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云序生物—外泌體轉錄組學的那些事

外泌體是活細胞分泌的40-100納米的囊泡，是細胞外泌囊泡中體積較小的一種，可被大多數細胞分泌，并分布于血液、唾液、尿液、腦脊液和母乳等多種體液中均有分布。外泌體中不僅包含蛋白質成分，還包括一些RNA成分，如微小RNA ( microRNA, miRNA)、長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA, lncRNA)、mRNA和環狀RNA（circular RNA,circRNA）等。外泌體所攜帶的這些RNA統稱為外泌體來源RNA，具有完整的序列結構和生物活性。

一、外泌體及其應用

外泌體（Exosomes）

外泌體是活細胞分泌的40-100納米的囊泡，是細胞外泌囊泡中體積較小的一種。外泌體可被大多數細胞分泌，并分布于血液、唾液、尿液、腦脊液和母乳等多種體液中均有分布。外泌體中不僅包含蛋白質成分，還包括一些RNA成分，如微小RNA ( microRNA, miRNA)、長鏈非編碼RNA(Long non-coding RNA, lncRNA)、mRNA和環狀RNA（circular RNA,circRNA）等。外泌體所攜帶的這些RNA統稱為外泌體來源RNA，具有完整的序列結構和生物活性。

外泌體產生過程的示意圖：

隨著醫學概念的提出，越來越多的人開始關注如何能做到疾病的診斷和治療。外泌體作為一個新型的研究熱點，由于它在體內存在獲取的便捷性，已經成為了疾病診斷治療的潛在有效方式，在醫學發展上有著光明的前景。而基于高通量測序的RNA-Seq技術，正是帶動外泌體研究進展的***。相信假以時日，外泌體必然為疾病的診斷與治療帶來重大改革。

外泌體具體應用

1.外泌體miRNA與circRNA互作，在腫瘤等疾病發生發展中的調控作用等；

2.外泌體lncRNA可以用作治療耐藥的潛在治療靶標；

3. 外泌體環狀RNA作為分子標志物用于疾病診斷、監測及預后；

4.外泌體介導的腫瘤殺傷過程，為肝ai免疫治療提供了新思路和窗口作用

5.外泌體介導的ADSCs巨噬細胞級聯干擾機制，促進WAT的調節作用。

二、云序生物—外泌體研究思路大揭秘

**我們將以幾篇依托高通量技術手段揭示外泌體RNA在機體疾病過程中所發揮的重要作用的文章為大家進行外泌體研究思路分析。

1.Cell：脂肪組織巨噬細胞分泌外泌體 miRNA可大幅改善體內胰島素敏感性

影響因子：30.410

美國加州大學圣地亞哥分校Olefsky團隊和中國醫學科學院的研究者們，通過研究發現脂肪組織巨噬細胞（adipose tissue macrophages，ATMs）分泌的外泌體中含有miRNA并可以轉移到胰島素的靶細胞中，從而調節靶細胞對胰島素的敏感性以及體內的總糖代謝穩態。Olefsky團隊從肥胖小鼠脂肪組織內分離出巨噬細胞，再收集細胞里的外泌體，用它們處理體型瘦的健康小鼠，發現接受了外源外泌體的小鼠雖然體重依然正常，但卻出現肥胖誘導型胰島素抵抗癥狀。相反，提取瘦小鼠來源的脂肪組織巨噬細胞外泌體，并用它在肥胖小鼠上治療，會大幅改善體內和體外的葡萄糖耐受和胰島素敏感性。研究人員通過miRNA測序等方法，證明miR-155是肥胖個體脂肪組織巨噬細胞外泌體差異表達的miRNA之一，miR-155極有可能直接通過抑制其靶基因PPARγ來抑制胰島素信號傳導和葡萄糖耐受。

圖1.肥胖能夠引起miRNA的表達譜變化

2．Cancer Cell：外泌體lncRNA促進腎ai腫瘤細胞耐藥性

影響因子：27.409

一篇關于疾病相關的lncRNA參與腎ai腫瘤細胞耐藥性的文章，將外泌體lncRNA的研究又一次帶到了大眾視野中。該研究通過lncRNA測序技術檢測了野生型細胞和耐藥型細胞中差異表達的lncRNA，并通過病人源性異種移植模型 (PDX) 鑒定到8條疑似致病lncRNA。將其中一條lncRNA-lncARSR (Activated in RCC with Sunitinib Resistance)敲除后，細胞耐藥性明顯增強。進一步研究表明lncARSR與腎ai細胞增殖、粘附等表型密切相關。作者研究發現，lncARSR主要存在于細胞外泌體中，并且耐藥細胞外泌體lncRNA含量要遠高于野生型細胞。作者隨后通過RNA Pull Down實驗證實核不均一性核糖**A2B1(hnRNPA2B1)與lncARSR相互作用。又通過RIP實驗、敲降hnRNPA2B1實驗，證明A2B1負責包埋lncARSR進入外泌體。當提取耐藥細胞外泌體孵育到野生型細胞后，野生型細胞胞內lncARSR含量增加，細胞耐藥性增強。而胞內lncARSR主要發揮miRNA海綿功能，通過競爭性結合miRNA-34和miRNA-449，促進AXL和c-MET表達及下游STAT3、AKT、ERK信號通路的活化，導致舒尼替尼耐藥性形成。

圖2. lncARSR功能的分子機制與表達譜

3. Cell Research：外泌體環狀RNA表達具有ai癥分子標志物特點

影響因子：15.606

研究人員首先分離得到了來自于MHCC-LM3肝ai細胞的外泌體并對其進行了環狀RNA測序。發現exosomes中的circRNA比exosomes來源細胞中的circRNA豐富得多。研究者把exosomes中的circRNA稱為exo-circRNA。Exo-circRNA是來源細胞中的circRNA的2倍以上；而且進入exosomes的circRNA比線性RNA更多。據報道CircRNA能與miRNA結合，而miRNA在exosomes中也很豐富，于是研究者進一步研究了circRNA與miRNA之間的關系。CDR1ascircRNA已知為miR-7海綿，研究者轉染miR-7模擬物進HEK293T細胞，檢測了CDR1as在細胞和exosomes中的水平。有趣的是，研究者發現miR-7使CDR1ascircRNA在exosomes中大幅下調，但在細胞中下調輕微，表明circRNA進入exosomes的分選是受調控的，至少有部分是通過改變來源細胞的相關miRNA水平來調控的。exo-circRNA代表外泌體中的一種新類型RNA，它的特性是作為ai癥分子標志物。

圖3.外泌體環狀RNA的表達特點

4. Journal of Hepatology：樹突狀細胞來源的外泌體能夠引起原發性肝ai鼠模型中腫瘤的減小

影響因子：14.911

尹海芳教授團隊利用肝ai特異性抗原甲胎蛋白(α-fetoprotein - AFP)作為肝ai典型測試抗原，通過在不同的肝ai模型上包括致ai物誘導的自發性肝ai小鼠模型，系統測試負載AFP的DC細胞來源的exosome (DEXAFP)對肝ai的抑制作用及對免疫和腫瘤微環境的改善作用。結果發現DEXAFP在不同肝ai小鼠模型均能介導有效的免疫殺傷，抑制腫瘤生長。特別是，在異質性和復雜性與肝ai病人極為相似的自發性肝ai模型上，也能介導肝ai特異性免疫殺傷，并逆轉免疫和腫瘤微環境。對其作用機理的闡釋，揭示了DEXAFP是通過活化功能性T細胞，特別是CD8殺傷性細胞而發揮其功能；而且NK細胞也參與了DEXAFP介導的腫瘤殺傷過程，這一研究為肝ai免疫治療提供了新思路和窗口作用。

圖4.樹突狀細胞外泌體的抑ai作用

5. Diabetes脂肪來源的干細胞分泌外泌體可減輕脂肪炎癥和肥胖現象

影響因子：8.684

在這項研究中，來自山東大學基礎醫學院的研究人員利用全轉錄組測序等技術，研究發現來自WAT的ADSCs分泌外泌體使巨噬細胞向表達高水平的Arg-1和IL-10的M2極化，該過程主要依賴外泌體轉移活性STAT3來實現的。值得注意的是，ADSC衍生的外泌體處理的肥胖小鼠后表現出WAT炎癥的減少，改善的代謝穩態和延緩肥胖進展。ADSC衍生的外泌體在WAT中驅動M2巨噬細胞的極化，進一步促進了WAT的作用，從而產生了上述有益的效果。本文闡述了一種全新的外泌體介導的ADSCs巨噬細胞級聯干擾機制，促進WAT通路免疫反應及代謝穩態，從而為肥胖和糖尿病患者提供潛在的治療方案。

圖5.ADSC衍生的外泌體可改善高脂飲食喂養小鼠的WAT動態平衡。

目前對外泌體RNA的研究主要集中在miRNA、lncRNA、circRNA、mRNA等類型上。從外泌體方面發表的文章來看，外泌體研究主要可以分為三大思路，表達譜、分子標志物及分子機制方向。這三類研究均依托高通量測序揭示外泌體攜帶RNA分子對細胞功能造成影響，推動了外泌體在疾病領域的研究進程。但是當前對外泌體研究面臨著巨大的技術瓶頸—外泌體的分離。盡管外泌體的分離方法有很多種，例如超速離心，凝膠排阻層析，免疫沉淀，微流控芯片等，但是如何快速，低成本，高純度的捕獲外泌體依然困擾著很多研究人員。

三、云序生物外泌體一站式服務

云序生物作為外泌體研究的先驅者，那么我們云序生物將怎么為客戶解決困擾呢！下面為大家介紹我們云序生物外泌體一站式服務內容：