本文中,小编整理了科学家们近期在细胞外囊泡研究领域取得的新成果,分享给大家!
【1】JEV:细胞送快递的“派送员”!科学家成功找到细胞外囊泡进入细胞的秘密钥匙
doi:10.1002/jev2.70166
我们体内 37 万亿个细胞的日常沟通,全靠细胞外囊泡(EVs)这款纳米级 “智能快递车”——直径仅为头发丝的万分之一,却能装载蛋白质、脂质、核酸等关键 “货物”,在细胞间穿梭传递生命指令。如今,细胞外囊泡已成为生物医学领域的 “明星”,既是疾病诊断的 “液态活检” 潜在标志物,更是下一代精准药物递送系统的核心候选者,其天然性与靶向性远超人工纳米颗粒。但一个核心难题始终阻碍着其临床转化:这些 “生物快递” 究竟如何被目标细胞精准 “签收” 并处理?
近日,马德里自治大学等机构的科学家在Journal of Extracellular Vesicles发表的研究,成功破解了这一谜题。他们通过全基因组 CRISPR/Cas9 筛选,锁定了名为COMMANDER复合体的蛋白质机器,它正是调控细胞外囊泡摄取的关键 “守门人”。这款此前以细胞膜回收功能闻名的蛋白质复合体,实则是 “全能派送协调员”——不仅主导囊泡进入细胞的 “早期签收” 流程,还直接影响囊泡内 “货物” 在细胞内的最终去向与功能发挥。研究人员强调,弄清目标细胞如何捕获和处理细胞外囊泡,是解锁其诊断与治疗潜力的核心,毕竟只有被正确细胞精准摄取,这些 “生物快递” 才能真正发挥作用。
基于流式细胞术的细胞外囊泡摄取实验筛选全基因组CRISPR细胞库的工作流程示意图
这项研究的突破,首先源于其创新的 “全城大筛查” 方法论。为从人类 2 万多个基因中找到影响囊泡摄取的关键基因,研究团队动用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术,展开了系统性排查:第一步,他们在 K562 人类白血病细胞中利用 CRISPR 文库,逐一敲除每个基因,构建出大批单一基因 “失灵” 的 “故障细胞群”;第二步,从黑色素瘤细胞中分离出数十亿个细胞外囊泡,用荧光分子标记制成 “荧光快递”,与 “故障细胞群” 共孵育;第三步,通过流式细胞术精准量化每个细胞的囊泡摄取量,再用荧光激活细胞分选技术,分离出摄取量最高(前5%)和最低(后5%)的细胞群;
【2】J Diabetes Res:追踪肾脏的“漂流瓶”—细胞外囊泡如何提前泄密糖尿病肾病?
doi:10.1155/jdr/3850490. eCollection 2026
我们机体的肾脏每天都在往外“寄快递”,这些快递小到纳米级别,由一层薄薄的脂膜包裹,里面装着蛋白质、RNA等各种货物,它们被称为“细胞外囊泡”。通过分析这些囊泡里的内容物,科学家们正在尝试读懂肾脏的健康状况。
日前,一篇发表在国际杂志Journal of Diabetes Research上题为“Increased Urinary Extracellular Vesicles and Reduced Expression of NEDD4L in Patients With Type 2 Diabetes and Diabetic Nephropathy”的研究报告中,来自澳大利亚的科学家们就利用这个思路在糖尿病肾病的早期诊断上取得了新进展。
糖尿病肾病是糖尿病患者最可怕的并发症之一,也是导致终末期肾病的主要原因。在澳大利亚,它占据了需要透析或肾移植患者的36%,在新西兰这一比例高达46%,全球范围内大约30%的尿毒症患者都源于此。更令人揪心的是,目前临床筛查主要依靠尿微量白蛋白和估算肾小球滤过率,但等到这两个指标异常时,肾脏往往已经发生了不可逆的结构损伤。这就好比等房子着火了才报警,虽然不晚,但损失已经造成。
在这种情况下,一个能更早发现问题的“预警系统”就显得尤为重要,而尿液中的细胞外囊泡,恰恰可能扮演这样的角色。它们直接从肾小管上皮细胞脱落进入尿液,就像肾脏细胞随手扔出的“工作日志”,真实记录着这片区域正在发生的一切。如果能读懂这些日志,我们或许就能在火灾发生前闻到烟味。
【3】心梗炎症调控添新策!Int Immunopharmacol:缺氧预处理心肌细胞外囊泡靶向关键通路守护心脏
doi:10.1016/j.intimp.2025.116077
心肌梗死发作后,过度的炎症反应往往会成为加重心肌损伤、阻碍康复的“隐形杀手”。作为全球心血管疾病死亡的主要诱因之一,心梗后的炎症调控一直是临床亟待突破的难题。尽管再灌注治疗和药物干预已取得一定进展,但如何精准靶向炎症通路、提升患者长期预后仍缺乏有效手段。
近日,一项发表于Int Immunopharmacol的研究为这一困境带来了新的解决方案,首次明确了缺氧预处理心肌细胞来源的细胞外囊泡的护心机制。研究团队成功分离并鉴定了两种心肌细胞来源的细胞外囊泡:常氧对照组细胞外囊泡和缺氧复氧条件处理的细胞外囊泡(H/R-EVs)。透射电镜观察显示,两种囊泡均呈现典型的外泌体样球形或椭圆形双层膜结构,粒径分布集中在30至200纳米的典型范围。Western blot实验验证了CD9、CD63、TSG101等细胞外囊泡特征蛋白的表达,而钙联蛋白未被检测到,证实了囊泡的纯度。进一步研究发现,缺氧复氧处理后,细胞外囊泡的产量显著提升,且能被巨噬细胞高效摄取,局部心肌注射后可在心脏内长期滞留并发挥作用。
缺氧复氧条件下的细胞外囊泡在体内调控心肌巨噬细胞极化和炎症因子表达
体内动物实验结果显示,心梗小鼠接受H/R-EVs治疗后,心脏功能得到显著改善。M型超声心动图显示,小鼠左心室射血分数和短轴缩短率明显升高,接近假手术组水平;Masson三色染色和苏木精-伊红染色结果表明,H/R-EVs治疗组的心肌纤维化程度减轻,炎症细胞浸润减少,心室壁厚度恢复更佳;TTC染色显示梗死面积显著缩小;血清中心肌损伤标志物(肌酸激酶同工酶、乳酸脱氢酶)和促炎细胞因子(白细胞介素-6、白细胞介素-1β、肿瘤坏死因子-α)水平均明显降低,证实H/R-EVs能有效减轻心梗后的心肌损伤和全身炎症反应。
【4】心碎综合征是怎么一回事儿?Sci Rep:细胞外囊泡揭开心尖“罢工”的真相
doi:10.1038/s41598-026-42812-5
“心碎” 不只是情感表达,有一种真实存在的疾病,叫做“心碎综合征”,医学上称之为Takotsubo综合征。它通常由强烈的情绪打击或身体应激诱发,比如亲人离世、失恋、遭遇车祸,患者会突然感到胸痛、呼吸困难,症状看起来与心肌梗死一模一样。区别在于,他们的冠状动脉并没有堵塞,但心脏却像被“冻住”了一样——心尖部突然停止收缩,形成一个独特的“气球样”膨出。这种病并不罕见,在疑似急性冠脉综合征的女性患者中,大约有5%到6%的人其实是心碎综合征,而在绝经后女性中,这一比例更高。虽然大多数患者的心功能能在数周内恢复,但最新的流行病学数据显示,它的急性期并发症率和远期死亡率并不比真正的心梗低多少。
近日,一篇发表在国际杂志Scientific Reports上题为“Proteomic analysis of tissue-derived extracellular vesicles shows region-specific molecular changes in a rat model of takotsubo syndrome”的研究报告中,来自瑞典的科学家们通过研究发现,心碎综合征患者的长期死亡风险与心梗患者相当,那么问题来了:为什么同在一个心脏里,心尖部“瘫了”,而心底部却还在正常跳动?这两个紧挨着的区域,到底发生了什么不同的事?
细胞外囊泡被称作细胞间的 “分子快递员”,是细胞释放的纳米级囊泡,携带蛋白质、RNA 等信号分子,能精准反映细胞的真实状态。过去研究者用血检、影像学检查始终无法解释这种区域差异,而 EVs 的蛋白质组图谱,恰好能揭开不同心肌区域的分子秘密。
【5】厨房里的抗癌潜力股!Sci Rep:黑胡椒活性成分靶向细胞外囊泡与组织蛋白酶D诱导急性白血病凋亡
doi:10.1038/s41598-025-32898-8
作为餐桌上不可或缺的调味品,黑胡椒的辛辣风味早已深入人心,但很少有人知道,它含有的核心活性成分胡椒碱,还藏着对抗恶性肿瘤的潜力。急性白血病作为一种进展迅速的血液系统恶性肿瘤,以异常白细胞过度增殖为特征,常引发贫血、血小板减少等严重并发症,现有化疗、移植等治疗手段不仅副作用显著,还存在治疗成本高的难题。天然化合物因安全性高、副作用小,成为癌症治疗领域的研究热点。
近日,Sci Rep发表的一项研究,就深入解锁了胡椒碱抗急性白血病的分子机制,让这种常见调味品的药用价值再次引发关注。研究团队通过MTT法检测发现,胡椒碱对NB4急性早幼粒细胞白血病细胞和MOLT-4 T急性淋巴细胞白血病细胞的增殖具有显著抑制作用,且效果随剂量增加和作用时间延长而增强。24小时时,NB4细胞的半数抑制浓度为224μM,MOLT-4细胞为384μM;到48小时,两者半数抑制浓度分别降至145μM和156μM。值得关注的是,胡椒碱对正常外周血单个核细胞的增殖几乎没有影响,展现出良好的细胞选择性,为后续临床应用奠定了安全基础。
胡椒碱在24小时和48小时内对NB4和MOLT-4细胞的剂量依赖性抑制作用
将胡椒碱与临床常用化疗药物柔红霉素联合使用时,研究团队观察到显著的协同抗癌效应。MTT实验结果显示,联合用药组的白血病细胞活力明显低于单独使用胡椒碱或柔红霉素的组别,通过CompuSyn软件计算的联合指数在NB4细胞中为0.59,MOLT-4细胞中为0.81,均小于1,证实两者联合具有协同作用。这一发现意味着未来可能通过联合用药降低化疗药物剂量,在提升治疗效果的同时减少副作用,减轻患者治疗负担。
【6】Front Pharmacol:给疯狂的车轮踩下刹车—纳米囊泡如何让肺癌细胞“慢下来”?
doi:10.3389/fphar.2026.1784404
肺癌,这个长期占据我国恶性肿瘤发病率和死亡率首位的“头号杀手”,时刻牵动着公众的神经。尽管手术、放化疗和靶向治疗不断进步,但肺癌细胞的侵袭和转移依然是导致治疗失败和患者死亡的核心难题。据统计,超过90%的癌症相关死亡与肿瘤转移有关,而在这个过程中,一类被称为“基质金属蛋白酶”(MMPs)的物质扮演了极不光彩的角色,其像一群不知疲倦的“开路先锋”,肆意降解着细胞周围的“城墙”(细胞外基质),为癌细胞的逃逸和扩散开辟出通畅的道路。如何有效控制这些“开路先锋”,成为抗癌研究的热点之一。
针对上述难题,一篇发表在国际杂志Frontiers in Pharmacology上题为“Extracellular vesicles delivering TIMP-2 modulate MMP-1, MMP-2, and MMP-9 expression in human lung adenocarcinoma A549 cells”的研究报告中,来自波兰华沙医科大学等机构的科学家们通过研究提出了一种颇具巧思的新策略:不是直接对抗癌细胞,而是利用人体自身的“快递小车”——细胞外囊泡(EVs)向肺癌细胞精准投递一个名为“金属蛋白酶组织抑制因子-2”(TIMP-2)的基因,试图从源头上给MMPs的过度活跃“踩下刹车”。
这项研究直面了当前癌症治疗中的两大挑战:一是如何实现精准的基因递送,避免“误伤”正常细胞;二是如何有效抑制肿瘤转移这一关键环节。TIMP-2本身是人体内天然存在的MMPs抑制剂,理论上能抑制肿瘤细胞的侵袭。但直接将基因药物注入体内,容易被降解且缺乏靶向性。研究者们想到,细胞外囊泡—这种由细胞分泌、直径仅约100纳米的微小囊泡,因其低免疫原性和天然的生物相容性,恰好可以充当理想的“导航快递车”。
【7】骨折愈合难题有解!Mater Today Bio:金盏花囊泡+ROS响应水凝胶,靶向调控巨噬细胞加速骨折愈合
doi:10.1016/j.mtbio.2025.102592
骨折后迟迟不愈合、骨不连,不仅让患者承受长期疼痛,更可能影响肢体功能恢复,这是骨科临床中亟待解决的难题。骨折愈合是复杂的生物学过程,巨噬细胞作为关键免疫细胞,其从促炎M1型向抗炎M2型的极化转换是调控炎症微环境、推动组织修复的核心环节。
近日,Mater Today Bio刊登一项创新性研究,将植物来源囊泡与智能水凝胶技术相结合,为骨折修复提供了兼具靶向性与长效性的治疗新策略。研究团队率先通过单细胞RNA测序技术,深度解析骨不连骨折部位的细胞组成与分子特征。结果显示,骨不连部位的巨噬细胞与成骨细胞数量显著增多,且M1巨噬细胞中多种炎症相关基因呈高表达状态。进一步功能富集分析证实,TNF、NF-κB、IL-17等炎症通路在骨不连组显著激活。通过网络药理学与体外实验联合验证,研究人员明确MMP12是调控巨噬细胞极化的关键靶基因,其在M1巨噬细胞中的表达水平显著升高。
骨不连骨折与正常样本的单细胞图谱综合分析
为充分发挥金盏花来源细胞外囊泡(COEVs)的抗炎潜力,研究团队对其进行磷脂酰丝氨酸(PS)修饰,成功构建PS-COEVs。表征结果显示,PS-COEVs平均粒径为139.4 nm,呈典型圆形结构。与未修饰的COEVs相比,PS-COEVs被巨噬细胞吞噬的效率显著提升,对M1巨噬细胞的重编程能力更强,能够有效降低M1标志物iNOS的表达。
【8】结肠炎患者新福音!J Nanobiotechnology研究发现槐米纳米囊泡可调节肠道微生态缓解结肠炎
doi:10.1186/s12951-026-04083-0
溃疡性结肠炎是一种难缠的慢性肠道炎症疾病,全球患病的人越来越多,患者常被反复的腹痛、腹泻、血便困扰,结肠黏膜长期处于发炎、溃疡的状态,生活质量大打折扣。临床常用的氨基水杨酸类、糖皮质激素类等治疗药物,要么长期服用有明显副作用,要么容易让身体产生依赖,寻找安全又有效的新疗法,成了消化科领域的一大难题。
近日,J Nanobiotechnology发表的一项新研究,将目光投向传统药用植物槐米,从中提取出的纳米囊泡为溃疡性结肠炎的治疗带来了全新希望,还清晰揭开了其背后的作用原理。研究人员首先从槐米中成功提取并纯化出外泌体样纳米囊泡,这种天然的纳米级活性物质理化特性优异,纯度高、粒径均匀且稳定性强。更重要的是,它的生物安全性和相容性都表现极佳,与人体的巨噬细胞、结肠上皮细胞共同培养后,细胞存活率超90%,给小鼠连续喂食一周后,小鼠的心、肝、脾、肺、肾等重要器官也无任何毒性损伤,完全具备临床转化的潜力。
在结肠炎小鼠模型中,槐米纳米囊泡的治疗效果十分显著。它能明显改善小鼠体重下降、腹泻、血便等典型症状,缓解结肠缩短、增厚的病理损伤;同时还能抑制肠道和血液中促炎物质的产生,提升肠屏障上的紧密连接蛋白与黏蛋白水平,把受损的肠道屏障修补好,减少肠道内有害物质的渗漏,从根源上改善结肠的炎症状态。
【9】牛奶变“脑药”?BMC Neurosci:装载 miR-126-3p 的天然囊泡,精准狙击阿尔茨海默病细胞应激
doi:10.1186/s12868-026-01002-9
全球人口老龄化浪潮下,阿尔茨海默病(AD)已成为威胁人类健康的 “记忆杀手”。数据显示,全球每 3 秒就新增一例痴呆症患者,其中阿尔茨海默病占比高达 60% 至 70%;在中国,60 岁以上人群患病率约为 5%,患者总数已超过 1000 万,位居全球首位。这种疾病的核心病理特征之一,是 β-淀粉样蛋白(Aβ)在大脑中异常沉积,引发氧化应激、线粒体损伤和神经炎症,最终导致神经元死亡和认知功能衰退。尽管科研人员不懈探索,目前仍缺乏能有效延缓或逆转疾病进程的治疗手段。一个看似天马行空的问题由此浮现:每天早餐喝的牛奶,能否通过科技改造,为疲惫的大脑提供一丝保护?
近日,发表在BMC Neuroscience上的一项研究给出了充满创意的答案,来自土耳其布尔萨市医院、阿塔图尔克大学等机构的科学家们,将牛奶中天然存在的微小囊泡改造成 “分子快递车”,向受损神经细胞精准投送名为 miR-126-3p 的 “基因开关”,从细胞层面系统性阻断阿尔茨海默病的病理进程。
负载miR-126-3p 的牛奶源小细胞外囊泡的表征
这项研究直面 RNA 药物研发的两大核心难题:一是脆弱的 RNA 分子易被体内酶降解,二是难以高效进入靶细胞。而牛奶来源的小细胞外囊泡(sEVs)恰好完美破解了这两个困境——这些直径 80-250 纳米的脂质双层小泡,不仅产量高、生物相容性好、免疫原性低,还能通过其天然结构保护内部货物 不被降解,堪称理想的 “天然纳米载体”。选择 miR-126-3p 作为 “基因开关” 也并非偶然:它已被证实参与调控血管生成、炎症反应和胰岛素样生长因子信号通路,与神经元存活密切相关。更重要的是,临床研究发现 AD 患者血液中 miR-126-3p 水平异常,提示其可能深度参与疾病进程。
【10】不依赖复杂药物!中国团队改造细胞外囊泡,用极简支架蛋白解锁精准抗炎新路径
doi:10.1038/s41467-026-70451-x
当我们的身体遭遇感染或损伤,炎症是首当其冲的防御反应,如同拉响的警报,召唤免疫细胞奔赴“战场”;然而当这把“火”烧得过了头或者迟迟不灭,急性炎症就可能演变为危及生命的细胞因子风暴或慢性的组织损伤。以全球范围内高发的脓毒症为例,它正是身体对感染反应失控导致的器官功能衰竭,病情凶险,死亡率极高,据统计,全球每年约有数千万人受脓毒症影响,其中数百万人因此丧生。而另一种常见病骨关节炎,同样源于关节内的慢性低度炎症,其会导致软骨逐渐磨损,影响着全球数亿中老年人的生活质量,成为致残的主要原因之一。
在这些疾病背后,一种名为白细胞介素-6(IL-6)的细胞因子扮演着复杂的“双面”角色,起既能通过经典信号通路发挥抗炎的保护作用,又能通过反式信号通路加剧炎症,破坏组织。传统的抗IL-6疗法虽然有效,但会“一刀切”地阻断IL-6的所有功能,可能会干扰其有益的生理作用。因此,医学界亟需一种能够精准阻断IL-6“坏”信号、同时保留其“好”信号的智能策略。
近日,一篇发表在国际杂志Nature Communications上题为“Extracellular vesicle engineering using a small scaffold protein”的研究报告中,来自中国东南大学等机构的科学家们提出了一种充满想象力的解决方案,他们将目光投向了细胞间天然的“信使”——细胞外囊泡,这些纳米级的微小囊泡由细胞分泌,携带着蛋白质、核酸等“信件”穿梭于细胞之间并传递信息,因其生物相容性好、免疫原性低,被认为是极具潜力的下一代药物“快递员”。(生物谷Bioon.com)
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