Nat Nanotechnol：研究揭示细胞远距离通讯的新机制

根据芝加哥伊利诺伊大学（UIC）研究人员的新发现，细胞外的囊泡(细胞释放的纳米颗粒)可以像汽车在车流中进进出出那样快速移动，在细胞外充满障碍物的环境中导航。

他们发表在Nature Nanotechnology杂志上的研究结果，是有效利用细胞外囊泡(EVs)作为治疗疾病(如肺损伤和癌症)的关键第一步。

尽管EVs在30多年前就被发现了，但许多人认为EVs是困在细胞外基质中的细胞垃圾，在过去的10年里，该领域已经认识到EVs并不是垃圾。它们在细胞之间的远距离通讯中扮演着重要的角色。

细胞外基质是一个凝胶状的网状结构，由紧实的蛋白质链和糖包围细胞。为了了解数以十亿计的EVs是如何导航的，UIC医学院生物工程和药学副教授Jae-Won Shin的实验室使用了改进的成像、囊泡标记和运动捕捉技术，这些技术在几十年前是不可能的。

研究人员利用一种称为水凝胶的人工基质来研究其结构是否在EVs导航中发挥作用。他们定制水凝胶的硬度，以及水凝胶在受到物体的压力后放松的程度，以使水凝胶或多或少像人体中的基质。

"当水凝胶不能像橡胶一样随着时间的推移放松时，EVs就会卡住。"UIC工程学院的研究生、该研究第一作者Stephen Lenzini说道。"水凝胶需要有一个坚硬的骨架来提供某种结构，但在压力之后，它也必须足够放松，随着时间的推移重新调整自己，这使得EVs可以移动。"有趣的发现是，EVs在某些材料中所具有的这种移动能力在类似大小的合成粒子中并不存在。"

EVs用来保护货物的薄膜对其自身在狭小空间中的灵活性也是至关重要的。当水通道蛋白1 -一种允许水进出EVs的膜蛋白停止工作时，EVs就卡住了。水分通过膜中的水通道蛋白-1对EVs通过水凝胶间隙至关重要。

Lenzini说："这项研究为研究EVs及其内容物在组织中的分布开辟了新的途径。"

Shin说，这些发现使UIC研究小组更接近于设计有效的药物递送系统。

"有一系列的疾病的组织环境中经历了实质性的变化。在纤维化和一些癌症中，随着时间的推移，组织和基质变得更加坚硬。在一些癌症中，EVs的分布导致了疾病的传播。所以，了解EVs是如何分散的对于开发这些无细胞疗法和阻止疾病进展是至关重要的。"

原始出处：

Stephen Lenzini 1, Raymond Bargi 1, Gina Chung 1, et al.Matrix mechanics and water permeation regulate extracellular vesicle transport.Nat Nanotechnol. 2020 Mar;15(3):217-223. doi: 10.1038/s41565-020-0636-2. Epub 2020 Feb 17.