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外泌體在生物通訊系統中的作用(中文翻譯版) 版權信息
- ISBN：9787030725097
- 條形碼：9787030725097 ; 978-7-03-072509-7
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
外泌體在生物通訊系統中的作用(中文翻譯版) 內容簡介
本書主要介紹了來自不同實驗室的專業研究人員關于胞外囊泡和外泌體的重要研究，包括它們在生理和病理通迅中的作用，以及在不同生理和病理水平上的治療用途。其中、2章闡述了胞外囊泡的分離方法和特性；第3～5章討論了囊泡在男性和女性生殖及早期胚胎生命中的作用；第6、7章突出了干細胞來源的外泌體的再生能力和治療潛力；第8～12章討論了胞外囊泡在泌尿生殖系統、神經系統、肝臟疾病中的作用，以及干細胞來源的胞外囊泡；第13～16章揭示了囊泡在不同癌癥和轉移中的關鍵作用；第17、18章介紹了治療性囊泡和外泌體的發展趨勢。胞外囊泡在轉化醫學中具有重大應用潛力，特別是作為生物標記物和藥物遞送系統，有望為臨床實踐開發新的治療和診斷工具。
外泌體在生物通訊系統中的作用(中文翻譯版) 目錄
目錄
第1章 胞外囊泡的分離和表征：傳統與現代技術 1
第2章 外泌體及其精細結構的表征 16
第3章 胞外囊泡介導胚胎-母體旁分泌通路 44
第4章 輸卵管來源外泌體和卵丘-卵母細胞復合體的相互作用 58
第5章 外泌體與精子的相互作用 69
第6章 間充質干細胞衍生的外泌體與再生醫學 84
第7章 間充質干細胞衍生外泌體的治療潛力 98
第8章 神經退行性疾病中的外泌體 107
第9章 外泌體microRNA在神經退行性疾病中的差異表達 122
第10章 尿外泌體可作為腎臟疾病生物標志物的可能來源 130
第11章 胞外囊泡作為肝病的潛在治療靶點和生物標志物 146
第12章 胞外囊泡在血液原生動物寄生蟲病中的意義 156
第13章 癌癥細胞來源的外泌體和癌癥轉移 166
第14章 胞外囊泡和整合素：癌癥進展的伙伴 177
第15章 外泌體：前列腺癌的關鍵因素 188
第16章 外泌體microRNA：腫瘤診斷、治療反應和預后的潛在生物標志物 194
第17章 外泌體用于藥物遞送 206
第18章 作為一種高級天然藥物輸送系統的外泌體和支持脂質層 219
彩圖 229
第1章 胞外囊泡的分離和表征：傳統與現代技術 1
第2章 外泌體及其精細結構的表征 16
第3章 胞外囊泡介導胚胎-母體旁分泌通路 44
第4章 輸卵管來源外泌體和卵丘-卵母細胞復合體的相互作用 58
第5章 外泌體與精子的相互作用 69
第6章 間充質干細胞衍生的外泌體與再生醫學 84
第7章 間充質干細胞衍生外泌體的治療潛力 98
第8章 神經退行性疾病中的外泌體 107
第9章 外泌體microRNA在神經退行性疾病中的差異表達 122
第10章 尿外泌體可作為腎臟疾病生物標志物的可能來源 130
第11章 胞外囊泡作為肝病的潛在治療靶點和生物標志物 146
第12章 胞外囊泡在血液原生動物寄生蟲病中的意義 156
第13章 癌癥細胞來源的外泌體和癌癥轉移 166
第14章 胞外囊泡和整合素：癌癥進展的伙伴 177
第15章 外泌體：前列腺癌的關鍵因素 188
第16章 外泌體microRNA：腫瘤診斷、治療反應和預后的潛在生物標志物 194
第17章 外泌體用于藥物遞送 206
第18章 作為一種高級天然藥物輸送系統的外泌體和支持脂質層 219
彩圖 229
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外泌體在生物通訊系統中的作用(中文翻譯版) 節選
第1章 胞外囊泡的分離和表征：傳統與現代技術 Ahmed E. Noreldin，Asmaa F. Khafaga，Rasha A. Barakat 摘要 胞外囊泡（EV）是包含復雜細胞信息的微小膜泡。由于EV在胞間通訊和臨床上的預后癥狀、診斷和治療的作用，近年來EV研究備受關注。在本章中，我們概括了EV分離和表征的已有技術并介紹了這些技術的局限性和發展方向。此外，我們將著重介紹EV分離表征的新型技術及其發展狀況。 關鍵詞 縮略詞 1.1 引言 胞外囊泡（EV）是大多數細胞都能夠分泌的磷脂雙分子層膜泡。由于其在疾病和生理中重要的生物學作用，近幾年，EV成為生物醫學研究領域的熱點（Bank等2015；Colombo等，2014；Quek and Hill，2017）。*近，人們發現EV介導的細胞間通訊在癌癥轉移過程中扮演了重要的角色；一方面，EV擴散到腫瘤微環境后增強了免疫調節、基質重塑和血管生成等一系列反應（Al-Nedawi等，2008；Andreola等，2002；Huber等，2005；Luga等，2012；Skog等，2008）。另一方面，通過增強腫瘤細胞的遷移、增殖、耐化療和上皮-間充質轉化的能力，EV向腫瘤細胞的轉移加劇了腫瘤發生（Au Yeung等，2016；Leca等，2016；Luga等，2012；Richards等，2017）。除此之外，EV也會在腫瘤遠端位點處創造轉移前龕（Alderton，2012；Costa-Silva等，2015；Peinado等，2012；Somasundaram 和Herlyn，2012）。 Chargaff 和West（1946）*早在血液中檢測到了EV，Wolf（1967）將其命名為“血小板灰塵”。后來，研究者們在直腸腺瘤微絨毛細胞提取出了EV，并將其描述為“質膜碎片”（De Broe等，1977）。1983年，Harding等深入研究后發現，囊泡是由質膜與多泡體（MVBs）結合而形成的（Harding等，1983）。在那之后，Raposo和他的同事們報道了從病毒轉化的B淋巴細胞中分離出來的囊泡，具有刺激T細胞反應的能力（Raposo等，1996）。2007年，由于EV中RNA的發現，EV被證明是細胞之間通訊的媒介而因此備受關注（Valadi等，2007）。 EV可以作為各種疾病的潛在生物標志物，這是由于其含有細胞分泌的脂質、核酸和蛋白質等多種物質。鑒于尿液（Duijvesz等，2011）、血液（Caby等，2005）、腦脊液（CSF）（Chen等，2013）、唾液（Yang等，2014）等含EV的液體樣本采集相對方便，可以考慮用EV活檢來替代常規活檢（Wu等，2017）。目前，EV作為一種潛在的生物標志物已經被用于包括癌癥在內許多疾病的研究（Choi，2015；Merchant等，2017；Moon等，2016）。 除了預后和診斷潛力外，EV或脂質體作為靶向治療載體的應用研究也在進行中（Crivelli等，2017；Usman等，2018；van der Meel等，2014）。在臨床上，人間充質干細胞（MSC）源的EV已經證明了它們的治療能力。例如，與僅使用間充質干細胞相比，使用間充質干細胞來源的EV治療急性腎損傷（AKI）的小鼠可以恢復AKI的功能（Bruno等，2009）。此外，產生心肌缺血/再灌注損傷后，使用間充質干細胞來源的EV治療可保護心臟功能（Arslan等，2013）。因此，為了開發利用EV的生物醫學能力，建立一種能夠分析測定EV在樣品中的濃度和分子組成的方法是非常有必要的。 但臨床和生物EV樣本的復雜性和EV的多樣性阻礙了EV分析。根據EV生物起源可以將其家族分為三大類：凋亡小體、微囊泡和外泌體（Raposo和Stoorvo-gel，2013）。外泌體直徑較小（40～100nm），在核內體腔室形成，通過多泡體與質膜結合排出。微囊泡直徑在100～1000nm，由質膜內凹直接產生。凋亡小體的直徑從50nm到5μm不等，經由程序性細胞死亡過程中細胞膜出芽所分泌。EV生物發生和分泌的主要途徑如彩圖1和圖1.1所示。 圖1.1 EV的分泌。外泌體和微囊泡由活細胞自發或者通過激活分泌出來，其中微泡可通過質膜凸起直接分泌，而外泌體則由多泡體形成。此外，凋亡小體由經歷程序性死亡的細胞以膜出芽的方式形成EV*近已被證實具有形態多樣性。科學家通過利用冷凍電子顯微鏡（cryo-EM），在體液樣本中觀測到了不同形態的EV（Hoog和Lotvall，2015）。在人類精液中，約41%的EV為雙囊泡、卵形囊泡、三囊泡、雙特殊囊泡、層狀小體和小管，其余為單囊泡（Hoog和Lotvall，2015）。這些不同形態的EV表明，EV在分類上存在不同的亞群，并且這些亞群可能具有不同的生化特性。由于EV種類繁多，為了解其在生理和病理中的組分和功能，有必要對其進行分類。此外，對各種細胞來源EV的分析方法也在不斷推陳出新。*近，一個多層面的EV精制計劃已經被應用于精準收集特異性EV亞群，方便研究者對EV載體進行深入分析，因此，有關特定EV或基于EV的生物標志物的功能和組分特性也將被人熟知。 本章節主要闡述EV表征和定量新技術的發展，以及這些技術廣闊的發展前景。在本章中，我們盡力向讀者展現目前該研究領域的廣度。首先，我們總結了*常用的EV分離方法，隨后我們對EV表征方法進行了分類。 1.2 分離技術 目前已經相對成熟的EV亞群分離技術主要分為五類，即基于體積的篩選、差異超速離心、聚合物吸附共沉淀、免疫親和捕獲法和微流控技術。不同的EV亞群如圖1.2所示。 1.2.1 基于差速超速離心技術（DUC） DUC是EV分離*常見的方法。在DUC中，顆粒會根據其形狀、大小和密度分級沉淀。將上清液以高離心力進行再次離心，顆粒團就會被分配到相應的介質層中，那么不同的EV組分通過多次離心即可實現分離（Yamashita等，2016）。相應的離心時間取決于溶劑的黏度和粒子的物理特性。此外，在分析體液樣本溶液時，EV顆粒團還包括脂蛋白、粗蛋白和各種懸浮粒子等污染物。在超速離心之后，可以采用密度梯度離心去除雜質。這一套次序流程被喻為EV分選的“黃金標準”（Mateescu等，2017）。但另一方面，密度梯度離心法需要設備成本高昂（50 000～100 000美元）（Aalberts等，2012；Palma等，2012），且對復雜生物樣本進行分析需要花費較多時間（62～90h，Taylor和Shah，2015）。因此，對于設施條件一般的實驗室或者常規醫院，該方法并不適用于大規模的樣本處理（Liga等，2015）。此外，脂蛋白污染、離心導致的EV破碎，以及EV本身的低得率（5%～25%的回收率）（Lamparski等，2002），都限制了該方法在臨床上應用。除此之外，DUC方法會提高濃縮懸浮液中EV的積聚，同時EV也會因反復凍融受損從而導致生物活性改變（Bosch等，2016）。但有報道稱，添加25mmol/L海藻糖可以保護凍融過程中EV的質膜免受損害并減少離心后EV的積聚（Bosch等，2016）。經典的超速離心法如彩圖2和圖1.2中所示。 圖1.2 EV的不同亞群。EV各亞型的體積與釋放途徑大相徑庭。從多泡體中釋放的外泌體，負責運輸蛋白和mRNA用于細胞間的通訊。根據體積不同，外泌體可分為大小外泌體。外泌顆粒（＜50nm）負責運輸代謝相關蛋白。細胞微泡比外泌體略大，可以支持細胞間通訊。而從癌細胞中出芽形成的致癌外泌體則是一類較大的胞外囊泡，可以幫助腫瘤細胞入侵機體。遷移體是在細胞遷移后形成的，目前功能尚未可知 1.2.2 基于體積尺寸的篩選技術 基于體積尺寸的篩選技術，例如超濾法和體積排阻層析（size-exclusion chro-matography，SEC）會根據EV的體積大小對其進行分離。在超濾法中，一種已知大小的膜只允許少量種類的粒子顆粒通過。相較而言，超濾法比超速離心法速度快，但后者操作簡便，不需要特殊的試劑和設備。另一方面，由于大囊泡的溶解和剪切力引起的囊泡變形，蛋白質污染和生物活性較低等是難以避免的。此外，由于和質膜連接，分離過程中產生的EV損耗也可能會影響下游分析的結果（Batrakova和Kim，2015）。SEC是另一個根據EV形態大小進行的分離技術。SEC中含有孔洞的固定相會根據EV大小將其分離。 1.2.3 基于免疫親和捕獲法 免疫親和捕獲法是先使用磁珠或者分子底物捕獲EV，將目標分子固定在其表面，然后使用特定的洗脫液回收。已知EV包含不同的膜標志物。而一個優良的免疫選擇生物標志物的標準是能夠專一結合EV表面并且不會與其他標志物共溶于相同的洗脫液。少量樣本采用免疫親和法得到的結果與超速離心相似。然而，由于EV表面標志物與捕獲分子之間特異性、高效性和親和性使得這種技術比超速離心法更為有效（Tauro等，2012）。 1.2.4 基于聚合物沉淀 添加聚乙二醇（PEG）等聚合物可以改變EV的分散性或溶解性，進而將其從體液樣本中分離出來。PEG一般用于分離病毒。加入PEG沉淀后采用低速離心即可得到EV沉淀。因此，聚合物沉淀技術不需要任何特殊設備并且易于分離，這種技術也因此可用于臨床和大規模制備（Batrakova和Kim，2015）。但是，殘留的聚合物及其他雜蛋白會污染分離后的產物（Taylor和Shah，2015）。為了減少污染，必須進行分離前后的純化步驟。分離前主要去除像脂蛋白這樣的亞細胞顆粒，而分離后則利用脫鹽柱（如Sephadex G-25）去除剩余的聚合物（Taylor和Shah，2015）。 1.2.5 微流控技術 微流控技術的迅速發展為EV的分離提供了一種新的探索。基于EV的生化和物理特性，微流控系統可以實現小規模EV的高效分離。在臨床上，利用微流控技術開發了一種新的EV檢測方法。與傳統方法相比，這種技術所需要的樣本數量更少，靈敏度更高，速度更快。之前微流體免疫親和技術已被報道用于EV分選（He等，2014；Kanwar等，2014）。從捕獲的EV中提取的RNA的濃度和質量足以用于芯片分析或聚合酶鏈反應（PCR）。然而免疫親和法只能分離出具有特定表面蛋白的EV（Liga等，2015），而帶有微流控裝置的多孔聚合物篩網可以在沒有免疫選擇性的情況下收集EV。 采用電泳過濾可以減少污染、EV聚合和孔隙堵塞。微流控裝置由于裝置較小，因此可以使用一個很低的電壓。Wang等報道了一種利用纖毛納米絲微柱層析結構，該結構可以基于脂質體體積大小對其進行靶向吸附（Wang等，2013）。吸附后的硅膠納米線在磷酸鹽緩沖液（PBS）中過夜浸泡溶解可以釋放靶向吸附顆粒。*近，非對稱流場流分餾（AF4）技術也被報道應用于對聚合物、納米粒子、EV和蛋白質進行表征和分類（Gigault等，2014）。在AF4中，通過層面切向流將樣品引入平面通道，然后通過橫向流將樣品按照擴散系數進行分組收集。然而，大多數分選技術仍然需要更多諸如核酸提取或樣品制備這樣的非芯片操作。 1.3 胞外囊泡的特征 為了對微囊泡、凋亡小體和外泌體等不同大小的EV進行分類研究，研究者們
外泌體在生物通訊系統中的作用(中文翻譯版) 作者簡介
費薩爾·A.扎赫拉尼（Faisal A.Alzahrani），沙特阿拉伯阿卜杜勒大學國王學院分子生物學副教授，他在班戈大學西北癌癥研究中心獲得醫學科學博士學位，主要研究癌癥干細胞和干細胞中基因組維持的機制。之后，他加入大學任教，組建了自己的團隊和實驗室，并被任命為干細胞科副主任。Alzahrani博士隨后將他的研究重點放在干細胞衍生的外泌體及其治療應用上。在英國阿斯頓醫學院擔任客座講師期間，他對轉化研究更感興趣，并加入MirZyme Therapeutics擔任中東和北非地區副總裁。
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