Sci Adv：利用重编程工程化的合成性外泌体或能优化机体伤口的愈合

2021年9月9日 讯 /生物谷BIOON/ --胞外囊泡（EVs）是细胞间交流的基础，其几乎影响着细胞生理学的每一个过程，然而，由于其复杂的分子结构，关于其信号机制的定量相关信息往往是缺失的，这尤其会阻碍其治疗应用。近日，一篇发表在国际杂志Science Advances上题为“Bottom-up assembly of biomedical relevant fully synthetic extracellular vesicles”的研究报告中，来自马克斯普朗克医学研究所等机构的科学家们通过研究工程化改造并设计出了一种合成性的外泌体，其能在机体伤口闭合期间调节细胞的信号转导；这些合成性的结构与天然发生的细胞外囊泡结构相似，后者在机体多个不同过程的细胞间交流上扮演着重要的角色。

图片来源：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abg6666

如今科学家们发现了能调节并帮助伤口愈合以及新血管形成的关键机制，为此他们从头开始设计并构建可供编程的全合成胞外囊泡结构，而不是从细胞中分离出天然的胞外囊泡；本文研究中，研究人员首次证明了他们能够构建出具有治疗功能的全合成外泌体。细胞间良好的沟通是多细胞有机体维持正常功能的基础，机体中几乎所有的过程都需要细胞间的协调互动，因为其能形成组织和器官，或者在免疫反应期间一起发挥作用；伤口愈合或新血管的形成需要广泛的细胞-细胞信号转导，从而确保协调的组织再生；为此，皮肤中的细胞能应用多种机制来彼此交流沟通，其中一种就是胞外囊泡结构，其是一种小液滴或小区室，细胞可以装载不同的分子并对其释放，从而传递信息。在与其它细胞结合或被这些细胞吸收后，其就会释放出相关信息，然而，目前科学家们对细胞外囊泡之间交流沟通背后的具体机制和复杂的信号传递过程知之甚少，这也是其治疗应用的主要限制因素。

为了能更好地理解胞外囊泡，研究人员选择了一种自下而上的合成生物学方法，在试管内，其能设计并组装全合成的胞外囊泡，从而就能更加精确地模仿其在形式和功能上的自然角色模型，基于这种方式，研究人员旨在更好且更加系统性地评估其在伤口愈合过程中扮演的关键角色，并理解囊泡内的每一种成分的相关性和功能；研究人员使用的这种合成生物学方法能利用液滴，并且能微调胞外囊泡的功能且能创建一种可编程的胞外囊泡技术。为了阐明合成性的胞外囊泡在伤口愈合过程中所发挥的功能，研究人员分析了在实验室中培养的人类供体皮肤的行为，当利用合成性的为阿米替来处理这些皮肤伤口时，其就能展现出更快的愈合速度，且伤口也闭合地更快；当测试合成性外泌体改善新血管形成的能力时，研究者也进行了类似的观察，这是在多种治疗背景下极为相关的另一个过程，比如术后的组织再生和心脏损伤等；通过深入理解利用合成性胞外囊泡处理细胞内的作用机制，研究人员还能够确定胞外囊泡中负责诱发治疗性效应的关键分子。而确定胞外囊泡的关键组分是一项关键的进展，未来可能会使具有治疗价值的单独可调控囊泡工程化，从而治疗多种疾病，比如癌症、免疫紊乱和神经变性疾病。

通过摄入合成性的外泌体（图中紫色）就能对培养中的人类皮肤细胞（图中灰色、青色）进行重编程。

图片来源：MPI for Medical Research

研究者表示，20年多来，外泌体在生物医学研究领域引起了很多科学家们的极大兴趣，有了这项新技术在手，如今研究人员就能以治疗规模合成高纯度的外泌体，这或许就克服了阻碍外泌体应用于治疗的一些主要限制，并可能会让研究人员有效利用胞外囊泡之间交流沟通的力量；此外，由于目前研究人员正在使用非常明确的囊泡系统，这样他们就能以非常系统性的方式来研究胞外囊泡的基础功能了。综上，本文研究中，研究人员应用转录组学分析技术来系统性地解析了单一胞外囊泡成分之间的协同效应，从而就能实现对胞外囊泡信号的解析以及基础性的理解。（生物谷Bioon.com）

原始出处：

OSKAR STAUFER FRANZISKA DIETRICH,RAHUL RIMAL，et al. Bottom-up assembly of biomedical relevant fully synthetic extracellular vesicles, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abg6666