外泌体技术有望实现验血准确诊断癌症

起初,外泌体一直被认为是细胞碎片或细胞的废弃物,是细胞排泄废物的一种方式,不配拥有姓名与身份。直到研究人员逐渐发现外泌体可以介导细胞间通讯,携带核酸、蛋白质、脂质等多种生物大分子,并通过表面分子与受体细胞表面受体结合,将其内含物递送至受体细胞内,进行细胞间的信息传递。在1987年才被正式命名为“Exosome”,即外泌体。

2013年诺贝尔生理学或医学奖授予了发现并阐释细胞囊泡运输系统及其调控机制的三位科学家,自此外泌体研究已成为国际研究热点。

 

外泌体技术有望实现验血准确诊断癌症

▲图 外泌体

 

细胞外囊泡(EVs),特别是外泌体(Exosome),正从学术的研究方向转向生物技术领域,并向临床方向发展。

所有的细胞都会分泌外泌体。但是比起正常细胞,病变的细胞尤其是肿瘤细胞会分泌更大量的外泌体。这些外泌体进入到外周血当中,可以被收集并作为一种肿瘤早期筛查的靶标。因此外泌体在近些年成为了液体活检行业最热门的话题之一。除此之外,外泌体由于其极高的稳定性和易于被细胞吸收的特点,可以作为一种优质的靶向给药载体。

2016年,全球首个基于外泌体的癌症诊断产品于美国上市,位于马萨诸塞州剑桥市的Exosome Diagnostics公司推出的这一液体活检产品标志着新兴的外泌体生物学向成熟迈进了一步。

20世纪80年代首次描述的外泌体是所有活细胞都能分泌的一种微泡。胞内体膜与细胞质膜融合后将其内包含的微小膜泡释放到细胞外形成外泌体,而不是与溶酶体融合被内部消化。它们包含胞质环境中富含的DNA,RNA,蛋白质和其它分析物;所以它们的内含物成分与其细胞来源有关。“他们就像亲本细胞生产的产品”,位于波士顿的哈佛医学院放射学教授和系统生物学教授拉尔夫·惠斯勒说。

2018年8月8号,又一篇关于外泌体的重磅报道“Exosomal PD-L1 contributes to immunosuppression and is associated with anti-PD-1 response”发表在顶级期刊《Nature》上,为“癌症如何在全身对抗免疫系统”这一难题带来了颠覆性认识。

从患者血液中取得的微泡包含足够的RNA用来分析和作为诊断使用。

近些年随着液体活检行业的兴起,外泌体作为一种独特的检测靶标而备受关注,应用外泌体技术的相关公司也如雨后春笋般涌现。

Nature Biotechnology杂志最新发表文章,报道了多家大型制药公司如礼来、武田、拜耳等押注外泌体(Exosomes)和其他细胞外囊泡(Extracellular Vesicles),作为核酸治疗药物递送的一种手段。

外泌体新技术有望实现验血准确诊断癌症

传统病理方案中,病人的病理要通过切除的患病组织来进行检测,因此病理通常都要在开刀手术之后才可以获知。这一情况首先不利于病人的治疗进程,其次无法进行早期筛查。随着医学的发展,液体活检以其样品易于获得且内容丰富的特点,受到了极大地关注。人们期望液体活检可以在早筛和诊断方面辅助传统方法,对病人的情况进行更准确的判断。

液体活检的主要目标有三类,循环肿瘤DNA(ctDNA),循环肿瘤细胞(CTC)和外泌体。除此之外还有血小板和最新发现的循环RNA,但目前并不热门。

在三种主要液体活检目标中,外泌体以其分布广泛,含量高,结构稳定的特点成为了近期液体活检行业最热门的话题。所有细胞都会分泌外泌体,但是研究表明肿瘤细胞会分泌出比正常细胞更大量的外泌体。因此即使当前技术不能将来源于正常细胞和肿瘤细胞的外泌体完全分开,血液外泌体也可以一定程度上表征肿瘤的发展情况。

2021年7月,日本九州大学等开发出了可测量从癌细胞进入到血液中的微粒形状的技术。如果能根据癌症种类区分形状,就有望通过血液检查知道哪个内脏器官有癌症。

外泌体技术有望实现验血准确诊断癌症

这种微粒是直径100纳米左右的微小囊泡,叫做“外泌体(exosome)”。内部含有特定的蛋白质和被称为“MicroRNA(小分子核糖核酸)”的物质。大多细胞都会释放这种微粒,而癌细胞释放得特别多。由于这一微粒有助于诊断癌症,因此备受关注。这项成果由日本九州大学与名古屋大学、大阪大学及东京医科大学共同发布。

研究小组在液体中混入外泌体,让其从直径约200纳米的孔中通过。调查外泌体通过孔时的电流变化,可以判断出球形及椭圆形等形状。据称10分钟内可以检测200~300个微粒的形状。

来自人类乳腺癌细胞的外泌体9成以上呈球形。来自肝癌细胞的外泌体呈球形及椭圆形等。

通过比较乳腺癌患者与健康人血液所含的外泌体的形状,发现能以约8成的准确度判断出有无乳腺癌。

如果知道每种癌症容易释放的外泌体的形状,只需通过血液就可以诊断癌症。九州大学希望提高准确度并作为癌症诊断技术在几年内确认有效性。

利用外泌体含有的MicroRNA及蛋白质诊断癌症的技术此前就在推进开发。

不过,提取微量的MicroRNA及蛋白质需要先进的技术。如果只测量形状就可以诊断,检查将变得更加简便。

发布者:木木夕,转转请注明出处:https://www.cells88.com/wmt/6848.html

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