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伯豪生物外泌体研究解决方案

2019-05-21点击49次
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      外泌体形成是由细胞膜内陷,形成内体,再形成多泡体,最后分泌到胞外。外泌体中携带有母细胞的多种蛋白质、脂类、DNA和RNA等重要信息,而非编码RNA(包括miRNA、lncRNA、circRNA等)在调控基因表达等方面有着重要作用,对外泌体中的miRNA、lncRNA、circRNA进行研究不仅能够深入了解疾病或不同发育阶段的内在机制,而且筛选外泌体特异biomarker也有着非常高的临床应用价值。随着液态活检及体外诊断技术的不断发展,外泌体正在成为新的疾病诊断标志物。




Biomarker研究技术流程


经典应用案例

外泌体与lncRNA 

      案例:Extracellularvesicle-packaged HIF-1α-stabilizing lncRNA from tumour-associatedmacrophages regulates aerobic glycolysis of breast cancer cells.Nature Cell Biology.2019 

      外泌体是由多种细胞分泌的纳米级膜囊小泡,其内含有蛋白质、脂质、核酸等大量生物活性物质,在细胞间通讯过程中起着关键作用。在整个肿瘤组织的浸润区,巨噬细胞约占50%, 有研究结果表明,巨噬细胞的数量同肿瘤的预后呈负相关,说明了巨噬细胞在肿瘤发展过程中具有重要作用。先前有报道指出,肿瘤浸润区巨噬细胞能够分泌外泌体,这篇文章着重关注到外泌体中长链非编码RNA对肿瘤代谢过程的影响。



      外泌体是由多种细胞分泌的纳米级膜囊小泡,其内含有蛋白质、脂质、核酸等大量生物活性物质,在细胞间通讯过程中起着关键作用。在整个肿瘤组织的浸润区,巨噬细胞约占50%, 有研究结果表明,巨噬细胞的数量同肿瘤的预后呈负相关,说明了巨噬细胞在肿瘤发展过程中具有重要作用。先前有报道指出,肿瘤浸润区巨噬细胞能够分泌外泌体,这篇文章着重关注到外泌体中长链非编码RNA对肿瘤代谢过程的影响。



外泌体与circRNA

      案例:Li Y, Zheng QP, Bao CY, et al. Circular RNA is enriched and stable in exosomes: a promising biomarker for cancer diagnosis. Cell Res. 2015, 25(8):981-4.

      circular RNAs是一类广泛存在的环状闭合的非编码RNA,可在体内调控基因的表达。外泌体是一类由细胞分泌的膜状囊泡结构,其内部含有丰富的物质,包括miRNAs, lncRNA,和circRNAs。外泌体中是否能检测到稳定存在的circRNA,能否作为疾病诊断的biomarker,该研究通过一系列实验进行了探索。证明CircRNAs在外泌体中是表达丰富和稳定的,可以作为肿瘤检测的潜在biomarker。

研究思路:


      该研究首先对肝癌细胞系分离外泌体进行了circRNA检测,表明细胞分泌外泌体中存在着丰富的circRNAs。随后对健康人血清来源外泌体进行了检测,表明血清外泌体中稳定的circRNAs是可能作为诊断biomarker。进一步的小鼠肿瘤模型和临床直肠癌病人样本血清外泌体的circRNAs检测表明,检测血清外泌体中的circRNA作为临床诊断的biomarker是可行的。


外泌体与circRNA (circRNA in exosomes)

      案例:Exosomal circRNA derived from gastric tumor promotes white adipose browning by targeting the miR-133/PRDM16 pathway. Int J Cancer.2018.

      circRNAs作为一类自然发生的内源性非编码RNA,可以通过吸附miRNAs来调控基因的表达。目前研究已经确定外泌体中的circRNAs很稳定,但是它究竟是如何被分泌的仍然不清楚。来自天津市肿瘤医院的研究者及其专家团队,通过ceRNA芯片技术对胃癌病人外泌体中circRNAs进行检测,以期筛选关键的circRNAs,并对其在胃癌病人白色脂肪褐变中的作用进行解析。

研究思路:


     研究者运用ceRNA芯片检测外泌体中的circRNAs,发现在胃癌病人中有95个上调的circRNAs和94个下调的circRNAs,其中ciRS-133上调倍数高达124倍。QPCR对血浆样本和组织样本进行验证该circRNA的表达水平同分析结果一致。进一步的分析表明外泌体来源ciRS-133可以通过吸附miR-133来促进PRDM16的表达,调节脂肪细胞的代谢活性,后续的体内实验验证该circRNAs可以激活脂肪细胞的PRFM16/UCP1途径,过表达ciRS-133有利于促进癌细胞向淋巴结及肝脏转移,加速肿瘤的恶病质。


      案例:Tumor-derived exosomal miR-1247-3p induces cancer-associated fibroblast activation to foster lung metastasis of liver cancer. Nature Communications.2018.

      本研究通过外泌体miRNA芯片检测高转移癌细胞和低转移癌细胞的外泌体,发现肿瘤来源的关键外泌体miRNAs能在转移前微环境中将成纤维细胞转化成CAF。此外,CAF通过增加促炎性细胞因子的分泌来促进肿瘤细胞的一系列特性。研究发现,原发肿瘤细胞与基质细胞之间的双向相互作用是一种新的转移发生机制。


        在本研究中,研究人员进一步阐明导致肝癌转移不同程度的原因。在肺转移微环境中,高转移性肝细胞癌(HCC)细胞比低转移性HCC细胞表现出更高的将正常成纤维细胞转化为肿瘤相关成纤维细胞(CAF)的能力。研究人员发现,高转移性HCC细胞分泌的外泌体miR-1247-3p直接靶向B4GALT3,导致成纤维细胞中β1-integrin-NF-κB信号通路的活化。活化的CAF通过分泌促炎症细胞因子(包括IL-6和IL-8)进一步促进癌症进展。临床数据显示血清中高外泌体miR-1247-3p表达水平与HCC患者的转移相关。这些结果表明由肿瘤分泌的外泌体介导的肿瘤细胞和成纤维细胞之间的细胞间通讯,从而调控HCC的转移,该研究为预防和治疗肿瘤转移提供潜在的靶点。


外泌体研究常用的网络资源

ExoCarta

http://www.exocarta.org/ 澳大利亚墨尔本La Trobe(拉伯筹)大学的Mathivanan S等建立的一个专门收集物种内exosomes信息及exosomes内含物信息的站点。

Vesiclepedia

http://www.microvesicles.org/ 建立同样是澳大利亚墨尔本La Trobe(拉伯筹)大学的Mathivanan S,目标是建立一个交互式的以EVs为核心的百科全书式网站。

Evpedia

http://evpedia.info 韩国浦项科技大学的 Yong Song Gho创办与2015年,与ExoCarta比较类似,但是内容更加丰富一些,在生物信息分析方面提供了一些功能。

环状RNA数据库

CircBase:一个环状RNA研究的经典数据库circBase,合并了整套的环状RNAs.网址:http://www.circbase.org/

CircBank:整合人类环状RNAs资源的新数据库,circBank数据库共收录了140790条人类circRNA的记录,每一条circRNA记录都单独做了一个详细信息的页面。

lncRNA数据库

NONCODE:提供长链非编码RNA的全面注释,包括基于该团队计算机软件预测的lncRNA功能。网址:http://www.noncode.org/

Lncipedia:对人类的长链非编码RNA的序列和结构全面的注释。

网址:http://www.lncipedia.org/

LncRNADisease:提供了文献报道的疾病相关的长链非编码RNA的注释。

网址:http://www.cuilab.cn/lncrnadisease

LncBooK: LncBook整合已有lncRNA数据并鉴定新的lncRNA,共获得270,044个lncRNA转录本,LncBook作为重要的lncRNA资源库,提供了目前为止数据量最为丰富的人类lncRNA数据。网址:http://bigd.big.ac.cn/lncbook/index

miRNAs数据库

miRBase: miRBase数据库为研究者提供miRNA序列注释,预测miRNAs靶基因,是关于miRNAs全方位数据的一个重要的公共数据可。

网址:http://www.mirbase.org/