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

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EVs簡介

EVs的命名和分類

細胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）是由細胞釋放的各種具有膜結構的囊泡結構統稱。EVs根據其來源（細胞類型）、大小、形態和載荷分為：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研究最多是微泡和外泌體。EVs通過質膜出芽形成的稱為微囊泡（microvesicles）；多囊泡內體(Multivesicular Endosomes，MVEs)與質膜融合后，釋放的腔內囊泡（Intraluminal vesicles，ILVs)稱為外泌體（exosomes）。

EVs作為藥物遞送系統的優勢

EVs具有：

A)能夠穿過各種生物屏障，包括組織屏障或質膜，并通過endosomal運送載荷；

B)利用內源性細胞機制，在細胞核內生產或裝配成相應的載荷物，然后裝載到多泡體（Multivesicular Bodies，MVBs）或質膜，并最終以EVs形式釋放到細胞外；

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已作為脂質體（Liposome）、納米顆粒的生物替代品，進入了藥物遞送領域，用于治療各種疾病，包括癌癥、神經系統疾病（阿爾茨海默病、帕金森病、中風）、傳染病（腦膜炎、人類免疫缺陷病毒（HIV）和HIV相關癡呆）、炎癥性關節炎、以及自身免疫和心血管疾病（動脈粥樣硬化和心臟病等）。

受體細胞攝入EVs的過程和機制

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

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研究內容

細胞外囊泡(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合，成為了一類有前途的藥物遞送系統。因此如何成功應用這種輸送生物化合物的自然方式，需要深入了解EV從其母細胞繼承的內在特性。因此本文評估了不同來源的細胞釋放的EVs，利用其將藥物輸送到大腦，來治療神經退行性疾病。本文通過一些檢測方法對原代巨噬細胞(mEV)、神經元(nEV)和星形膠質細胞(aEV)分泌的EV的形態、大小、zeta電位、表面蛋白進行鑒定和分析。結果顯示與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，在帕金森病轉基因小鼠模型中，mEVs的大腦積累水平明顯高于nEVs和aEVs。因此，mEVs被認為是最有前途的將藥物輸送到大腦的納米載體系統。

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，通常在白細胞（如巨噬細胞）表面表達；

CD9：四跨膜蛋白，EVs表面特異性marker。

研究結果：本文利用利用全自動Digital Western Blot技術，對不同來源的EVs膜蛋白進行表征，結果顯示與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，表明mEVs對炎性組織的粘附性和靶向性更高。在帕金森病轉基因小鼠模型中也得到了相同結論。證實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。

參考文獻：

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.