液是什么?

液是一类细胞衍生的细胞外囊泡的endosomal起源,通常30 - 150 nm直径最小的类型的细胞外囊泡。¹由脂质双分子层包膜液被释放到细胞外环境中包含复杂的货物内容来源于原始细胞,包括蛋白质、脂质、mRNA, microrna和DNA。²液是由他们是如何形成的——通过融合胞外分泌多泡体进入细胞外空间。

多泡体*中独特的细胞器内吞作用的通路作为中间体在早期和晚期核内体之间。³多泡体的主要功能是分离的组件将从那些回收其他地方会被溶酶体降解。⁴中积累的囊泡多泡体分为管腔内的囊泡在细胞质中- - - - - -并从细胞释放时液。

令人困惑的是,在文献中有不一致;虽然一些来源区分多泡体和核内体后期,其他人使用这两个互换。

为什么他们的兴趣和他们有什么角色?

液一般感兴趣他们的角色在细胞生物学,和潜在的治疗和诊断应用程序。最初认为液只是细胞废物,然而其功能现在超越垃圾清除。液代表小说模式的细胞通讯和生物过程的光谱,在健康和疾病。²

液的主要机制之一被认为对他们的影响是通过exosome-associated RNA转移到受体细胞,影响蛋白质机械。越来越多的证据支持这一点,如完整的识别和功能性exosomal RNA在受体细胞和某些RNA结合蛋白有可能被认定为球员在转会目标细胞的RNA。^5、6小分子核糖核酸和长非编码rna由液穿梭,改变基因表达,蛋白质(如热休克蛋白、细胞骨架蛋白、黏附分子,膜转运体和融合蛋白)可以直接影响靶细胞。^7、8

液已经被描述为健康和疾病的使者。时必不可少的正常生理条件下,他们也采取行动,加强细胞疾病状态下的压力和伤害。²

他们是如何生成的?

多泡体是一个专业的子集包含膜结合的核内体管腔内的囊泡。管腔内的囊泡是液的前兆,并形成由萌芽到多泡体的内腔。大多数管腔内的囊泡与溶酶体融合为随后的退化,而另一些则释放到细胞外空间。^9、10的管腔内的囊泡分泌到细胞外空间成为液。这个版本发生在多泡体与质膜的融合。

的形成和降解液。

这是一个活跃的研究领域,目前尚不清楚如何规范外来体释放。然而,最近的进步成像协议允许外来体在高时空分辨率可视化发布事件。¹¹

他们在疾病中扮演什么样的角色?

液已经涉及各种各样的条件包括神经退行性疾病、癌症、肝病和心脏衰竭。像其他微泡,液的功能可能取决于他们携带的货物,这是依赖于他们的细胞类型。¹²研究人员研究了液疾病通过一系列方法,包括:

• 隔离液培养细胞,观察其效果在不同的细胞培养研究
• 比较各健康和患病biofluids液
• 阻止外来体分泌和观察变化

在癌症、液有多个角色在转移性传播、耐药性和血管生成。具体来说,液可以改变细胞外基质为肿瘤细胞迁移创造空间。^13、14一些研究还表明,液可以增加迁移,癌细胞的入侵和分泌影响与肿瘤抑制基因和细胞外基质退化。^15日16

通过一般细胞相声,exosomal microrna lncRNA影响肺部疾病的进展,包括慢性阻塞性肺疾病(COPD)、哮喘、肺结核和间质性肺疾病。压力如氧化剂接触会影响液的分泌和货物,进而影响炎症反应。¹⁷改变exosomal档案在患病的州也暗示作用等许多其他条件液在神经退行性疾病和精神疾病。^18、19

细胞暴露于细菌释放液像诱饵毒素,暗示在感染的保护作用。^20.在神经元电路的发展,和许多其他系统,exosomal信号可能是一笔重叠,有时反对信号网络。²¹

他们怎么能被用于诊断?

液可以作为潜在的生物标记物,其内容是分子特征的原始细胞。由于脂质双分子层,exosomal内容相对稳定和防止外部蛋白酶等酶,使他们有吸引力的诊断工具。越来越多的报道,概要文件的exosomal microrna和lncRNA不同患者的某些病态,而健康的人。¹⁷因此,exosome-based诊断测试正在进行癌症的早期发现,糖尿病和其他疾病。^22、23

许多exosomal蛋白质、核酸和脂类被探索潜在的临床相关的生物标志物。²⁴磷酸化蛋白是有前途的生物标记物,可以分开exosomal样本甚至五年后在冰箱里²⁵,而exosomal microRNA似乎也非常稳定。²⁶液也很容易,因为他们出现在一系列biofluids(包括血液、尿液、唾液、眼泪、腹水、精液、初乳,母乳,羊水和脑脊液),为液体活检创造很多机会。

液的治疗应用

液正在追求的一个潜在的治疗应用数组。而外部修改囊泡受到毒性和快速的间隙,自然形成的囊泡的膜具有更好的耐受性,提供低免疫原性和细胞外液的高弹性。²⁷这些“naturally-equipped”nanovesicles可以治疗目标或工程作为药物输送系统。

液熊表面分子,让他们针对受体细胞,提供他们的负载。这可以用于目标病变的组织或器官。²⁷液可能穿过血脑屏障,至少在某些情况下²⁸和可以用来提供一个数组的疗法,包括小分子RNA治疗,蛋白质、病毒基因治疗和CRISPR基因编辑。

不同的方法创建药物微液包括²⁷:

• 将药物纳入液纯化从供体细胞
• 加载细胞与药物,然后包含在液
• 使转染细胞的DNA编码疗效好的化合物,然后包含在液

液拥有巨大的潜力来补充嵌合抗原受体T细胞(CAR-T)攻击癌细胞。汽车液,从CAR-T细胞释放,把汽车表面和表达高水平的细胞毒性分子,抑制肿瘤的生长。^29日癌症细胞衍生液携带相关抗原也可以招募一个抗肿瘤免疫反应。^30.

隔离和检测的方法

的净化液是一个关键的挑战转化发展的工具。必须从其它不同的种群分化细胞外液囊泡,如微泡(质膜的脱落,也称为外皮层或脱落泡)和凋亡的身体。^31日尽管超速离心法被视为外来体隔离的黄金标准,它有很多缺点替代方法为外来体隔离目前正在寻求。外来体隔离是一个活跃的研究领域(见表1),许多研究小组正在寻找方法以克服下面列出的缺点,而导航相关的监管障碍。

表1:外来体隔离方法的概述

方法	方法的概述	优势	缺点
差速离心——包括超速离心法(离心分离到一个非常高的速度)32、33	试图有选择性地沉积不同的组件。样品在连续离心轮随着离心力量和持续时间去除细胞,细胞碎片和大分子蛋白质,紧随其后的是超速离心法g (100000 x 70分钟)获得上层清液的液。	适用于大样本的提取液,如文化上层清液。	产生一个低产量和低纯度的隔离液为其他类型的细胞外囊泡具有相似的沉积特性。 效率低,因为它是劳动密集型的,耗时的,需要大量的样本。专业设备。高离心力会破坏外来体的完整性
neutralization-based降水(商业套件)33.34	基于复合聚合沉淀的原理。样品与试剂混合反应形成是因为聚合物网络捕捉液一定规模。	产生最高的收益率进行比较研究对凝胶过滤色谱法和微分超速离心法。快速、简单的步骤,只需要一个基本的离心机。	杂质;某些污染物影响随后的分析可能co-extracted液。
凝胶过滤/凝胶排阻层析法(商业套件)35	样品是通过列排除污染物根据大小。	快的方法。	Exosomal蛋白质显示血清蛋白污染,限制蛋白质组学分析。
亲和纯化使用immunomagnetic珠子(商业套件)33	磁性粒子涂有抗体exosome-associated受体分子样品孵育exosome-bead复合物。磁场应用于诱导定向运动和独立的液样本。	有针对性,确保提取液的完整性,相对简单,不需要昂贵的仪器。可以提取特定外来体亚种群,基于特定标记物的表达。	洗脱液的磁珠是一个挑战。
引起超滤33	特定的相对分子质量的超滤膜组件允许通过或被拦截。外部提供氮导致样品通过膜。	耗时比超速离心法,避免了需要一个超离心机。适合的提取液从大样本包括文化上层清液。	缺乏最终产品的纯度。
双过滤微流体装置33	微流控设备包含两个膜(孔隙尺寸的直径200和30海里),工作后凝胶排阻层析法的原则。组件大于200纳米膜被排除在外,和颗粒小于30 nm进入垃圾室。粒子的大小30至200 nm保留在样品室。	便宜的比超速离心法和更有效。	液可能被挤压在过滤和受损。
Nanoplasmon-enhanced散射36	exosomal膜标记抗体结合到硅表面在传感器芯片捕获液样本。Antibody-coated黄金纳米粒子探针(国民生产总值)增加,形成复合物与液使用磁场分离。在暗视野显微镜下,国民生产总值分散不同的颜色反映了液。	快速、高通量、敏感和具体。	高成本的抗体。复杂的统计工具必须在暗视野显微镜下检测辐射。
芯片实验室设备	方法包括声纳滤、immunoaffinity、过滤、捕获纳米线,粘弹流排序和侧向位移。37	可伸缩的大规模应用,试剂消耗低和潜在的可移植性。	灵敏度和检测范围有所不同。

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    米歇尔·威尔逊是一个自由选择科学写作的科学作家。