细胞外囊泡(extracellular vesicle,EV)是一个统称,包含了由细胞释放的多种具有膜结构的囊泡,根据直径和形成方式的不同,可以分为四个亚群:外泌体(exosomes)、微泡(microvesicles)、凋亡小体(apoptotic bodies)和癌小体(oncosomes)。其中,外泌体的研究最为深入,而凋亡小体在细胞凋亡过程中产生,直径范围大约在100~5000纳米,其内含DNA物质和细胞器。细胞凋亡是由基因严格控制的自主性细胞死亡过程,与多种基因如Bcl-2家族、caspase家族、C-myc癌基因、p53抑癌基因等有关。许多因素可以引发细胞凋亡,如射线、药物等。
凋亡小体和外泌体在直径和产生方式上有所不同,但它们在研究应用方向上有很多相似之处,主要应用于组织修复、损伤修复、糖尿病、心梗、抗肿瘤等领域。近年来,凋亡小体研究的热度逐渐增加。与活细胞产生的外泌体相比,凋亡细胞能更高效地产生凋亡小体,并且通过标准化操作可以完全控制细胞凋亡过程,但扩大外泌体的产生则更为困难。例如,一项发表在《Science Advances》上的研究,提出了凋亡小体介导的细胞间传递策略,证明了凋亡小体可以在细胞凋亡后将剩余的药物携带至邻近的肿瘤细胞中。另一项发表在《Advanced Science》上的研究则展示了凋亡小体作为药物递送载体,突破血脑屏障的能力。
在《Science Advances》的研究中,通过喜树碱(CPT)、PR104A和二硫键形成的异二聚体前体药物CPT-SS-PR104A,经过自组装制成了纳米颗粒CSSP NPs。纳米药物进入细胞后,高水平的胞质谷胱甘肽(GSH)会触发二硫键断裂,迅速释放CPT和PR104A,CPT诱导细胞凋亡,形成包含CPT和PR104A的凋亡小体。凋亡小体可通过邻近效应被邻近细胞吞噬,传递药物至内部缺氧的肿瘤细胞中,PR104A在低氧细胞中发挥细胞毒性,进一步渗透药物。这项研究揭示了凋亡小体介导的邻近效应可以增强CSSP NPs的肿瘤渗透能力,从而消除所有肿瘤细胞亚群。
《Advanced Science》的研究则涉及了选择具有高脑转移能力的B16F10细胞系来产生凋亡小体。为了提高反义寡核苷酸(ASO)转染到癌细胞的效率,将TNF-α ASO与阳离子魔芋葡甘聚糖(cKGM)结合形成复合物(CKA),这些细胞系能表达甘露糖受体(MR),使得ASO转染效率与Lipofectamine 2000相同。紫外照射后H2O2诱导细胞凋亡。含有cKGM/ASO复合物的凋亡小体被称为“CABs”。研究者分离了小凋亡小体(<1000 nm),这些直径在纳米级的小凋亡小体不易被吞噬细胞吞噬,药物装载效率高。装载ASO的小凋亡小体(sCABs)被脑血管内皮细胞转运,突破由CD44v6介导的血脑屏障,最终被大脑中的小胶质细胞吸收。在帕金森病(PD)小鼠模型中,sCABs通过ASO的抗炎作用,显著改善了小鼠帕金森病的症状。
综上所述,凋亡小体在细胞凋亡后的应用展现出巨大的潜力,无论是药物传递、细胞间通信还是治疗特定疾病,都显示出其独特的价值。通过深入研究凋亡小体的特性及其在不同生物学过程中的作用,有望在未来开发出更多创新的治疗方法。
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