外泌體是由細胞釋放的脂質(zhì)或脂肪組成的小氣泡。在很長一段時間里，研究人員把它們看作是細胞排出體外的“垃圾”。但在2007年，瑞典哥德堡大學的研究人員Jan Lotvall發(fā)表的研究表明，一些細胞利用外泌體在其他細胞之間運輸mRNA和microRNAs等遺傳物質(zhì)。從那時起，對外泌體及其在人體中作用的研究便呈爆炸式增長。
斯克里普斯研究所(Scripps Research Institute)的研究人員最近在《美國國家科學院院刊》(Proceedings of The National Academy of Sciences, PNAS)上發(fā)表的一項研究發(fā)現(xiàn)，外泌體在神經(jīng)元和神經(jīng)回路的發(fā)育中發(fā)揮著不可或缺的作用。同時，它們還能修復因發(fā)育疾病受損的腦細胞。
絕對必要的信號傳遞
“在大腦發(fā)育的不同階段，細胞之間的信號傳遞是絕對必要的，”斯克里普斯研究中心(Scripps Research)神經(jīng)科學系聯(lián)席主席、多里斯神經(jīng)科學中心(Dorris Neuroscience Center)主任霍利斯?克萊恩(Hollis Cline)說，“我們發(fā)現(xiàn)外泌體是細胞傳遞這些信號的方式之一。”
人體中細胞內(nèi)部和細胞之間運輸不同物質(zhì)的載體是囊泡。外泌體是囊泡中的一種，專門負責將各種生物物質(zhì)(脂質(zhì)、蛋白質(zhì)、RNA)從一個細胞運送到另一個細胞?？巳R恩的研究確定，X連鎖甲基-CpG結(jié)合蛋白2（MECP2）尤其對外泌體的細胞間信號傳導能力負責。
克萊恩和她的研究團隊研究了來自健康人類神經(jīng)元的外泌體，以及來自Rett綜合征（一種嚴重影響兒童**運動發(fā)育的疾?。┗颊叩耐饷隗w。他們發(fā)現(xiàn)，Rett細胞中的外泌體不含有害蛋白，但也沒有健康外泌體中必要的信號蛋白。
克萊恩實驗室的神經(jīng)學家普拉納夫夏爾馬(Pranav Sharma)說，“他們沒有不好的東西，但缺乏好的東西。”
外泌體增加發(fā)育神經(jīng)細胞的細胞數(shù)量
研究人員利用CRISPR基因編輯糾正了Rett綜合征后的突變，并研究了編輯后固定的神經(jīng)外泌體的信號功能。Sharma指出，修復突變可以逆轉(zhuǎn)缺陷。他們還測試了將健康的外泌體添加到Rett綜合征細胞培養(yǎng)中是否有治療效果，結(jié)果是肯定的。
“這可能是我們最激動人心的發(fā)現(xiàn)：來自健康細胞的外泌體確實可以拯救患有Rett綜合征的細胞的神經(jīng)發(fā)育缺陷，”Cline說，“我們這是希望的信號，因為許多神經(jīng)發(fā)育障礙亟待治療。這些疾病我們已經(jīng)對潛在的基因缺陷有了深刻的了解，但仍然缺乏有效的治療手段來解決疾病本身。”
外泌體促進小鼠齒狀回增殖
這項研究的另一個方面是將健康的外泌體注射到小鼠的大腦中，特別是齒狀回區(qū)域。齒狀回與小鼠的學習和記憶有關。研究人員觀察到外泌體注射后小鼠的神經(jīng)元增殖增加。
蛋白質(zhì)組學分析
為了驗證蛋白質(zhì)可能參與神經(jīng)回路發(fā)育中的外泌體細胞間信號傳導，研究人員在神經(jīng)發(fā)育障礙Rett綜合征的模型中分析了外泌體蛋白質(zhì)組。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，MECP2功能喪失導致外泌體中特定的蛋白質(zhì)改變，并且外泌體蛋白質(zhì)產(chǎn)物不僅僅是細胞改變的復制品。但外泌體產(chǎn)物差異包裝的機制尚未闡明。
總結(jié)
該項研究結(jié)果證明神經(jīng)外泌體具有細胞間信號傳導生物活性，其在神經(jīng)發(fā)育疾病模型中具有功能性影響。此外，研究顯示外泌體能夠逆轉(zhuǎn)MECP2突變體神經(jīng)元中觀察到的一些病理表型，表明外泌體可能在腦疾病中具有治療應用。
研究人員表示他們將繼續(xù)探索外泌體的生物活性和可能的臨床應用，例如診斷測試的可能性、以及這些發(fā)現(xiàn)是否適用于自閉癥譜系障礙或其他神經(jīng)發(fā)育疾病，如脆性X綜合征等。
參考資料：
[1] Research Shows Exosomes Potentially Capable of Repairing Damaged Brain Cells
[2] Exosomes regulate neurogenesis and circuit assembly
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