细胞外囊泡研究新进展

doi:10.3969/j.issn.2095-4344.2017.04.022

中国组织工程研究 ›› 2017, Vol. 21 ›› Issue (4): 621-626.doi: 10.3969/j.issn.2095-4344.2017.04.022

• 组织构建综述 tissue construction review • 上一篇下一篇

细胞外囊泡研究新进展

王琎1，陈建英2

1广东医科大学研究生院，广东省湛江市 524001；2广东医科大学附属医院心内三区，广东省湛江市 524001

收稿日期:2016-11-26 出版日期:2017-02-08 发布日期:2017-03-13
通讯作者: 通讯作者：陈建英，主任医师，硕士生导师，广东医科大学附属医院心内三区，广东省湛江市 524001
作者简介:王琎，女，1989年生，汉族，河南省人，硕士。
基金资助:
国家自然科学基金资助项目(81370242)

Research progress of extracellular vesicles

Wang Jin1, Chen Jian-ying2

1Graduate School of Guangdong Medical University, Zhanjiang 524001, Guangdong Province, China; 2Third Department of Cardiology, Affiliated Hospital of Guangdong Medical University, Zhanjiang 524001, Guangdong Province, China

Received:2016-11-26 Online:2017-02-08 Published:2017-03-13
Contact: Corresponding author: Chen Jian-ying, Chief physician, Master’s supervisor, Third Department of Cardiology, Affiliated Hospital of Guangdong Medical University, Zhanjiang 524001, Guangdong Province, China
About author:Wang Jin, Master, Graduate School of Guangdong Medical University, Zhanjiang 524001, Guangdong Province, China
Supported by:
the National Natural Science Foundation of China, No. 81370242

摘要/Abstract

摘要：

文章快速阅读：

文题释义：
细胞外囊泡：是由脂质双分子层包绕形成的球状膜性囊泡，是细胞自发或在一定条件下释放出的一种亚细胞成份，实质上是一组纳米级颗粒，近年来学界研究的热点，包括外泌体、膜微粒及微囊泡等。
自噬：这是发生在细胞代谢过程以清除代谢废物或维持细胞器更新的一种现象，其过程如下：首先细胞的一些成分将部分细胞质和(或)细胞内需降解的细胞器、蛋白质等成分包裹起来形成自噬体，接着自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体，降解其所包裹的内容物，目前研究发现自噬在机体的生理和病理过程中均能见到。

摘要
背景：细胞外囊泡是细胞旁分泌产生的一种亚细胞成分，近年来学界研究的热点——外泌体、膜微粒及微囊泡等均在其范畴。
目的：就细胞外囊泡定义分类、形成释放过程、分离鉴定方法、生物学意义及其在临床疾病和生物医学研究中应用等方面的最新进展作一综述。
方法：由第一作者在PubMed、CNKI等数据库中进行文献检索，关键词为”Extracellular Vesicles，exosome，microvesicle，microparticle”及“细胞外囊泡、外泌体、微囊泡、膜微粒”。检索时间为2006年7月至2016年8月。
结果与结论：共纳入44篇文献。几乎所有的细胞都能产生细胞外囊泡，其中含有脂质、蛋白质、核酸(DNA、mRNA及microRNA、lncRNA、circRNA等noncodingRNA)等多种母细胞来源的生物活性成份，这些信息物质包裹在囊泡中或携带于膜上。他们参与炎症免疫反应、细胞间信号通讯、细胞存活与凋亡、血管新生、血栓形成、自噬等，在生理状态维持及疾病的进程中发挥重要作用。特定类型的细胞外囊泡有望成为辅助疾病诊断及预后判断的新分子标记物；在抗肿瘤治疗、再生医学、免疫调节等方面也有着广阔前景；能为干细胞治疗非细胞途径开辟新路径；有可能作为疫苗或药物的天然载体为临床治疗带来福音。细胞外囊泡分泌的分子机制及其作用于靶细胞引起生物学功能变化的具体成分及其信号通路尚在研究中，以研究miRNA者为主，近年来lncRNA、circRNA开始成为新星逐渐走进学者视野。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程
ORCID: 0000-0003-4494-3898(王琎)

关键词: 组织构建, 组织工程, 细胞外囊泡, 外泌体, 组织再生, 自噬, 药物载体, 非编码RNA, 免疫炎症, 国家自然科学基金

Abstract:

Abstract
BACKGROUND: Extracellular vesicles (EVs) are a kind of subcellular component produced by paracine mechanism including exosomes, microparticles and microvesicles, which have become hotspots in recent years.
OBJECTIVE: To review the research status and progress of EVs, especially in the studies about definition, secreting mechanism, isolation and identification, biological characteristics and functions in diseases as well as in biomedical research.
METHODS: The first author retrieved PubMed and CNKI databases for relative articles published from July 2006 to August 2016. The keywords were “extracellular vesicles, exosome, microvesicle, microparticle” in English and Chinese, respectively.
RESULTS AND CONCLUSION: A total of 44 eligible literatures are enrolled. Almost all cells can secrete EVs, which contain a variety of metrocyte-derived bioactive molecules, such as lipids, proteins, mRNAs, microRNA, lncRNA, cicrRNA, and non-coding RNA. These bioactive molecules are encapsulated in EVs or binding with the membrane. EVs are described to be involved in inflammation, immunity, signal transduction, cell survival and apoptosis, angiogenesis, thrombogenesis, and autophagy, which are of great significance to the maintenance of homeostasis and disease progression. Special EVs may be used as new biomarkers for the diagnosis and prognosis of many diseases and serve as novel tools in the fields of antitumor therapy, regenerative medicine, immunoregulation and vaccination and drug delivery. But the molecular mechanisms regulating the secretion of EVs and the specific pathways activated upon EVs interaction with the target cell are not fully understood. Based on miRNA, lncRNA and circRNA are attracting researchers’ attention.

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

Key words: Tissue Engineering, Exosomes, Regeneration, Autophage, Drug Carriers

中图分类号:

R318

王琎，陈建英. 细胞外囊泡研究新进展[J]. 中国组织工程研究, 2017, 21(4): 621-626.

Wang Jin1, Chen Jian-ying2 . Research progress of extracellular vesicles[J]. Chinese Journal of Tissue Engineering Research, 2017, 21(4): 621-626.

图/表（结果） 2

2.1 细胞外囊泡定义分类细胞外囊泡是由脂质双分子层包绕形成的球状膜性囊泡，由细胞分泌产生，分子直径在4 000 nm间，其中包括外泌体、膜微粒、微囊泡及凋亡小体等，外泌体定义较为明确^[12-13]。关于细胞外囊泡的分类，依据细胞来源命名分类是其常见分类方法之一。以膜微粒为例，内皮细胞来源的膜微粒命名为内皮细胞膜微粒、血小板来源的膜微粒、间充质干细胞来源的膜微粒等。此外，根据分子大小、释放方式的不同可将细胞外囊泡分为3种类型，即外泌体、膜微粒及凋亡小体。见图2。

2.2 细胞外囊泡形成、释放机制及过程细胞外囊泡主要存在于细胞生存的微环境中，如细胞培养上清以及各种体液(血液、淋巴液、唾液、尿液、精液及乳汁)等^[14]。几乎所有的细胞都可自发或在一定刺激条件下产生和释放细胞外囊泡，如上皮细胞、未成熟树突状细胞等会自发的产生和释放细胞外囊泡^[15]。刺激条件主要包括细

胞活化、氧化应激、细胞癌性转化、放射损伤、细胞死亡和(或)凋亡等^[16]，如骨髓间充质干细胞经低氧或低营养诱导后会分泌释放细胞外囊泡^[17]。

细胞外囊泡形成、释放的分子机制不完全清楚，可能与细胞膜重构和细胞骨架改变有关。既往蛋白质组学、基因芯片分析及RT-PCR等显示细胞外囊泡选择性地将母细胞来源的多种生物活性物质包装进其双分子层膜结构中或携带于膜表面，如脂质(如富含胆固醇和鞘磷)、细胞因子、趋化因子、生长因子、特异性及非特异性蛋白、DNA、mRNA、microRNA、lncRNA、circRNA等^[14^，^18-21]。

外泌体：分子直径30-100 nm，也有很多学者认为在150 nm范围内的，来源于细胞质膜内陷的初级核内体的微粒都属于外泌体，这类囊泡在细胞内部形成，与一般的出芽方式不同。其形成释放过程是，母细胞释放颗粒物质到质膜内陷形成的核内体腔内囊泡中，含有腔内囊泡的核内体成为次级核内体，也称作多囊泡胞内体或多泡小体。随后，多泡小体离开溶酶体途径而与母细胞胞膜特定部位融合，之后胞内体中的微小囊泡朝向内体囊腔的内部形成芽泡，继而母细胞将这种芽泡以外泌的形式释放到细胞外。由于外泌体特殊的分泌方式，其所含蛋白组分有别于其他细胞外囊泡，不含有内质网内的蛋白质，而高表达与主要组织相容性复合体以及整合素等多种蛋白质相互作用的四分子交联体超蛋白家族，如CD9，CD81，CD63以及热休克蛋白，如热休克蛋白60，70，90和部分细胞内源性蛋白如Alix，Tsg101等，低表达磷脂酰丝氨酸。

微囊泡：分子直径100-1 000 nm，也有文献称之为脱落囊泡或Ectosomes。形成过程相对简单，是直接通过出芽方式从母细胞膜表面脱落产生，大小不均一，高表达磷脂酰丝氨酸，没有特定的表面分子标记物，但和外泌体一样表达母细胞来源的表面标记物^[22]。如EMV表达CD31，PMV表达CD42b，白细胞来源的表达CD45，网织红细胞来源的表达转铁蛋白受体分子，抗原呈递细胞来源的富含MHC-Ⅰ，Ⅱ。微囊泡中也含有如金属蛋白酶等外泌体中不包含的一些物质。

凋亡小体：是细胞程序性死亡或凋亡晚期释放的微粒，文章不赘述，这类囊泡颗粒较大，分子直径为500- 4 000 nm，具有Annexin V高亲和力，富含死细胞(凋亡细胞)碎片的浓缩DNA，能将这些DNA运载入巨噬细胞细胞核中。

2.3 细胞外囊泡分离提取和鉴定方法目前，学界普遍认同差速离心法是提取细胞外囊泡的标准方法^[23]。先低速离心去除死亡的细胞和大的细胞碎片，再高速离心去除可溶性蛋白质、蛋白质聚集体及其他与细胞外囊泡共沉淀的杂质，即可分离得到微囊泡和外泌体。对细胞外囊泡纯度要求较高时可采用密度梯度离心或免疫磁珠分选的方法来纯化细胞外囊泡。前者是在超速离心力作用下，使蔗糖溶液形成从低到高连续分布的密度阶层，是一种区带分离法。免疫磁珠分选技术则是利用抗原抗体特异性结合的原理，用包被抗标记物抗体的磁珠与细胞外囊泡孵育后结合，这样就能将特定的细胞外囊泡分选出来。此外，分离提取细胞外囊泡的方法还有诸如微孔过滤技术、微流控技术、高效液相色谱法以及细胞外囊泡提取试剂盒。随着研究的深入，目前对细胞外囊泡也进行蛋白、DNA/RNA提取，有学者使用传统方法提取，也有研究者用BioVision等公司的提取试剂盒，总的来说各种技术各有利弊。关于细胞外囊泡的鉴定，已有许多技术能表征以及分析纳米颗粒和纳米囊泡。其中包括：蛋白免疫印迹、流式细胞学、酶联免疫吸附分析、动态光散射、透射电镜检查法、纳米颗粒跟踪分析技术。蛋白免疫印迹和酶联免疫吸附分析技术是对细胞外囊泡中蛋白进行分析，流式细胞学技术能分析细胞外囊泡携带的细胞表面抗原标记物；透射电镜检查法技术可以分析细胞外囊泡分子直径和形态结构；纳米颗粒跟踪分析技术可实时地对低浓度的细胞外囊泡悬浮液中50-1 000 nm直径范围内特定的细胞外囊泡进行分子波峰及浓度测定。

2.4 细胞外囊泡生物学功能

2.4.1 细胞外囊泡所携带信息物质目前Vesiclepedia中记录了来自33种不同种类的538份研究统计分析出细胞外囊泡中含有92 897种蛋白，27 642 种mRNAs， 4 934种 miRNAs和584种脂质等(数据是在2015年9月前收录)^[24]。蛋白质谱分析发现这些蛋白包括血管内皮生长因子、碱性成纤维细胞生长因子、血小板衍生生长因子、转化生长因子β、MAPK通路信号分子、RHO通路信号分子、Tie-2/TEK及细胞黏附分子等。这些蛋白质分子部分是酶类，酶催化具有高效性，能够放大其效应，相比RNA，进入内皮细胞的蛋白质能够即时迅速发挥作用，在维持血管新生以及维持血管功能及修复损伤组织等方面起主要作用。Ratajczak等^[25]证实小鼠胚胎干细胞来源的MVs能把蛋白质和mRNA转运到造血祖细胞中，并使其重新编程，这一作用经RNase处理微粒后不复存在，表明有微粒转运的mRNA不仅能稳定存在于靶细胞，还能在靶细胞内被翻译成相应蛋白。近年来有研究者报道在这类囊泡中发现lncRNA、circRNA等noncodingRNA及gDNA^[20-21^，^26]。microRNA (miRNA)是一类长约22 nt且高度保守的单链小分子RNA，本身不编码蛋白质但能够在转录后水平调控基因的表达。且一个miRNA能够调控多个mRNA，而一个mRNA能同时被多个miRNA调控，目前已知miRNA的功能有调控细胞的增殖、分化和代谢，并与心血管疾病、肿瘤、白血病等疾病的发生、发展有着密切联系。lncRNA即长链非编码RNA，是一类本身不编码蛋白、转录本长度超过200 nt的长链非编码RNA，能干扰mRNA的剪切，他在表观遗传调控、转录调控以及转录后调控等多层面调控基因的表达。circRNA即环状RNA，是一类特殊的非编码RNA分子，富含miRNA结合位点，在细胞中起到miRNA海绵的作用，进而解除miRNA对靶基因的抑制作用，升高靶基因的表达水平。Collino等^[27]通过miRNA芯片对比骨髓MSC和肝脏MSC与两者分泌的微粒发现一些miRNA同时存在于微粒和来源母细胞中，一些miRNA只存在于母细胞中，一些miRNA则只存在微粒中。Chen等^[19]的一项人脐带间充质干细胞来源的微囊泡成血管相关蛋白分析中关于细胞外囊泡中蛋白质成分分析也有类似发现，目前这种现象发生的机制仍不明确有待进一步研究。

2.4.2 细胞外囊泡参与细胞间物质、信息传递在生理、病理条件下，细胞外囊泡将其携带生物信息运输到周边靶细胞或经血液循环及体液运输而被远处组织细胞摄取，进而对靶细胞遗传组进行重新编排，使靶细胞获得新的功能或失去某功能甚至死亡^[28]。一项研究表明成纤维细胞来源的、携带有miR-195的细胞外囊泡能够在胆管癌大鼠体内富集，降低肿瘤大小，改善治疗鼠的存活^[29]。细胞外囊泡作用于靶细胞参与细胞间信息传递主要有3种方式：第1种，通过其携带的特异性表面分子配体与靶细胞上相应受体位点结合；第2种，直接与靶细胞质膜融合，释放其内容物到靶细胞胞质中。第3种，通过内陷以类似胞吞作用的机制将信息直接传递给靶细胞(图3)。

2.5 细胞外囊泡参与疾病的发生发展中枢神经细胞来源的细胞外囊泡可以进入血液循环并在外周循环中发挥其促增殖、分化及抗凋亡的作用，在阿尔茨海默病和帕金森病等退行性疾病及其他中枢神经系统疾病中发挥着重要作用。内皮细胞来源细胞外囊泡本身与机体高凝倾向和小血管炎症等微循环障碍疾病有密切关系^[30]。T细胞来源的外泌体可通过磷脂酰丝氨酸识别单核细胞膜表面的受体，诱导胆固醇堆积，进而促进动脉粥样硬化形成^[31]。类风湿性关节炎患者关节滑液来源的纤维母细胞分泌的细胞外囊泡携带的TNF-α结合于T淋巴细胞后抵抗机体活化诱导的细胞死亡，从而加重关节炎症状^[32]。细胞外囊泡也参与体内自噬过程，有研究指出，经烟雾提取物诱导人气道上皮细胞后收集到的HBEC-细胞外囊泡中miR-210表达量上调，后者作

用于自噬相关调节蛋白ATG7进而负性调控自噬水平，促进肌成纤维细胞分化，导致气道重塑^[8]。细胞外囊泡还参与调节机体的适应性免疫和固有免疫。胎盘来源的细胞外囊泡携带有自然杀伤淋巴细胞和其他免疫系统组分的抑制性配体，从而对胎儿起免疫保护作用。肿瘤细胞来源的外泌体高表达FasL配体当与CD8⁺T细胞上FasL受体结合后能诱导CD8⁺T细胞凋亡，导致肿瘤免疫逃逸。此外，细胞外囊泡不仅与肿瘤细胞增殖、上皮间质转化及远处转移相关，在肿瘤细胞耐药方面也发挥重要作用。总之，细胞外囊泡在生理状态维持以及细胞迁移、血管新生、血栓形成、免疫炎症反应、肿瘤浸润和转移等过程中发挥重要作用^[29]。

2.6 细胞外囊泡能作为标记物诊断疾病、评估预后细胞外囊泡有望作为一种非侵入性标记物，在心血管疾病、肾脏疾病、中枢神经系统疾病诊断以及癌症等的早期筛查等方面起重要作用。这一作用主要有赖于细胞外囊泡携带的生物信息物质，尤其是RNA，有文献报道，急性冠脉综合征(ACS)患者血清中，肌特异性miR-1和miR-133a表达水平升高，并且这一变化和肌钙蛋白T(CTnT)水平相关^[7]。血液中膜微粒与内皮祖细胞的比值(MPs/EPCs)能反应ACS中内皮细胞凋亡与修复的变化情况^[33]。血液循环中细胞外囊泡携带的miRNA可以用于心肌梗死、脑膜瘤的诊断；尿液细胞外囊泡中含有一些蛋白质、miRNA可辅助诊断肾脏疾病及膀胱癌等^[34]。Fleitas等^[35]指出循环血流中的EMP可作为判断终末期非小细胞肺癌预后指标。有研究首次证明，在血清中的循环外泌体可以作为一种特殊标志物用于诊断早期胰腺癌^[36]。Bank等^[37]在最近的一份研究中指出以血液学生物标记物为基础的血浆细胞外囊泡测定是一种可能提高心血管疾病诊断及预后的一种新途径。但需注意的最新一项研究指出是外周血来源的MVs成分及其生物活性受储存条件、存放时间以及抗凝管的选择等影响^[38]。

2.7 细胞外囊泡能作为药物或药物载体发挥治疗作用近几年来研究证实干细胞来源的细胞外囊泡有着类似于干细胞的生物学功能同时兼具其他众多优点，如体积小、易穿透生物膜、免疫原性低等，且其特殊的脂质双分子层膜性结构可保护其内容物的降解，同时抵挡RNAse对核酸的破坏，保证其生物学活性。这类囊泡能通过调节免疫炎症反应、调节血管内皮细胞及平滑肌细胞功能、抗纤维化、促血管及细胞再生、改善受损细胞的凋亡及增殖等多种机制对多种疾病发挥治疗作用，且这种作用在组织再生和修复中尤为突出,能为干细胞治疗非细胞途径开辟新路径^[39]。间充质干细胞-细胞外囊泡能减少大鼠缺血再灌注肾脏损伤模型及小鼠残肾模型中肾脏淋巴细胞浸润。促进大鼠脑卒中损伤后组织修复。可减轻肺小动脉壁的增生肥厚，减轻肺血管狭窄及重构，改善肺血流动力学异常，从而有效降低肺动脉压力，提高肺动脉高压实验大鼠生存质量及存活率。一项关于小鼠心肌梗死模型研究表明，来源于过表达HIF-1的心脏内皮细胞来源的exosome与心脏祖细胞共同输注到成年NOD/SCID小鼠中能提高移植CPC的存活，改善心肌梗死损伤，并证实是exosome中富含的miR-126、miR-210起作用^[40]。诱导性多潜能干细胞来源的细胞外囊泡用于组织再生治疗，则可大大降低诱导性多潜能干细胞的致瘤等风险，这些都为干细胞非细胞途径治疗疾病提供新视角。也有学者报道，一定条件下，用肿瘤抗原刺激树突细胞后获取的细胞外囊泡能诱导抗肿瘤免疫反应，而有望用于肿瘤治疗，目前已有临床一期实验相关报道^[10-11]。基于细胞外囊泡而进行的免疫疗法越来越引人注意，有学者提出有望将其作为“疫苗”用于预防传染性疾病，但目前还缺乏临床实验数据。

此外，细胞外囊泡能成为理想的药物载体，可利用电穿孔或脂质体转染的方式直接把药物转入细胞外囊泡或者将编码兴趣蛋白质的基因转入分泌细胞外囊泡的细胞以达到更好的效果^[41-42]。如Ohno等^[43]在EGFR+的乳腺癌小鼠模型中，将天然细胞外囊泡用GE11 肽段(氨基酸序列为：YHWYGYTPQNVI)进行修饰，使其携带抗肿瘤miRNA，从而将载有核酸药物运送至靶细胞，使其能够特异性地与 EGFR结合，以达到治疗效果。Ibrahim等^[44]人发现心源性心球样细胞团(CDCs)来源的携带特定miRNA的exosome在鼠科动物心肌梗死模型中起保护作用，文中提到，CDCs-exosome富含miR-146a，但当不用exosome只用miR-146a用于治疗时，不能看到这种保护作用，然而当敲出miR-146a后，CDCs-exosome仍能抑制心肌细胞凋亡，提示细胞外囊泡能作为载体用于再生治疗。

参考文献

[1] Chargaff E, West R. The biological significance of the thromboplastic protein of blood. J Biol Chem. 1946;166:189-197.

[2] Wolf P. The nature and significance of platelet products in human plasma. Br J Haematol. 1967;13(3):269-288.

[3] Chen SC, Brown PR, Rosie DM. Extraction procedures for use prior to HPLC nucleotide analysis using microparticle chemically bonded packings. J Chromatogr Sci. 1977;15(6):218-221.

[4] Pan BT, Johnstone RM. Fate of the transferrin receptor during maturation of sheep reticulocytes in vitro: selective externalization of the receptor. Cell. 1983;33:967-978.

[5] Johnstone RM, Adam M, Hammond JR, et al. Vesicle formation during reticulocyte maturation. Association of plasma membrane activities with released vesicles (exosomes). J Biol Chem. 1987;262:9412-9420.

[6] Cocucci E, Racchetti G, Meldolesi J. Shedding microvesicles: artefacts no more. Trends Cell Biol. 2009;19(2):43-51.

[7] Sahoo S, Losordo DW. Exosomes and Cardiac Repair After Myocardial Infarction. Circ Res. 2014;114:333-344.

[8] Yu F, Jun A,Yusuke Y, et al. Suppression of autophagy by extracellular vesicles promotes myofibroblast differentiation in COPD pathogenesis. J Extracell Vesicles. 2015;4:28388.

[9] Yang Y, Li YY. Exosomal transfer of miR-30a between cardiomyocytes regulates autophagy after hypoxia. J Mol Med .2016;94(6):711-724.

[10] Robbins PD, Morelli AE. Regulation of immune responses by extracellular vesicles. Nat Rev Immunol. 2014;14(3):195-208.

[11] Lener T, Gimona M, Aigner L, et al. Applying extracellular vesicles based therapeutics in clinical trials an ISEV position paper. J Extracell Vesicles. 2015;4:30087.

[12] Wu YT, Deng WT. Exosomes: improved methods to characterize their morphology,RNA content, and surface protein biomarkers. Analyst. 2015;140(19):6631-6642.

[13] Yin M, Loyer X, Boulanger CM. Extracellular vesicles as new pharmacological targets to treat atherosclerosis. Eur J Pharmacol. 2015;763(Pt A):90-103.

[14] Raposo G, Stoorvogel W. Extracellular vesicles: exosomes, microvesicles, and friends. J Cell Biol. 2013;200(4):373-383.

[15] Pugholm LH, Revenfeld AL, Søndergaard EK, et al. Antibody-Based Assays for Phenotyping of Extracellular Vesicles. Biomed Res Int. 2015;2015:524817.

[16] Kalra H, Simpson RJ, Ji H, et al. Vesiclepedia: a compendium for extracellular vesicles with continuous community annotation. PLoS Biol. 2012;10(12):e1001450.

[17] Chen JY, An R, Liu ZJ, et al. Therapeutic effects of mesenchymal stem cell-derived microvesicles on pulmonary arterial hypertension in rats. Acta Pharmacologica Sinica. 2014;35(9):1121-1128.

[18] Witwer KW, Buzás EI, Bemis LT, et al.Standardization of sample collection,isolation and analysis methods in extracellular vesicle research. J Extracell Vesicles. 2013;2:20360.

[19] Chen JY, Liu ZJ, Hong MM, et al. Proangiogenic Compositions of Microvesicles Derived from Human Umbilical Cord Mesenchymal Stem Cells. PLoS One. 2014;9(12):e115316.

[20] Cai J, Han Y, Ren HM, et al. Extracellular vesicle-mediated transfer of donor genomic DNA to recipient cells is a novel mechanism for genetic influence between cells. J Mol Cell Biol. 2013;5(4):227-238.

[21] Lasda E, Parker R. Circular RNAs Co-Precipitate with Extracellular Vesicles: a Possible Mechanism for circRNA Clearance. PLoS One. 2016;11(2):e0148407.

[22] Yuana Y, Sturk A, Nieuwland R. Extracellular vesicles in physiological and pathological conditions. Blood Rev. 2013; 27:31-39.

[23] Sunkara V, Woo HK, Cho YK. Emerging techniques in the isolation and characterization of extracellular vesicles and their roles in cancer diagnostics and prognostics. Analyst. 2015.

[24] Iraci N, Leonardi T, Gessler F, et al. Focus on extracellular vesicles: physiological role and signalling properties of extracellular membrane vesicles. Int J Mol Sci. 2016;17(2):171.

[25] Ratajczak J, Miekus K, Kucia M, et al. Embryonic stem cellderived microvesicles reprogram hematopoietic progenitors: evidence for horizontal transfer of mRNA and protein delivery. Leukemia. 2006;20(5):847-856.

[26] Takahashi K, Yan IK. Involvement of extracellular vesicle long noncoding RNA (linc-VLDLR) in tumor cell responses to chemotherapy. Mol Cancer Res. 2014;12(10):1377-1387.

[27] Collino F, Deregibus MC, Bruno S, et al. Microvesicles derived from adult human bone marrow and tissue specific mesenchymal stem cells shuttle selected pattern of miRNAs. PLoS One. 2010;5(7):e11803.

[28] Mause SF, Weber C. Microparticles Protagonists of a Novel Communication Network for Intercellular Information Exchange. Circ Res. 2010;107(9):1047-1057.

[29] Li L, Piontek K, Ishida M, et al. Extracellular vesicles carry miR-195 to intrahepatic cholangiocarcinoma andimprove survival in a rat model.Hepatology. 2016.

[30] Helbing T, Olivier C, Bode C, et al. Role of microparticles in endothelial dysfunction and arterial hypertension. World J Cardiol. 2014;6(11):1135-1139.

[31] Zakharova L, Svetlova M, Fomina AF. T cell exosomes induce cholesterol accumulation in human monocytes via phosphatidylserine receptor. J Cell Physiol. 2007;212:174-181.

[32] Chaput N, Théry C. Exosomes: immune properties and potential clinical implementations. Semin Immunopathol. 2011; 33:419-440.

[33] Montoro-García S, Shantsila E, Tapp LD, et al. Small-size circulating microparticles in acute coronary syndromes: relevance to fibrinolytic status, reparative markers and outcomes. Atherosclerosis. 2013;227(2):313-322.

[34] Lorenzen JM, Thum T. Circulating and urinary microRNAs in kidney disease. Clin J Am Soc Nephrol. 2012;7(9):1528-1533.

[35] Fleitas T, Martínez-Sales V, Vila V, et al. Circulating endothelial cells and microparticles as prognostic markers in advanced non-small cell lung cancer. PLoS One. 2012;7(10):e47365.

[36] Melo SA, Luecke LB, Kahlert C, et al. Glypican-1 identifies cancer exosomes and detects early pancreatic cancer. Nature. 2015;523(7559):177-182.

[37] Bank IE, Timmers L, Gijsberts CM, et al. The diagnostic and prognostic potential of plasma extracellular vesicles for cardiovascular disease. Exp Rev Mol Diagn. 2015;15(12): 1577-1588.

[38] Wisgrill l, Lamm C. Peripheral blood microvesicles secretion is influenced by storage time, temperature, and anticoagulants. Cytometry A. 2016;89(7):663-672.

[39] Ong SG, Wu JC. Exosomes as potential alternatives to stem cell therapy in mediating cardiac regeneration. Circ Res. 2015; 117:7-9.

[40] Ong SG, Lee WH. Cross talk of combined gene and cell therapy in ischemic heart disease role of exosomal microrna transfer. circulation. 2014;130(suppl 1):S60-S69.

[41] Lai RC, Yeo RW, Tan KH, et al. Exosomes for drug delivery a novel application for the mesenchymal stem cell. Biotechnol Adv. 2013;31:543-551.

[42] Yim N, Ryu SW. Exosome engineering for efficient intracellular delivery of soluble proteins using optically reversible protein-protein interaction module. Nat Commun. 2016;7:12277.

[43] Ohno S, Takanashi M, Sudo K, et al. Systemically injected exosomes targeted to EGFR deliver antitumor microRNA to breast cancer cells. Mol Ther. 2013;21(1):185-191.

[44] Ibrahim AG, Cheng K, Marbán E. Exosomes as critical agents of cardiac regeneration triggered by cell therapy. Stem Cell Reports. 2014;2(5):606-619.

引言

细胞外囊泡(extracellular vesicles，EVs)是细胞旁分泌产生的一种亚细胞成分，实质上是一组纳米级颗粒，近年来学界研究的热点—外泌体(exosome)、膜微粒(microparticle，MP)、微囊泡(microvesicle，MV)等均在其范畴。Chargaff等^[1]在1946年首次发现血浆中含有一种能加速血栓形成的可沉淀的物质，他们称之为因子。Wolf等^[2]在1967年报道活化血小板能释放富含磷脂的细胞膜来源的微粒，并具有促凝血作用的，将其命名为血小板尘埃。随后的相关研究多是用术语膜微粒来描述这类物质^[3]。Johnstone等^[4-5]在1983年观察绵羊网织红细胞变为成熟红细胞晚期过程中发现，红细胞能将代谢终产物通过一些小囊泡(后来证实是外泌体)释放到细胞外，并于1987年命名这类小囊泡为外泌体。起初大家普遍认为这些微粒是垃圾桶，是为清除细胞代谢废物、是提示细胞死亡的信号分子亦或者是某些特有器官的细胞器结构，到了20世纪90年代末，细胞外囊泡的生物学功能渐渐受到研究者们重视^[6] 。学者们意识到这些细胞外囊泡携带有胆固醇、鞘磷脂、磷脂酰丝氨酸、神经节苷脂等脂类物质，并富含多种蛋白质和RNA等生物活性物质，在细胞间信号通讯中有重要作用，参与细胞存活与凋亡、血管新生、血栓形成、炎症免疫反应等，在生理状态维持及疾病的进程中发挥重要作用^[7]。随着近年来研究的不断的深入，发现细胞外囊泡还在纤维化、自噬^[8-9]、免疫抑制及免疫激活等多方面发挥作用^[10]。

细胞外囊泡是一组异质性较大的群体，参与机体多种反应，经历了从无人问津到趋之若鹜的戏剧性变化，有望成为新型分子标记物用于疾病诊断、判断评估疾病预后，有望作为新药研发对象^[11]。但由于描述的术语不统一，相关研究结果存在混淆，为了方便众多研究者学习，文章就细胞外囊泡定义分类、形成释放过程及机制、分离鉴定方法、生物学意义及其在临床疾病和生物医学研究中应用等方面的最新进展作一综述。

中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建；骨细胞；软骨细胞；细胞培养；成纤维细胞；血管内皮细胞；骨质疏松；组织工程

细胞外囊泡研究新进展

Research progress of extracellular vesicles

PDF

可视化

被引次数

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表（结果） 2

参考文献

相关文章 15

引言

材料方法

讨论

文章快阅

延伸阅读

编辑推荐

Metrics

本文评价

[1]	姚晓玲, 彭建城, 许岳荣, 杨志东, 张顺聪. 可变角度零切迹前路椎间融合内固定系统治疗脊髓型颈椎病：30个月随访[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(9): 1377-1382.
[2]	崔兴, 孙小琪, 郑伟, 马德欣. 黄芩汤调控自噬干预小鼠肠道急性移植物抗宿主病的机制[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1057-1062.
[3]	郭嘉, 丁琼桦, 刘泽, 吕思懿, 周泉程, 高玉花, 白春雨. 间充质干细胞来源外泌体的生物学特性及免疫调控作用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1093-1101.
[4]	吴玮玥, 郭晓东, 包崇云. 工程化外泌体在骨修复再生中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1102-1106.
[5]	周洪琴, 吴丹丹, 杨琨, 刘琪. 传递特定miRNA的外泌体可调控成骨并促进成血管[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1107-1112.
[6]	张璟琳, 冷敏, 朱博恒, 汪虹. 干细胞源外泌体促进糖尿病创面愈合的机制及应用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1113-1118.
[7]	安维政, 何萧, 任帅, 刘建宇. 肌源干细胞在周围神经再生中的潜力[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 1130-1136.
[8]	胡伟, 谢兴奇, 屠冠军. 骨髓间充质干细胞来源外泌体改善脊髓损伤后血脊髓屏障的完整性[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 992-998.
[9]	高俞锦, 彭双麟, 马治超, 陆诗, 曹花月, 王浪, 肖金刚. 糖尿病骨质疏松症模型小鼠脂肪干细胞的成骨能力[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(7): 999-1004.
[10]	陈晓旭, 罗雅馨, 毕浩然, 杨琨. 脱细胞支架制备及其在组织工程和再生医学中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(4): 591-596.
[11]	康坤龙, 王新涛. 生物支架材料促进骨髓间充质干细胞成骨分化的研究热点[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(4): 597-603.
[12]	沈佳华, 付勇. 基于石墨烯的纳米材料可否在干细胞领域应用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(4): 604-609.
[13]	张通, 蔡金池, 袁志发, 赵海燕, 韩兴文, 王文己. 基于透明质酸的复合水凝胶修复骨关节炎软骨损伤：应用与机制[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(4): 617-625.
[14]	李辉, 陈良龙. 植骨材料在脊柱结核治疗中的应用与特征[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(4): 626-630.
[15]	高仓健, 杨振, 刘舒云, 李浩, 付力伟, 赵天元, 陈威, 廖志垚, 李品学, 眭翔, 郭全义. 静电纺丝技术在肩袖损伤修复中的应用[J]. 中国组织工程研究, 2022, 26(4): 637-642.