北京時間2013年10月7日,，在卡羅琳醫(yī)學(xué)院的諾貝爾大廳,，諾貝爾獎的評選委員會秘書長戈蘭·漢松宣布,，將當(dāng)年的諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎頒給三位杰出的科學(xué)家，即詹姆斯·E·羅斯曼(James E．Rothman),、托馬斯·蘇德霍夫(Thomas C．Südhof)以及蘭迪·謝克曼(Randy W．Schekman),，以表彰三人共同解答的一個科學(xué)問題：細(xì)胞如何組織運轉(zhuǎn)其內(nèi)部的一個重要的傳輸系統(tǒng)——囊泡傳輸系統(tǒng)?也正是他們的研究成果以及諾貝爾獎的巨大影響力，使小小的囊泡被納入更多研究者的視線,，隨著后續(xù)進(jìn)行的深入研究,，如今這個小小的囊泡已然裝滿了大大的學(xué)問,，其研究方向涵蓋干細(xì)胞、免疫,、靶向給藥,、非編碼RNA(如微小RNA)、生物標(biāo)記物,、腫瘤治療等熱門研究領(lǐng)域,，而其研究前景仍在被不斷地開發(fā)。外泌體是目前這類囊泡傳輸系統(tǒng)中的研究熱點,，本文將就此介紹外泌體的前世今生,。

圖1    2013諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎

早在1986年,，Eberhard G．Trams和R．M．Johnstone兩位科學(xué)家在體外培養(yǎng)的綿羊紅細(xì)胞的培養(yǎng)基上清液中發(fā)現(xiàn)了一種具有膜結(jié)構(gòu)的小囊泡，并將其命名為Exosome（外泌體）,。在外泌體被發(fā)現(xiàn)的最初十幾年中,，它的生物學(xué)作用一直沒有引起科學(xué)家的重視，甚至被認(rèn)為是細(xì)胞產(chǎn)生的“垃圾",。直到1996年,，有科學(xué)家發(fā)現(xiàn)B淋巴細(xì)胞能夠分泌抗原呈遞外泌體，這種外泌體攜帶有MHC-II類分子,、共刺激因子和黏附因子,，能夠直接刺激效應(yīng)CD4陽性的細(xì)胞產(chǎn)生抗腫瘤效應(yīng)。隨后,，越來越多的研究發(fā)現(xiàn),，外泌體中包含有DNA片段、mRNA,、微小RNA,、功能蛋白、轉(zhuǎn)錄因子等多種具有生物活性的物質(zhì),，而其本身的膜結(jié)構(gòu)還能表達(dá)多種抗原,、抗體分子，從而產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng),。至此,，一個在自然界默默傳輸關(guān)鍵生物信息的“快遞員"漸漸露出了真容。

目前，科學(xué)界將細(xì)胞外囊泡(extracellular vesicle)大致分為三大類：微泡(microvesicle)、凋亡小體(apoptotic body)和外泌體(exosome)(表1),。微泡是指由細(xì)胞分泌的一種直徑為100～1000nm的膜囊泡,；凋亡小體是指細(xì)胞程序性死亡過程中所釋放的一種直徑為500～4000nm的膜囊泡,；外泌體則是一種直徑為30～100nm,、主要由細(xì)胞內(nèi)多泡體與細(xì)胞膜融合并釋放到細(xì)胞外基質(zhì)中的膜囊泡，后者在電鏡下表現(xiàn)為脂質(zhì)雙層包裹的扁平球體,，呈特征性的杯狀外形,。同源性的外泌體形態(tài)均一、大小相近,，而不同來源的外泌體直徑可略有不同,。

表1    各種細(xì)胞外囊泡的區(qū)別

外泌體的形成是一個復(fù)雜而有序的動態(tài)過程,。當(dāng)活細(xì)胞經(jīng)胞吞作用攝入外源性物質(zhì)后,，會在細(xì)胞內(nèi)形成早期核內(nèi)體(early endosome，EE),，EE通過囊膜內(nèi)陷,、突入形成多個小囊泡，在選擇性地接收細(xì)胞胞漿內(nèi)的核酸,、蛋白及脂質(zhì)等物質(zhì)后形成多泡內(nèi)核體(multivesicular endosome,，MVE)。后者主要有三個去向：①與溶酶體融合,，最終被消化,；②在接受病理性刺激后，MVE中的小囊泡與細(xì)胞膜融合,，并將內(nèi)容物表達(dá)在所在細(xì)胞的表面,；③MVE與細(xì)胞膜融合后將小囊泡釋放到細(xì)胞外基質(zhì)中形成外泌體（如圖3）。

圖3    外泌體的形成

由外泌體的形成過程可以看出,，外泌體的內(nèi)含物在MVE的形成時期就已經(jīng)初步確定。蛋白是外泌體內(nèi)含物中的一大類物質(zhì),，其含量與種類相當(dāng)豐富,。外泌體包含的蛋白可分為兩類：一類是在外泌體普遍表達(dá)并可作為標(biāo)記物用來識別外泌體的蛋白，包括熱休克蛋白,、TSGl01,、Alix、Foltillin,、Rab蛋白等膜轉(zhuǎn)運和膜融合蛋白以及四跨膜超家族(tetraspanin)的成員CD9,、CD63、CD81蛋白分子,；另一類是不同來源,、不同環(huán)境外泌體各自擁有的特異性蛋白,，如T細(xì)胞來源的外泌體可攜帶CD3分子，神經(jīng)元來源的外泌體可表達(dá)谷氨酸受體等,。除蛋白以外,，外泌體包含的另一大類重要物質(zhì)就是核酸，包括DNA,、mRNA,、微小RNA、lncRNA等,。外泌體所攜帶的核酸,、蛋白等分子賦予外泌體豐富的生物學(xué)信息，通過外泌體傳輸?shù)狡渌?xì)胞發(fā)揮特定的生物學(xué)效應(yīng)（圖4）,。

圖4    外泌體結(jié)構(gòu)與內(nèi)容物

三、外泌體的作用

目前認(rèn)為外泌體產(chǎn)生生物學(xué)效應(yīng)的方式主要有兩種：其一,，外泌體可以通過其表面的蛋白分子或脂質(zhì)配體直接激活目標(biāo)細(xì)胞表面的受體,；其二，外泌體可以與受體細(xì)胞的質(zhì)膜融合并進(jìn)入細(xì)胞,，將自身包含的核酸,、蛋白、脂質(zhì)等分子釋放入受體細(xì)胞,，進(jìn)而調(diào)控細(xì)胞的功能及生物學(xué)行為,。外泌體在體內(nèi)各個系統(tǒng)的生理學(xué)和病理生理學(xué)過程中發(fā)揮著重要的調(diào)控作用，是研究疾病發(fā)病機(jī)制和疾病治療的重要靶點,。這一類研究旨在尋找疾病發(fā)生發(fā)展的機(jī)制,，干預(yù)疾病發(fā)展的過程。隨著某些疾病的發(fā)生發(fā)展,，外泌體包含的某些分子的表達(dá)量也會有不同程度的改變,，這使得外泌體(包括循環(huán)血外泌體)有望成為診斷疾病、評估治療反應(yīng)性和患者預(yù)后的潛在生物標(biāo)記物（圖5）,。

圖5    外泌體的潛在應(yīng)用

參考文獻(xiàn)：

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