2024上半年NanoFCM文章精选荟萃

据Science Direct数据库检索显示，2024年上半年外泌体领域发文数量突破10000篇。NanoFCM作为一款针对生物纳米颗粒的多参数定量表征利器，见证并紧跟外泌体领域的发展步伐，相关文章发表数量呈现逐年递增趋势，仅今年上半年已助力客户发表文章数量超100篇。

本期小编为大家精选了四篇文章，其中包含两篇重量级的Nature大子刊文章，研究内容覆盖了多能干细胞外泌体标志物筛选、基于多功能纳米粒子的疾病筛查、基于外泌体的疾病治疗以及外泌体在阻断病毒感染的机制研究。在这些研究中，NanoFCM主要帮助研究者在单囊泡水平实现了外泌体或者人工合成纳米粒子的特征标志物的多参数定量分析，从而实现外泌体样本的质量控制，为下游应用保驾护航。

01 多能干细胞来源小细胞外囊泡特异性标志物

关键词：

多能干细胞，单粒子分辨率，小细胞外囊泡，特异性标志物

研究摘要：

多能干细胞(pluripotent stem cells, PSC)来源的小细胞外囊泡 (small extracellular vesicles, sEVs)作为一种潜在的再生医学疗法，在多种与衰老相关的退行性疾病中表现出巨大的临床转化潜力。针对PSC-sEVs的表征手段和质量控制标准的缺乏严重阻碍了PSC-sEVs由基础研究向工业化转化的应用。

在该研究中，作者首先通过蛋白质谱在胚胎干细胞和诱导多能干细胞来源的sEVs中鉴定到5000多种蛋白质。从中筛选出7种高度富集的蛋白，经WB验证后发现其中六种蛋白(PODXL、YB1、IFITM1、LIN28A、OCT4和Dnmt3A)属于高丰度蛋白。作者进一步分析了这几种蛋白在2种PSC-sEVs和7种非多能干细胞(3种普通细胞系及4种肿瘤细胞系)来源的小细胞外囊泡(nPSC-sEVs)中的表达情况，结果发现PODXL、LIN28A、OCT4和Dnmt3A仅在PSC-sEVs中呈现特异性表达，可作为特异性标志物。

随后，作者采用NanoFCM在单颗粒水平对PODXL(上述4个蛋白中唯一的膜表面蛋白)和3种PSC特异性表面抗原SSEA4、Tra-1-60和Tra-1-81在PSC-sEVs上的表达进行分析。结果显示，PSC-sEVs中PODXL(>50%)和SSEA4(>70%)的阳性率明显高于nPSC-sEVs(<10%)，充分展示了PODXL和SSEA4可作为PSC-sEVs特异性强且灵敏度高的表面标志物。

详见往期文章：JEV前沿 | 多能干细胞外泌体特异性标志物

02 新型多功能纳米探针在流行性疾病筛查的应用

关键词：

纳米探针，SynBioNFs，诊断，SARS-CoV-2病毒

研究摘要：

生物标志物的准确和早期检测为疾病筛查和追踪在分子层面提供了可行性，为及时治疗来挽救生命提供了保障。其中，探针和生物标志物之间的多价相互作用以及材料表面上受控的探针取向是高灵敏检测的关键。理想的功能纳米探针应具备高亲和力、低生产成本、易于大规模制备和存储等优势，这些在流行性疾病的快速筛查中显得尤为重要。

该研究开发了一种基于生物工程化的多功能酵母纳米片段的新发疾病筛查通用试剂，该试剂的核心组成为由纳米级细胞壁片段组成的纳米探针——合成生物纳米片段(SynBioNFs)。SynBioNFs是通过基因编程酵母细胞的裂解产生的，该探针含有高亲和力的靶标结合生物分子(target binder)和精确定向附着诊断平台表面的分子手柄(surface binder)。SynBioNFs可应用于多种诊断平台（表面增强拉曼、荧光、电化学和肉眼可视化分析），并实现SARS-CoV-2病毒颗粒的捕获和检测，且检测灵敏度与逆转录定量聚合酶链反应(reverse-transcription quantitative polymerase chain reaction, RT-qPCR)相当。该方法具有快速、高特异性、高灵敏度以及通用性等优势，为新发疾病的快速诊断系统的开发提供了极大的便利。

03 外泌体促进糖尿病患者创面愈合机制

关键词：

糖尿病伤口，缺氧外泌体，lncHAR1B ，KLF4，巨噬细胞

研究摘要：

糖尿病患者皮肤损伤后往往存在创面愈合时间长或难以愈合等问题，已成为临床上亟待解决的难点和热点。之前已有研究发现低氧处理的人脐静脉内皮细胞(hypoxic human umbilical vein endothelial cells, HUVEC)来源的外泌体可以促进糖尿病患者的皮肤创面愈合，但其具体作用机制尚不明晰。本研究对这一现象的底层生物过程进行了探讨和挖掘，揭示了细胞在低氧条件下分泌的外泌体(hypoxic exosomes, HExos)对于糖尿病患者创面愈合的机制。作者首先通过转录组技术对比了细胞常氧条件下分泌的外泌体和HExos中RNA的表达差异。结果发现在多种差异表达的lncRNA（包括64个上调的lncRNA和94个下调的lncRNA）中，与糖尿病创面愈合显著相关的lncHAR1B 在HExos中显著上调。随后作者进一步发现HExos可导致受体细胞lncHAR1B表达的显著升高，从而有效缓解高糖诱导的内皮细胞功能障碍，并促进M1型巨噬细胞向M2型巨噬细胞的转变，即lncHAR1B通过与转录因子BHLHE23结合，调控KLF4表达，从而影响了巨噬细胞的极化和炎症反应，这些均与糖尿病创面愈合密切有关。作者还进一步以水凝胶作为外泌体的缓释载体，分别负载常氧外泌体和低氧外泌体，并发现低氧外泌体的水凝胶可有效促进创面愈合。

该研究不仅阐述HExos促进创面愈合机制，同时开发了一种实用的外泌体药物递送平台，为糖尿病患者的创面愈合提供了一种新颖的治疗策略。

04 体液细胞外囊泡阻断病毒感染

关键词：

EVs，磷脂酰丝氨酸，病毒，感染

研究摘要：

为何有些病毒不易人传人？此前的研究中发现精液和唾液中的细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)可竞争性地阻断寨卡病毒(zika virus, ZIKV)与靶细胞的结合，从而抑制其在体内和体外的感染，但其生物机制尚不清楚。

本研究基于脂质组学和NanoFCM对不同体液来源的EVs的脂质和表面的磷脂酰丝氨酸(phosphatidylserine, PS)的表达进行了定量分析，发现不同体液来源的EVs均有不同程度的PS暴露，且在精液、唾液和尿液中比例较高。进一步研究发现，EVs可通过其自身暴露的PS阻断ZIKV在凋亡模拟侵染过程中与靶细胞表面的PS受体结合，从而干扰ZIKV对宿主细胞的附着和进入。且该现象具有广谱性，登革热病毒(DENV)、西尼罗河病毒(MNV)、基孔肯雅病毒(CHIKV)、埃博拉病毒(EBOV)和疱疹性口腔炎病毒(VSV)等感染均会受到体液中暴露PS的EVs不同程度的抑制。而利用其他的入侵受体的艾滋病病毒(HIV)、丙肝病毒(HCV)、新冠病毒(SARS-CoV-2)和疱疹病毒(HSV)的感染则不会受到该途径的抑制。

该研究结果明确了体液中暴露PS的EVs阻断病毒通过凋亡模拟途径的感染机制，且这类EVs在唾液和精液中的含量尤其丰富，可有效抑制这类病毒在基于口腔和性传播的感染。该研究为凋亡模拟病毒在人与人之间直接传播的低发生率提供了有效的理论支撑，同时为新型抗病毒药物的开发提供了新的思路和理论基础。

详见往期文章：Nature Microbiology | 体液细胞外囊泡阻断病毒感染

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