研究揭示細(xì)胞遠(yuǎn)距離通訊的新機(jī)制

根據(jù)芝加哥伊利諾伊大學(xué)（UIC）研究人員的新發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞外的囊泡(細(xì)胞釋放的納米顆粒)可以像汽車在車流中進(jìn)進(jìn)出出那樣快速移動(dòng)，在細(xì)胞外充滿障礙物的環(huán)境中導(dǎo)航。

他們發(fā)表在Nature Nanotechnology雜志上的研究結(jié)果，是有效利用細(xì)胞外囊泡(EVs)作為治療疾病(如肺損傷和癌癥)的關(guān)鍵**步。

盡管EVs在30多年前就被發(fā)現(xiàn)了，但許多人認(rèn)為EVs是困在細(xì)胞外基質(zhì)中的細(xì)胞垃圾，在過去的10年里，該領(lǐng)域已經(jīng)認(rèn)識(shí)到EVs并不是垃圾。它們?cè)诩?xì)胞之間的遠(yuǎn)距離通訊中扮演著重要的角色。

細(xì)胞外基質(zhì)是一個(gè)凝膠狀的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，由緊實(shí)的蛋白質(zhì)鏈和糖包圍細(xì)胞。為了了解數(shù)以十億計(jì)的EVs是如何導(dǎo)航的，UIC醫(yī)學(xué)院生物工程和藥學(xué)副教授Jae-Won Shin的實(shí)驗(yàn)室使用了改進(jìn)的成像、囊泡標(biāo)記和運(yùn)動(dòng)捕捉技術(shù)，這些技術(shù)在幾十年前是不可能的。

研究人員利用一種稱為水凝膠的人工基質(zhì)來研究其結(jié)構(gòu)是否在EVs導(dǎo)航中發(fā)揮作用。他們定制水凝膠的硬度，以及水凝膠在受到物體的壓力后放松的程度，以使水凝膠或多或少像人體中的基質(zhì)。

"當(dāng)水凝膠不能像橡膠一樣隨著時(shí)間的推移放松時(shí)，EVs就會(huì)卡住。"UIC工程學(xué)院的研究生、該研究**作者Stephen Lenzini說道。"水凝膠需要有一個(gè)堅(jiān)硬的骨架來提供某種結(jié)構(gòu)，但在壓力之后，它也必須足夠放松，隨著時(shí)間的推移重新調(diào)整自己，這使得EVs可以移動(dòng)。"有趣的發(fā)現(xiàn)是，EVs在某些材料中所具有的這種移動(dòng)能力在類似大小的合成粒子中并不存在。"

EVs用來保護(hù)貨物的薄膜對(duì)其自身在狹小空間中的靈活性也是至關(guān)重要的。當(dāng)水通道蛋白1 -一種允許水進(jìn)出EVs的膜蛋白停止工作時(shí)，EVs就卡住了。水分通過膜中的水通道蛋白-1對(duì)EVs通過水凝膠間隙至關(guān)重要。

Lenzini說："這項(xiàng)研究為研究EVs及其內(nèi)容物在組織中的分布開辟了新的途徑。"

Shin說，這些發(fā)現(xiàn)使UIC研究小組更接近于設(shè)計(jì)有效的藥物遞送系統(tǒng)。

"有一系列的疾病的組織環(huán)境中經(jīng)歷了實(shí)質(zhì)性的變化。在纖維化和一些癌癥中，隨著時(shí)間的推移，組織和基質(zhì)變得更加堅(jiān)硬。在一些癌癥中，EVs的分布導(dǎo)致了疾病的傳播。所以，了解EVs是如何分散的對(duì)于開發(fā)這些無細(xì)胞療法和阻止疾病進(jìn)展是至關(guān)重要的。"