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【综述】Nature子刊:尿液细胞外囊泡的诊断应用

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发表于 2017-11-1 21:30:42 | 显示全部楼层 |阅读模式

尿液是一种有价值的诊断介质,并且随着尿细胞外囊泡的发现,被认为是一种动态的生物活性液体。细胞外囊泡具有脂质膜的结构,可分为三类:外泌体、微泡和凋亡小体。这种分类是基于膜囊泡形成的机制:多泡小体与细胞膜融合(外泌体)、直接从质膜出芽(微泡)或从死亡细胞中流出(凋亡小体)。在其形成期间,尿细胞外囊泡包含可以转移到靶细胞的各种细胞特异性组分(蛋白质、脂质和核酸)。比较研究所需的严格性促使人们寻求其分离、纯化和表征的最佳方法。RNA是最新发现的细胞外囊泡组分,细胞外囊泡应用于治疗已经受到重视,令人信服的证据表明,离体操作miRNA的组成可能用于治疗肾脏疾病。这些研究的结果正在建立尿细胞外囊泡作为肾脏病理生理学介质的病例。随着细胞外囊泡研究领域的兴起,本综述重点介绍从人尿研究中获得的主要数据,而不是实验动物或培养的永生化细胞研究数据。
关键要点:
  • 尿细胞外囊泡包含在生物学上不同的结构,内容物是细胞生命活动的“快照”
  • 尿液是一种动态的生物流体,其在个体内经过数小时和数天的变化;因此,目前没有一种分离尿细胞外囊泡的方法可能会全面区分健康状况和疾病状态
  • 尿细胞外囊泡的组成变化在实验中是有用的,并且可以提供有关疾病病理生理学的信息,并为肾脏疾病的研究提供诊断终点
  • 也许这种“细胞外细胞器”的最大希望就是打开一个科学窗口来更好地了解细胞疗法

自从第一份报告描述并表征尿外泌体及其蛋白质成分以来,已经有十几年了。从那时起,已经在尿液中检测到其他类型的细胞外囊泡——即微泡和凋亡小体,并且已经发现它们的成分包括RNA和代谢物。虽然许多早期研究的目的是发现疾病生物标志物,但最近的研究集中在细胞外囊泡在细胞间通讯中的作用。该综述的重点是人类尿液细胞外囊泡的研究以及用于分离和表征的方法。尿细胞外囊泡在健康肾脏和肾脏疾病病理生理学中的作用已在其他地方进行了回顾。

这些研究的结果可帮助识别尿细胞外囊泡的组成差异,将观察到的差异与健康、急性或慢性肾脏疾病相关联,并使用这些观察结果来提出解析疾病特异性机制的可靠假设。这些研究对晨尿和随机尿样的可重复数据表明,尿细胞外囊泡诊断的未来是令人鼓舞的。使用高通量、高灵敏度的方法增强了我们对疾病特异性尿细胞外囊泡的分子理解,并且能够基于尿细胞外囊泡开发生物标志物。所得到的知识库将帮助研究人员产生关于尿细胞外囊泡在急性肾损伤(AKI)发展中的作用机制的可靠假设(例如,足细胞来源的尿细胞外囊泡ATF3在AKI中的作用)或衰老相关的慢性肾脏疾病(例如,足细胞衍生的尿细胞外囊泡减少与年龄的相关性)。

尽管目前取得了重大的进展,尿细胞外囊泡,特别是外泌体,仍然存在很多问题没有解决。从分析的角度来看,这些方面需要进一步的工作推进,如何优化尿细胞外囊泡的分离和储存方法,如何表征肾脏尿蛋白尿患者的尿细胞外囊泡,以及如何在研究之间标准化蛋白质和基因表达水平。从生物学角度来看,需要大量工作来阐明细胞外囊泡在细胞间沟通中的作用,以及慢性肾脏疾病的发展或进展,伴随或不伴随年龄或性别的改变作用。最后,需要更多的工作来验证利用随机尿样本初步发现的肾功能障碍的候选尿细胞外囊泡生物标志物。需要借鉴在介入性临床试验中使用的严格方法来用于这些生物标志物的验证。

参考文献:
Michael L. Merchant, Ilse M. Rood,  Jeroen K. J. Deegens & Jon B. Klein. Isolation and characterization of urinary extracellular vesicles: implications for biomarker discovery. Nature Reviews Nephrology (2017) doi:10.1038/nrneph.2017.148  IF= 12.146
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