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外泌体纯生信思路火热预定中

Eric 生信人 2022-11-26
小伙伴们好久不见,我是你们本期的热点讲解员Eric。

大家的国自然基金申请进程怎么样了呢,是胸有成竹,还是忐忑不安呢?这不,小编给大家带来了新一期的热点剖析——外泌体(exosome)。

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想必大家对外泌体已经不陌生了,CNS期刊基本都有他的身影,俨然成为生命科学/基础医学领域的研究热点。这不,今年1月还登上了Science子刊封面。  
 


小编统计了近十年PubMed数据库外泌体相关的文章(见下图),仅22年目前为止就有812篇相关文章;再看国自然基金增长趋势,大家有没有嗅到“外泌体趋势”。

 
那么接下来就让我们揭开外泌体神秘的面纱吧。
 
外泌体长什么样
外泌体是胞外囊泡(EV)的一个子集,它是胞内多泡体与细胞膜融合后,释放到细胞外并且能被受体细胞吸收的膜性小囊泡(直径在30~150 nm,平均100nm)。它们携带核酸、蛋白质、脂质和代谢物,具有磷脂双分子层结构。
 

外泌体长这样(不好看哈)
 
外泌体生物学功能和临床应用
俗话说“浓缩就是精华”,别看外泌体长得小,可是很有内涵的。
多种细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体,DNA、RNA(siRNAs、miRNAs、lncRNA等)、脂质、代谢物以及蛋白质被封装入外泌体中,外泌体将他们作为生理和病理信息传递给受体细胞参与细胞间通讯。这个“小东西”可是承担着细胞间信号传输载体的重要任务。可参与到机体免疫应答、抗原提呈、细胞迁移、细胞分化、肿瘤侵袭等方方面面。
 

Exosomes: A cell-to-cell transit system in the human body with pleiotropic functions(Scienc;IF:47)
  
1、外泌体与癌症
外泌体在肿瘤的发生、发展和转移中起着至关重要的作用。外泌体可以诱导或促进肿瘤形成。例如:源自乳腺癌和前列腺癌细胞的外泌体通过转移其miRNA诱导肿瘤(ref:PMID25446899; IF:31+)。来自转移性乳腺癌细胞的外泌体 miR-200 增强了上皮间质转化 (EMT) 和其他弱转移性乳腺癌细胞的转移(ref:PMID25401471; IF:14+)。
 
大多数研究中,癌细胞来源外泌体的基质细胞受体是癌症相关成纤维细胞 (CAF) 和免疫细胞,它们在肿瘤微环境中相互动态调节。不同的癌细胞衍生的外泌体物质,如核酸、信号蛋白和代谢物,可以对基质细胞产生促肿瘤作用(ref:PMID25621950; IF:28+)。基质到癌细胞的外泌体交换也调节癌症进展和转移,e.g.成纤维细胞衍生的外泌体还通过诱导Wnt-PCP自分泌信号来刺激乳腺癌细胞的迁移(ref:PMID23260141; IF:41+)。
 
外泌体还与肿瘤微环境的血管生成和细胞外基质重塑有关,这是肿瘤生长和转移扩散的关键步骤。e.g.来自缺氧胶质母细胞瘤 (GBM) 细胞的外泌体诱导内皮细胞的促血管生成过程和 GBM细胞增殖 (ref:PMID24735924; IF:31+)。
 
癌细胞脱落的外泌体会促进对各种化学治疗剂和抗体的耐药性。e.g.CAF衍生的外泌体 miR-21与卵巢癌细胞中的 APAF1结合赋予癌细胞对紫杉醇抗性(ref:PMID27021436; IF:14+)。外泌体直接与治疗剂相互作用并降低了它们对癌细胞的功效,或者是由于外泌体(主要来自CAF)改变了癌细胞的转录组以促进其存活。

Biogenesis and identification of exosomes(Scienc;IF:47)
 
2、外泌体作为癌症的诊断和预后标志物
液体活检相比组织活检对患者造成的创伤性更小因而迅速受到关注。外泌体广泛富集于人体的血液、乳汁、尿液、脑脊髓液以及唾液等多种体液中,它的脂质膜可保护其内容物免受体液中酶的损害,具有高度的稳定性。此外,外泌体中包含了特异性的肿瘤标志物。这些特点都使其成为癌症液体活检的新靶点。
 

图片来源:https://sci-hub.se/10.1021/acsami.8b12725
 
3、药物载体
外泌体是天然的分泌性膜囊泡,具有很好的耐受性,且毒性低,本身作为药物有效载体进入到其它细胞中,因而具有潜在的药物靶向递送能力。使用外泌体递送miRNA/siRNA的抗癌治疗临床前测试已用于啮齿动物的乳腺癌、神经胶质瘤和胰腺癌(ref:PMID23032975; 23419525;29669940)。
 
外泌体诺贝尔奖封神之路
1974年,诺贝尔生理学或医学奖授予Albrt Claude,Chrisyian de Duv,George E.Palade关于细胞机构和囊泡功能的相关发现。
1983年,外泌体首次于绵羊网织红细胞中被发现。
1985年,诺贝尔生理学或医学奖授予Michael S.Brown,Josph L.Goldstin,关于胆固醇代谢囊泡调控的研究成果。
1987年Johnstone将其命名为“exosome”
1999年,诺贝尔生理学或医学奖授予Gunter Blobel,他进一步提出了分泌蛋白进入内质网的信号肽学说。
2013年,诺贝尔生理学或医学奖授予James E.Rothman,Randy W.Schekman,Thomas C.Südhof三位科学家,表彰其在细胞间囊泡运输调控机制领域作出突出贡献
……
 


外泌体生信相关研究
近几年由于在临床上的巨大应用价值,其研究热度持续攀升,成为科研热点,相关论文发表数量呈爆炸式增长。目前,外泌体基于自测数据发文的一般的发文形式:1、新的分子标志物筛选 2、分子机制探索,例如:ceRNA机制。
 
小编特意找了下,基于公开数据研究外泌体的纯生信文章寥寥无几,原因可能是单个数据集样本量及临床信息不多、能挖的东西基本都分析过了再挖意义不大等。随着外泌体研究越来越多涌现了很多外泌体开源数据,那么我们能利用这些数据做什么分析呢?
 
下面给大家展示一篇别人怎么基于公开数据做外泌体分析
 


主要结果:
1、收集癌症外泌体marker(不区分),基于单细胞数据构建外泌体signature
 


2、预后signature的泛癌研究(TCGA)
 

 


3、免疫治疗队列分析
 

 
4、外泌体预后signature免疫浸润研究

 
絮絮叨叨说了这么些,有人就问了,如果想研究外泌体,那么应该怎么做呢?不管是想盘活外泌体自测数据还是基于公开数据分析外泌体,一句话请联系我们吧!

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