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Immunity发表细胞外囊泡最新重磅综述:综述细胞外囊泡和免疫的关系

Immunity 细胞外囊泡

近日,德克萨斯大学Raghu Kalluri在《Immunity》发表了题为 “The biology and function of extracellular vesicles in immune response and immunity” 的综述讨论细胞外囊泡(Extracellular Vesicles, EVs)和免疫的关系,详细介绍了细胞外囊泡在免疫反应和免疫中的作用和功能。


这篇综述文章深入探讨了细胞外囊泡(EVs)在免疫反应和免疫中的复杂作用,包括它们如何通过携带DNA、RNA、蛋白质等生物分子来影响免疫细胞的功能,以及它们在抗原呈递、炎症、自身免疫、感染和癌症中的关键调节作用。文章还讨论了EVs的异质性、生物合成机制,以及它们作为天然和工程化免疫治疗剂的潜力,特别是在癌症疫苗开发和病原体防御中的应用前景。最后,作者强调了EVs作为免疫系统调节者的重要性,并指出了它们在临床应用中的挑战和未来发展的可能性。



详细图文摘要

图1:关于细胞外囊泡(EVs)的结构、生物合成和异质性的代表性描述,并展示了其与抗原处理和呈递的交叉点

A.EVs的蛋白质标记:展示了细胞外囊泡通常使用的蛋白质标记,这些蛋白质作为识别EVs的生物标记物。还展示了细胞外囊泡的内部货物,如蛋白质、代谢物和核酸(DNA和RNA),某些内容物可以反映它们的细胞来源。

B.EVs的生物合成:描述了外泌体(一种EVs的亚型)的生物合成过程,包括质膜的内陷,随后形成的多囊泡体(MVBs)的二次内陷,这些MVBs释放出EVs。这一过程与细胞质膜的取向相同,与小尺寸EVs或外泌体的取向一致。外泌体的生物合成与抗原处理和呈递的细胞内途径有交叉,使得MHC抗原复合物能够被捕获并呈现在分泌的外泌体表面。Ectosomes(另一种EVs)通过质膜的直接出芽产生,保持了质膜取向的完整性。Ectosomes也可能呈现MHC抗原复合物。病毒DNA和RNA可能被捕获到外泌体和ectosomes的腔内,可能增强病毒的毒力(“病毒劫持”)。

C.EVs的异质性分类:EVs被分为两类,ectosomes和exosomes,并根据其大小、内容和来源的不同,展示了它们的异质性。EVs包含DNA、蛋白质和脂质。Ectosomes是通过质膜的出芽产生的,并在此过程中封装了其膜上和腔内的附近内容物。外泌体的内吞作用(图右上角)启动了一系列事件,导致早期分选内体和晚期分选内体形成,这些内体带有腔内囊泡结构,导致形成与质膜融合以释放外泌体的多囊泡体(MVBs)。尽管目前人们认识到EVs的异质性,但由于当前技术限制,具体细节仍然未知。


图2:EVs在抗原呈递和免疫反应调节中的作用

A.EVs的分泌与功能:不同的细胞类型(如树突细胞、B细胞、T细胞等)分泌EVs,这些EVs携带受体、配体、细胞因子和酶,能够激活或抑制免疫反应,尤其是在T细胞中。

B.EVs在免疫反应中的双向作用:EVs作为免疫反应中独特信号的介质,它们可以在数量和质量上有不同的积累。根据细胞来源和表型状态的不同,EVs的货物反映了EVs的多样性,可以指导免疫反应走向促炎/免疫激活结果或抗炎/免疫抑制结果。这种生物学结果可能是由于异质EVs潜在的双向作用的总和平衡或缺乏。

C.EVs在抗原呈递中的多种途径:EVs可以通过几种可能的途径参与抗原呈递。在直接(direct)途径中,异质EVs可以直接与T细胞结合,通过呈现MHC抗原复合物和共刺激信号。在间接(indirect)途径中,带有MHC抗原复合物的EVs被抗原呈递细胞(APCs)摄取。然后,抗原被APC处理并通过APC的MHC抗原复合物呈现给T细胞。在半直接(semi-direct)途径中,EVs通过与质膜融合或结合来交叉修饰APC,并呈现MHC抗原复合物,可能带有或不带共刺激配体。


图3:许多不同的细胞类型,包括免疫细胞,都参与生成EVs,这些EVs反映了他们的生物学表型并提供影响组织命运的正面和负面信号
EVs所处的环境影响组织稳态和独特的免疫信号,以调节组织损伤、炎症、自身免疫、感染和癌症。EVs可能以依赖于环境的方式保护组织或促进疾病,并反映其来源细胞所接收的细胞和分子信号。EVs在组织中的最终结局可能取决于如何建立这些不同活动之间的平衡。详细内容在图4 所示。

图4:细胞外囊泡(EVs)在调节系统性免疫反应中的潜在作用

最近的证据表明,细胞外囊泡(EVs)可能是免疫系统中一个被低估的分支,EVs具有快速系统放大免疫信号的能力,不需要细胞间的接近和细胞之间的直接相互作用。EVs可以替代细胞相互作用中细胞直接接触的要求,正如示意图中所示例:由树突状细胞、B细胞、CD4+ T细胞和CD8+ T细胞释放的EVs可以介导相互作用,这些相互作用可以促进免疫反应以攻击目标细胞。这种由EVs调节的系统被称为“EV介导的免疫调节”(EMIM)。这很可能代表了一种新的免疫反应分支。值得注意的是,EVs也可以由EVs靶向的细胞产生,以影响其他细胞,但在此示意图中未表示。ICAM-1,细胞间粘附分子-1;LPAR3,溶血磷脂酸受体3;MCAM,黑色素瘤细胞粘附分子;PECAM,血小板/内皮细胞粘附分子;PDCD6IP,程序性细胞死亡6相互作用蛋白;NKP46,自然杀伤蛋白46;NKG2D,自然杀伤细胞家族2成员D;DNAM1,DNAX辅助分子1;TLR4,Toll样受体4。



关于恩泽康泰

北京恩泽康泰生物科技有限公司成立于 2017 年,坐落于被誉为“中国药谷”的北京大兴生物医药产业基地,是致力于外泌体技术开发与临床转化的创新型高科技公司。恩泽康泰将十余年的外泌体基础研究与分子生物学、细胞生物学及生物信息学相结合,建立了具有自主知识产权的三大外泌体研究与应用平台:外泌体组学平台 Exoomics®—面对研究型医院及科研机构提供外泌体产品 / 试剂盒及外泌体科学研究整体解决方案;工程化外泌体平台 Echosome®—面对生物医药企业提供工程化外泌体载体设计开发、药物装载、靶向改造等 CRO服务;外泌体 CMC 平台 EchoPharm®—面对生物医药企业提供工程化外泌体的CDMO服务及原料生产。 
公司成立以来累计获得多轮数亿元融资,现已建成超 3000 平米的外泌体 GMP 生产车间,并与国内外上千家医院、科研院校及生物企业建立合作,合作发表论文200+篇,处理不同类型的样本4万+例,申报国内外发明专利30+件,获有“国家级专精特新小巨人企业”、“博士后科研工作站”、“国家高新技术企业”、“中关村金种子企业”、北京市知识产权试点单位”等荣誉。
公司致力于通过提供系统的外泌体研究与应用解决方案,赋能临床科研,加速产业转化,并通过持续的创新和严格的质量要求,让外泌体科技推动医学发展,造福美好生活!


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