進(jìn)行蛋白表征，探索不同細(xì)胞來源的EVs作為治療神經(jīng)退行性疾病藥物遞送系統(tǒng)的可能性，相應(yīng)結(jié)果發(fā)表在Advanced NanoBiomed Research (IF: 13.052)。
 

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EVs簡介

EVs的命名和分類

細(xì)胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）是由細(xì)胞釋放的各種具有膜結(jié)構(gòu)的囊泡結(jié)構(gòu)統(tǒng)稱。EVs根據(jù)其來源（細(xì)胞類型）、大小、形態(tài)和載荷分為：微泡（microvesicles）、外泌體（exosomes）、凋亡小體（apoptotic bodies）和癌小體（oncosomes）。目前作為藥物遞送系統(tǒng)研究最多是微泡和外泌體。EVs通過質(zhì)膜出芽形成的稱為微囊泡（microvesicles）；多囊泡內(nèi)體(Multivesicular Endosomes，MVEs)與質(zhì)膜融合后，釋放的腔內(nèi)囊泡（Intraluminal vesicles，ILVs)稱為外泌體（exosomes）。

EVs作為藥物遞送系統(tǒng)的優(yōu)勢

EVs具有：

A)能夠穿過各種生物屏障，包括組織屏障或質(zhì)膜，并通過endosomal運(yùn)送載荷；

B)利用內(nèi)源性細(xì)胞機(jī)制，在細(xì)胞核內(nèi)生產(chǎn)或裝配成相應(yīng)的載荷物，然后裝載到多泡體（Multivesicular Bodies，MVBs）或質(zhì)膜，并最終以EVs形式釋放到細(xì)胞外；

C)在脾臟和肝臟中具有較低的毒性，并且具有較低的免疫原性。

因此EVs已作為脂質(zhì)體（Liposome）、納米顆粒的生物替代品，進(jìn)入了藥物遞送領(lǐng)域，用于治療各種疾病，包括癌癥、神經(jīng)系統(tǒng)疾病（阿爾茨海默病、帕金森病、中風(fēng)）、傳染病（腦膜炎、人類免疫缺陷病毒（HIV）和HIV相關(guān)癡呆）、炎癥性關(guān)節(jié)炎、以及自身免疫和心血管疾病（動脈粥樣硬化和心臟病等）。

受體細(xì)胞攝入EVs的過程和機(jī)制

EVs可以通過多種途徑被內(nèi)化，內(nèi)化會將外源性EVs靶向典型的內(nèi)體通路，從而到達(dá)多囊泡內(nèi)體(MVEs)。EVs停靠在MVEs的質(zhì)膜上，通過膜融合將其內(nèi)容物釋放到受體細(xì)胞中。同時(shí)EVs也可以直接與受體細(xì)胞膜融合，將內(nèi)容物釋放到受體細(xì)胞中。EVs還可以通過細(xì)胞表面的整合素（Integrins）-細(xì)胞粘附分子（ICAM）的結(jié)合或抗原呈遞等方式，對受體細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞信號通路的調(diào)節(jié)或免疫調(diào)節(jié)。

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研究內(nèi)容

細(xì)胞外囊泡(EVs)將納米顆粒大小與跨越生物屏障的非凡能力、低免疫原性和毒性特征相結(jié)合，成為了一類有前途的藥物遞送系統(tǒng)。因此如何成功應(yīng)用這種輸送生物化合物的自然方式，需要深入了解EV從其母細(xì)胞繼承的內(nèi)在特性。因此本文評估了不同來源的細(xì)胞釋放的EVs，利用其將藥物輸送到大腦，來治療神經(jīng)退行性疾病。本文通過一些檢測方法對原代巨噬細(xì)胞(mEV)、神經(jīng)元(nEV)和星形膠質(zhì)細(xì)胞(aEV)分泌的EV的形態(tài)、大小、zeta電位、表面蛋白進(jìn)行鑒定和分析。結(jié)果顯示與nEVs和aEVs相比，mEVs顯示出對炎性組織更高水平的粘附性和靶向性。同時(shí)，在帕金森病轉(zhuǎn)基因小鼠模型中，mEVs的大腦積累水平明顯高于nEVs和aEVs。因此，mEVs被認(rèn)為是最有前途的將藥物輸送到大腦的納米載體系統(tǒng)。

全自動Digital WB表征EVs膜蛋白揭示mEVs高粘附和靶向炎癥組織能力

HP90（HSP90）：熱休克蛋白，EVs表面特異性marker；

TSG101：四跨膜蛋白，EVs表面特異性marker；

Integrin α：整合素α，EVs表面特異性marker；

CD11b：屬于Integrin β2家族，通常在白細(xì)胞（如巨噬細(xì)胞）表面表達(dá)；

CD9：四跨膜蛋白，EVs表面特異性marker。

研究結(jié)果：本文利用利用全自動Digital Western Blot技術(shù)，對不同來源的EVs膜蛋白進(jìn)行表征，結(jié)果顯示與nEVs和aEVs相比，mEVs顯示出最高水平的四跨膜蛋白和整合素的表達(dá)，表明mEVs對炎性組織的粘附性和靶向性更高。在帕金森病轉(zhuǎn)基因小鼠模型中也得到了相同結(jié)論。證實(shí)mEVs對比nEVs和aEVs而言，是能將藥物遞送到大腦的更有前途的一種納米載體系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)：

1. Extracellular Vesicles as Drug Delivery System for the Treatment of Neurodegenerative Disorders: Optimization of the Cell Source.

2.Shedding light on the cell biology of extracellular vesicles.

3.Extracellular Vesicles as Drug Delivery Vehicles to the Central Nervous System.

4.Extracellular vesicles as drug delivery systems: Why and how?

5.β2 integrins As Regulators of Dendritic Cell, Monocyte, and Macrophage Function.