细胞向外抛出的小囊袋——谈到细胞外囊泡(extracellular vesicle, EV)时,主角通常是直径50〜150纳米左右的“外泌体”。本站也多次讨论过这种颗粒是如何起作用的。
然而这篇论文的主角,是直径超过600纳米的囊袋。大的能到1〜2微米。相当于1个细菌大小的囊袋,从细胞上啪地脱落出来。作者们把它称为特大细胞外囊泡(extra-large extracellular vesicle, XLEV)。
而且,这种囊袋里装载着音猬因子(sonic hedgehog, SHH)。它是发育学教科书里必定会出现的、决定身体形态的指令分子。把从大量释放这种囊袋的培养上清中收集到的EV加到血管细胞上,血管的雏形明显增多了——这就是论文的内容(不过正如后面要详细写到的,这并不是只取出XLEV加上去的实验)。
最有趣的是让囊袋释放出去的那个开关的方向。在EV的分泌研究中,长期以来受重视的是“Rab这种蛋白在ON状态(握住GTP的构型)下发挥作用”。然而这篇论文里,反倒是OFF状态(握住GDP的构型)让细胞放出了大囊袋。用作者们自己的话说,这与重视GTP型的传统模型形成了对照性的逻辑。
先说明一点。这是在培养细胞中进行的研究。它还没有到给动物给药、确认疗效的阶段,也不是能用在患者身上的治疗。即便如此,作为“细胞如何制造囊袋、又从哪里放出去”这一基础问题的探讨,我认为这是一项值得一读的工作。
期刊信息
- 论文标题: Unconventional Secretion of Angiogenic Sonic Hedgehog–Containing Extra-Large Extracellular Vesicles is Driven by PI3K–Rab18-GDP Signalling(促进血管新生的音猬因子含有型“特大细胞外囊泡”的非经典分泌,由PI3K–Rab18-GDP信号驱动)
- 论文类型: 原著论文(细胞生物学、细胞外囊泡的生成机制)
- 发表期刊: Journal of Extracellular Biology 第5卷第2期、论文编号 e70112(2025年7月10日收稿,2026年1月3日修订,1月7日接受,1月28日在线发表)
- DOI / 链接: 10.1002/jex2.70112
- 许可: 开放获取(CC BY)。任何人都可以阅读全文
- 关于该期刊: 它是作为国际细胞外囊泡学会(International Society for Extracellular Vesicles, ISEV)的第2份期刊于2021年设立、2022年1月创刊的一份相对年轻的专业期刊(第1份是2012年创刊的 Journal of Extracellular Vesicles)。出版方为 Wiley Periodicals, LLC。它是完全开放获取期刊,公开的论文出版费(APC)最高为3,340美元
- Impact Factor: 出版社页面上记载为 4.8(不过没有明确标注对应年度。它看起来是基于2026年6月公布的 Journal Citation Reports=2025年引用数据的首次IF,但我没能找到明确标注年度的官方页面)。它收录于 PubMed/PMC,但美国国立医学图书馆的目录中没有关于 MEDLINE 收录的记载
- 作者: Shuo Wang(第一作者)、Rio Imai、Yuya Kaneko、田中庸介(责任作者) 共4人
- 所属机构: 东京大学大学院医学系研究科 细胞生物学·解剖学讲座 细胞构筑学研究室(分子细胞动力学领域)
- 资金: 东京大学GAP基金项目(第8期、第12期、第14期)、AMED(JP22ym0126805、JP25ym0126805j0004。经由东京大学医学部附属医院临床研究推进中心)、JSPS科研费(20K06634、25K09626)、AMED BINDS(JP25ama121002)。GAP基金是东京大学的校内资助制度,支持“以产业化为目标的实用性验证(Proof of Concept)”
- 利益冲突披露: 责任作者田中与第一作者 Wang 就与本研究相关的内容正在申请专利(日本申请 2022-078750、美国申请 18/864610、欧洲申请 23803594.3)。其他作者申报为无。后面会讲到,这项专利的内容关系到该怎样读这篇论文,所以稍后我会回到这一点
- 数据公开: 采取的形式是“根据向责任作者提出的合理请求”提供
责任作者是怎样的研究者
责任作者田中庸介是东京大学大学院医学系研究科的讲师(PI),自2018年9月起领导分子细胞动力学/细胞构筑学的研究室。他从东京大学医学部医学科毕业后进入该校大学院,1999年取得医学博士学位。他研究的主轴一句话概括,就是在细胞内搬运物品的马达分子。
他长期在以驱动蛋白(kinesin)研究闻名世界的廣川信隆的研究室工作,1996年至2017年担任助手,2017年起担任讲师。查看科研费记录,1996年到2015年间他作为研究分担者参与了廣川的特别推进研究等项目(本次论文中没有廣川)。把他作为第一作者发表的论文排列起来,本次研究的背景就像一条线一样连了起来。
- 1998年·Cell — 报告了在驱动蛋白重链 KIF5B 缺失的小鼠中,线粒体异常地聚集到细胞核周围(Tanaka Y, et al. Cell 1998;93(7):1147-1158)。“失去马达后细胞器就会向中心靠拢”——这正是与本次论文的核心完全相同的逻辑的原型。
- 2005年·Nature — 这里是本次研究最重要的前史。他们发现在小鼠胚胎的“节点”处,FGF信号会触发直径0.3〜5微米、由膜包裹的物体的分泌,并将其命名为nodal vesicular parcel(NVP)。其内容物正是音猬因子和视黄酸(Tanaka Y, Okada Y, Hirokawa N. Nature 2005;435:172-177)。这是决定身体左右的机制的一部分。
- 2022年·Developmental Cell — 报告了在 KIF3B 功能减弱的小鼠前肢中,FGF/PI3K信号的梯度与Shh的梯度发生紊乱,导致多指症,并且PI3K信号的强弱会分配Shh的去向(Wang S, Tanaka Y, et al. Dev Cell 2022;57:2273-2289)。本次论文的第一作者 Wang 在这里也是第一作者。
- 2024年·EMBO Reports — 报告了驱动蛋白1在内质网中帮助钙通道 CaV1.2 折叠,从而维持小鼠的血糖稳态(Tanaka Y, et al. EMBO Rep 2024;25:4777-4802)。名为Hsp90的分子伴侣在这里也是主角之一。
也就是说,这篇论文可以说是把大约20年前在胚胎中发现的“运送SHH的大囊袋”追到培养细胞中的分子层面,弄清它是如何形成、又从哪里出去的工作。驱动蛋白、Hsp90、SHH、“向细胞核周围靠拢的细胞器”——这位研究者一直处理的材料,几乎原封不动地汇集在了这篇论文里。
再补充一个与研究无关的侧面。田中还是一位诗人。他凭诗集《粉色的沙袋》(思潮社,2021年)获得了第37届诗歌文学馆奖,日本现代诗歌文学馆的获奖者介绍中并列写着“诗人、细胞生物学家”。
那么,此前究竟有什么还不清楚?
囊袋有“大小的等级”
细胞外囊泡并不是一个均质的群体。国际细胞外囊泡学会(ISEV)在2024年发布的指南 MISEV2023 建议,按大小称呼时使用 小型EV(small EV,大致小于200纳米) 和 大型EV(large EV,大致大于200纳米) 这样的操作性名称,并且像“外泌体”这类以生成方式为前提的词,如果没有实际确认过其生成方式,就不要使用(Welsh JA, et al. J Extracell Vesicles 2024;13:e12404)。
大部分研究都集中在小的那一侧。理由很简单,因为它好处理。离心容易收集,也落在常用测量设备的覆盖范围之内。反过来说,也存在这样的可能:超过600纳米这样的大囊袋,一直被实验流程本身给丢弃掉了。这篇论文踏进去的,正是那个一直被丢弃的一侧。
音猬因子单靠自己走不远
SHH是在发育过程中形成浓淡梯度、告诉细胞“这里是手指、这里是手掌”的分子。然而这种蛋白被脂质修饰了。由于上面连着胆固醇和棕榈酸,它并不适合单独在水中轻飘飘地漂浮。
👦 学生:带着脂质为什么就麻烦了呢?
🧬 Exotaro:把油性笔的墨水滴到水里,它不会散开,而会变成一颗珠子吧。SHH也一样,就这么放着是没法在水里传得很远的。所以细胞似乎用了把它装在膜做的小舟上送出去这一招。2005年发现的NVP,正是那样的小舟。
2018年,另一个研究组也报告了装载SHH的特殊EV的存在。那是一类以 Axl、Rab18、Tmed10 这3种蛋白为标志物的群体,作者们把它称为 ART-EV(Coulter ME, et al. Cell Rep 2018;24:973-986)。这些标志物里含有Rab18——这就是本次故事的入口。
Rab这块“ON/OFF的牌子”
Rab是在细胞内掌管物流的一族小蛋白。握住GTP这个分子的时候是ON,它被水解变成GDP的时候就是OFF。ON和OFF会让它结合的对象(效应蛋白)发生更换。
关于EV的分泌,此前受重视的看法是“干活的是ON那一侧”。代表例子是Rab27a,它作为把多泡体对接到细胞膜、让外泌体释放出去的角色而为人所知(Ostrowski M, et al. Nat Cell Biol 2010;12:19-30)。
不过平心而论,事情也不是“只有ON”这么简单。本论文自己在讨论部分就写道,小型EV的分泌与GDP型的Rab7和GTP型的Arl13b/Rab27a两者都有关。所以这项研究的新意并不在于“把EV分泌的定论整个推翻了”,而在于大囊袋的释放是由Rab18的OFF构型推动的这一点。
👦 学生:那么,OFF状态的Rab什么都没做吗?
🧬 Exotaro:一般是这么认为的,OFF是“等待上场”的姿态。然而这篇论文报告说,恰恰是OFF构型才是让大囊袋放出去的扳机。这是本次最令人惊讶的地方。
这篇论文弄清了什么?
线索是“让Rab停下来的药”
作者们首先给人骨髓来源的间充质干细胞(mesenchymal stem cell, MSC)加了2种药:CID1067700(以下简称CID,40微摩尔浓度)和SF1670(250纳摩尔浓度)。后者通过抑制PTEN这种酶,结果上增强PI3K的下游信号。
把释放到培养液中的东西收集起来检查,出现了明显的差异。
- 作为小型EV标志物的TSG101,即使不加药(DMSO对照)也会出现
- 然而SHH只在加了SF1670和CID的时候才被检出
进一步把CID处理过的hMSC上清用密度梯度分离,含SHH的颗粒聚集在比CD81阳性小型EV更重的组分(8〜10号)中,而CD81出现在较轻的组分(2〜7号)。这说明两者是不同的东西。
在粒子追踪分析(NTA)中,超过600纳米的颗粒在SF1670组是3次中3次、在CID组是3次中3次被检出,而DMSO对照3次都没有检出(p = 0.01,卡方检验)。小于600纳米的颗粒在任何条件下都会出现。在电子显微镜下——这里用的是永生化的hTERT-MSC(UE7T-13)样本——CID处理使超过600纳米、内容物稀薄的囊袋明显增多,而且它们多数被脂质双分子层包裹。作者们表示,这与它们是EV而不是蛋白聚集体或脂蛋白的判断相一致。
数一数跑到外面的“发光颗粒”
接下来作者们让小鼠成纤维细胞 NIH3T3 表达发绿光的SHH(SHHN-EGFP),直接拍摄在培养液中运动的颗粒。直径约1微米的发光颗粒一边做布朗运动一边在液体中漂浮。加入CID之后,它们的数量显著增加。
在这里,作者们用2种药试了试“能不能阻止它”。
- 用TAS-116(0.5微摩尔浓度、48小时)抑制Hsp90后,CID带来的释放增加消失了
- 用GW4869(1.25微摩尔浓度)抑制中性鞘磷脂酶2(nSMase2),也消失了
也就是说两者都是必需的。顺便说一下,TAS-116还有一个名字叫pimitespib,它在日本已于2022年6月作为化疗后进展的胃肠道间质瘤(GIST)治疗药获批,是一种真实存在的药物(商品名 Jeselhy)。这里它被当作研究用的工具来使用。
而决定性的一击,是Rab18的突变体。
- 在表达Rab18S22N(GDP型=模拟OFF的突变体)的细胞中,细胞内的SHH减少,放到外面的SHH-XLEV增加了
- 在Rab18Q67L(GTP型=模拟ON的突变体)中,SHH停留在细胞内,释放显著减少
不只是药物,从基因这一侧也得到了方向一致的结果。流式细胞术同样显示,在CID处理的条件下,让SHH发光的细胞上清中,大的荧光颗粒群比不发光细胞的上清多2〜3倍,由此确认了SHH确实进入了那些大颗粒之中。
从哪里出去——从“细胞核周围”
我觉得从这里开始,是这篇论文最漂亮的部分。
对加了CID的细胞做延时拍摄,可以看到30分钟以内SHH的信号就聚集到细胞核周围(核周区域),而在1小时以内,从那里朝细胞膜纵向移动的结构也出现了。
进一步使用格子光片显微镜这种能够不损伤细胞、高速进行立体成像的设备,捕捉到了1〜2微米的管状、囊泡状SHH-XLEV只从细胞核周围的细胞膜上被释放出去的情形。放出的颗粒会先附着在细胞表面一会儿,然后忽地脱离。
👦 学生:从细胞的哪个位置出去,这也很重要吗?
🧬 Exotaro:非常重要。打个比方,就像工厂的产品是从建筑的哪扇门发货一样;出口固定下来,意味着那里有一条专用的装货流水线。而且在发育的场景里,往哪个方向送决定了身体的形状。有方向的分泌,本身就是信息。
为什么会聚集到细胞核周围——马达的拔河
那么,为什么OFF状态的Rab18会靠向细胞核周围呢。在细胞内,有2种马达在微管这条轨道上朝相反的方向奔跑。驱动蛋白朝外侧(细胞的周边部),动力蛋白朝内侧(细胞核那边)。体外结合实验(GST pull-down)的结果分得很干净。
- Rab18-GTP(ON) 与 驱动蛋白1(KIF5A) 结合良好
- Rab18-GDP(OFF) 与 Hsp90α和nSMase2 结合良好
也就是说,一变成OFF,与朝外的马达之间的缘分就断了。拔河的一方松手,囊泡就会被朝内的动力蛋白拉着、积聚到细胞核周围——作者们提出的就是这样一个模型。他们并没有抓到动力蛋白实际在拉的现场,这里是推论。
实际上,加入抑制PI3K的药物(ZSTK474、LY294002)后,带有Rab18的囊泡会散布到细胞各处;反过来用SF1670增强PI3K下游后,它们则明显聚集到细胞核周围。GDP型的S22N比GTP型的Q67L显著更靠近核周。它们的聚集地点,是带有AP-1这一标志物的内体(与其重叠的程度显著强于AP-3)。那是细胞内的分拣据点之一。
Hsp90α的所在位置,也由Rab18的状态决定。在表达GDP型的细胞中,125个细胞里有123个的Hsp90α聚集到了核周围;而GTP型只有88个中的8个。并且CID处理使细胞内的神经酰胺(nSMase2生成的脂质)显著增加,这一增加被GW4869抵消,再加上SF1670后又恢复了。神经酰胺以弯曲膜、促成囊袋形成的作用而为人所知。
材料齐备了。PI3K介入 → Rab18以OFF构型积聚在细胞核周围 → Hsp90α和nSMase2被召集到那里 → 膜被改造、形成大囊袋 → 从核周围的细胞膜出去。这就是作者们描绘的脚本。
长时间刺激后,细胞外会形成“团块”
把CID持续加到24〜30小时这么长,细胞外就会出现直径20〜40微米、富含Hsp90α的大结构,其中装着SHH-XLEV。它们常常通过类似cytoneme的细突起与细胞表面相连。
另一方面,在表达GTP型Rab18的细胞中情形不同:在细胞集落下方和周围的玻璃面上,形成了直径约50〜100微米的大片SHH沉积。作者们把它解释为与结合在细胞外基质上的SHH聚集体相一致的结构。也就是说,ON和OFF会改变SHH的“释放方式”本身。
另外,检查细胞表面附近的SHH阳性颗粒后,结果是超过2微米的那一组,表面的SHH信号显著强于2微米以下的那一组(图的说明中为 n = 27 对 90,单位是细胞)。这提示在释放的时候,囊袋的表面可能正在被改造。
然后,血管形成了
最后是功能实验。把人脐静脉内皮细胞(HUVEC)铺在Matrigel上,数一数能形成多少血管的雏形(管)。
把从MSC培养上清中收集的EV组分(按蛋白量约10微克/mL)一起加进去——
- 与DMSO对照相比,SF1670组和CID组形成了约4〜5倍的管(每0.72平方毫米的管数。n = 5,单因素方差分析)
进一步让HUVEC自己表达SHH,管比对照显著增多(按每1.62平方毫米计。n = 3〜4)。正文写的是“约4倍”,但从图中读平均值,对照约为15、SHH组约为45,看起来是3倍左右。无论如何,这都佐证了SHH本身具有促使血管形成的能力。
未来会怎样改变?(走向临床之路)
“能采到多少”是MSC治疗现实中的一道墙
想把MSC来源的EV做成药的时候,最先撞上的就是产量。即使大量培养细胞,能收集到的囊泡量也很有限。所以,能对细胞说“再多放一些”的药价值很大。这篇论文里的CID和SF1670,正是那样的候选。
这里回到前面搁置的专利。已公开的申请(国际公开 WO2023/219119,日本为特开2023-167506)的名称是“生产含有生理活性物质的细胞外囊泡的方法”。申请人是东京大学,发明人是田中与 Wang。权利要求1是“一种生产细胞外囊泡的方法,所述方法包括获取从经过使Rab失活的处理的细胞中分泌的细胞外囊泡”。后续的权利要求中并列着间充质干细胞、Rab抑制剂和Rab18-GDP型突变体两者、“800纳米以上和/或体积10⁹立方纳米以上的含Shh细胞外囊泡”本身,甚至还有以其为有效成分的药物组合物。
也就是说,这篇论文在是一项学术发现的同时,还兼具为已经提交申请的生产方法提供支撑这一性质。既然它已作为利益冲突被正确披露,这就不算不端,但这是读者最好知道的背景。在作者公开的研究项目记录中,也列有2022〜2024年AMED转化研究的课题“开发有助于心肌梗死后早期恢复的人间充质干细胞来源细胞外囊泡的质与量的分泌促进方法”(我没能确认它与论文中记载的课题编号之间的对应关系)。目标是一贯的。
不过也有不能单纯高兴的地方。CID增加的是大的那一类囊袋,同时小型EV的分泌反而有被抑制的倾向。也就是说,并不是“全部增加”,而是“发生替换”。想把什么做成药,决定了这种药是友军还是敌人。
抑制Hsp90的药,日本已经有了
本次用于抑制Hsp90的TAS-116(pimitespib),在日本已作为GIST的治疗药获批。在这篇论文的语境中,用途是反向的——在因癌症治疗而被抑制了Hsp90的患者体内,这类囊泡的分泌会变成什么样。作为问题它说得通,但本论文并没有去调查它。这充其量只是今后的课题。
运送SHH的囊袋,能用来做什么
SHH不只是促使血管形成,它还是广泛参与发育和组织修复的分子。“把被脂质修饰、单独无法运送的分子装在膜做的小舟上送达”——这个思路本身,从药物递送的角度看就很有意思。
话虽如此,还是要强调从这里到临床的距离很长。这篇论文里没有动物的治疗实验。小鼠出场的地方,只有为体外结合实验提取脑组织抽提液这一处。“血管形成了”说的是培养皿里的事,并不是在生物体内形成了血管。
如何批判性地阅读这项研究(局限,以及进一步提高质量的路)
首先,值得肯定的地方
- 拍摄态度很认真。他们动用了转盘共聚焦、Airyscan,以至格子光片显微镜,用影像实际展示了“大囊袋从细胞核周围出去”这一现象,而不是只用间接指标来讲。
- 用药物和基因两个轮子一起推进。如果只有药物(CID),就会停在“可能是药物的副作用”上;而用Rab18的GDP型、GTP型突变体得出方向相反的结果,让主张的支撑变粗了。
- 他们明确说出了自己设计上的局限。作者们自己写道,“目的不是强调纯度,而是展示SHH-XLEV的存在、富集与受调控的分泌”。这是诚实的态度。
- 他们明确写出按照MISEV2023处理EV,以CC BY公开,也披露了专利申请。
阅读时需要留意的地方
第一,对核心药物的说明,与该药物的原始文献不一致。本论文反复把CID1067700说明为“增加GDP型Rab的泛Rab抑制剂”。然而最初对这个化合物做特性分析的论文写的是另一回事。CID1067700是对BODIPY-GTP和BODIPY-GDP两者的结合都抑制97%以上的竞争性抑制剂,而且模拟GTP型的Rab7Q67L和模拟GDP型的Rab7T22N两者受到了同样的抑制——也就是说,认为它会变成核苷酸脱落的状态才更自然(Agola JO, et al. ACS Chem Biol 2012;7:1095-1108)。该研究的对象是Rab7,考察了包括Rac1突变体在内的6个蛋白构建体(5种GTPase——Cdc42、Rac1、Rab2、Rab7、H-Ras),还写有“对所测试的全部GTPase至少有40%的抑制活性”。它也不是Rab专用的。
这个不一致并不小。因为论文的标题本身就是“Rab18-GDP”,而药理学依据的一半都压在这种药上。值得宽慰的是,遗传学证据(S22N与Q67L方向相反的表型)是独立存在的。结论本身可以由它来支撑。但“因为CID会增加GDP型”这一说明,目前没有依据。
第二,对“只有大囊袋增加了”这张图的读法需要注意。NTA图的纵轴不是颗粒的个数而是体积(nm³/mL)。直径变成20倍,体积就是8000倍,所以仅仅1个大颗粒,在体积这个轴上就能轻松超过一大群小颗粒。而且统计用的是把“检出了还是没检出”各数3次的卡方检验(3/3 对 0/3),并不是检验增加了多少。NTA本来也不是擅长定量1微米以上颗粒的方法。因为有电子显微镜的佐证,我认为“确实增加了”这件事本身可以相信,但差异并没有图看起来那么戏剧性——这种可能性应该放在心上。另外,“体积”这个指标,与前面那项专利用10⁹立方纳米以上这一体积标准来定义囊泡是重合的。
第三,在“血管形成了”这件事的解释上,有很大的逻辑跳跃。标题是“促进血管新生的SHH-XLEV”,但加到内皮细胞上的是从MSC培养上清中收集的整个EV组分,并没有只取出XLEV来给药的实验。也就是说,仅凭所展示的实验,无法排除囊泡以外的分泌成分以及残留药物的贡献(作者们自己也明确说过,纯度不是本文的主题)。而且没有把SHH打掉的实验——用抗体中和、在供体细胞中敲低SHH、在受体一侧抑制Smoothened。只要有其中任何一项,“依赖SHH”这一主张就会强得多。让HUVEC自己表达SHH的实验,能表明“SHH具有促使血管形成的能力”,但不能证明是囊袋运送过去才起效的。
第四,观察管形成的时间点偏早。本论文是在90分钟时拍摄的。广泛使用的操作手册记载,未经转化的内皮细胞(HUVEC属于这一类)会在6小时以内形成管(Arnaoutova I, Kleinman HK. Nat Protoc 2010;5:628-635);而另一份公开的实施流程则认为,大约1小时细胞开始排列,带有管腔的管出现在2小时前后,计数以管形成达到峰值的3〜12小时这一时间点为宜(DeCicco-Skinner KL, et al. J Vis Exp 2014;(91):51312)。90分钟这个时间点确实落在这一范围之前,也就是只看了1个正在成形的时间点。如果有包含更晚时间点的时间序列,以及管的总长度、分支点数目这样的指标,评价本会确实得多。
第五,被当作“SHH”检出的东西,身份并不清楚。免疫印迹在约50 kDa和27 kDa处出现条带。但SHH是会被切割的分子,发出信号的本体是19 kDa左右的N端片段,27 kDa是C端片段,45〜50 kDa相当于切割前的前体(Bumcrot DA, et al. Mol Cell Biol 1995;15:2294-2303)。所用抗体的制造商给出的观察分子量也是45〜51 kDa。装在囊袋里的究竟是活性本体还是前体——讨论功能时本来最重要的这一点,读不出来。
第六,存在虽细小但确凿的不一致。图6C的图中直接打印了细胞数,合计为112个和169个。然而同一张图的说明文字写的是“n = 88–125 cells”。这个88和125与图5D的数字完全一致。大概是写说明文字时搞混了。它不会动摇结论,但数字应该被核对。
第七,有2处引用没有支撑主张。
- 引言称“已有研究表明,把SHH装载到人MSC来源的EV上,可在缺血性心力衰竭模型中提高治疗效果”,并引用了 Mackie 等2012年的论文。但那篇论文改造的不是MSC,而是人CD34阳性细胞,模型是急性心肌梗死,而且给药的是细胞而不是EV(外泌体的分析是在体外进行的)。SHH改造细胞通过外泌体递送SHH这件事本身是真的,但细胞的种类和模型的名称都不一样(Mackie AR, et al. Circ Res 2012;111:312-321)。
- 以“在胚胎中报告了同样的EV伴随纤维结构”为由引用的 Tanaka 等2024年,在文献列表上是关于驱动蛋白1与钙通道、血糖稳态的论文(EMBO Rep),既没有涉及EV,也没有涉及纤维结构和胚胎。在作者们的文献列表中内容相符的,是2023年的 Developmental Cell(节点流搬运含 PKD1L1 的纤维状网络)。虽然无法断定他们想引的是哪一篇,但可以认为很可能是编号搞错了。
第八,是设计本身的局限。Rab18的突变体是以过表达的方式导入的,没有做敲低/敲除内源性Rab18的实验。而且作者们自己写道,表达S22N的细胞“有变得更扁平、向横向铺展的倾向(未做定量)”。形状变了分泌也可能跟着变,所以这是不能忽视的混杂因素。结合实验用的也是小鼠脑组织的抽提液,而不是作为实验舞台的MSC或成纤维细胞的。而且“XLEV”这个词不是MISEV的标准术语,600纳米这条分界线也是作者们自己的定义。与其他研究比较时,有必要把这一点考虑进去。
怎样才能成为质量更高的研究
- 只取出XLEV来给药。用尺寸排阻、过滤,或者用荧光分选,把XLEV组分和小型EV组分在颗粒数上对齐后分别加到内皮细胞上,标题里的主张就能原封不动地用实验讲出来。
- 把SHH打掉。在供体细胞中敲低SHH后的囊泡、用抗SHH抗体中和过的囊泡、在受体一侧抑制Smoothened的内皮细胞。这些都会大大加强对SHH依赖性的验证(如果能读出下游Gli的转录活性就更好)。不过要想表明“是XLEV运送的”,还需要与上面的分离给药结合起来。
- 管形成在4〜6小时测,并用多个指标来测。不只取管的数目,还取总长度和分支点的数目,对数据的离散也会更稳。
- 把Rab18本身敲下去。用siRNA或敲除减少内源性Rab18时表型是否消失,这是决定性的一手。同时,如果在CID处理过的细胞中直接测定Rab的核苷酸结合状态,对药物的说明也就能改写正确了。
- 确定货物的身份。用片段特异性抗体或质谱,确定装载的是SHH的哪个片段。
- 在生物体内确认。用Matrigel plug或后肢缺血模型观察血管是否增多,“促进血管新生”这个说法就会有体内的依据。
不过为了公平也要写一句,这些大多在这篇论文的射程之外。作者们明确表示目的是“展示其存在与调控机制”,对于这个目的,他们是做到了的。我认为问题更在于标题和摘要比正文的设计往前多走了一步。
Exotaro的视角
请先让我写一下个人的情况。这篇论文的引言中,为论述MSC来源EV在再生医学上的可能性而引用的4篇文献里,有2篇是我自己的论文(Nakazaki, M., et al., Journal of Extracellular Vesicles 2021;10(11):e12137 以及 Nakazaki, M., et al., International Journal of Molecular Sciences 2024;25(24):13460)。而且在致谢中,作为讨论的对象我自己的名字也被列了出来。所以这篇文章并不是完全第三方的评论。即便如此,我还是努力尽可能公平地去读它。
我至今做的,是小的那一侧囊袋的事。在啮齿类重度脊髓损伤模型中,静脉给药的MSC本身到不了损伤部位,但MSC在体内释放的sEV却迁移到了损伤部位,并与那里的M2巨噬细胞特异性结合。而且即使总量相同,一次性大量给药无效,只有分成3天送达时,才获得了与MSC细胞本身相当的运动功能恢复。在这个过程中,TGF-β的表达上升,血-脊髓屏障的通透性下降,紧密连接的蛋白增多了。
也就是说,我工作的核心也是让血管稳定下来。而这篇论文说的是,同样的干细胞用完全另一种大小的囊袋,去促使血管形成。守与攻,稳定化与新生。如果同一种细胞是通过区分囊袋的大小来做不同的工作,那这相当有意思。
这里有一件我想对自己所在的领域诚实地写下来的事:我们常常把大的囊袋丢掉了。在处理小型EV的流程中,常见做法是用低速离心去掉细胞和碎片之后,再通过0.22微米的滤膜,然后收集小颗粒。只要经过这道过滤工序,超过600纳米的囊袋就会被排除在回收对象之外。(本次论文也是在低速离心澄清之后检出大型EV的,所以会不会被去掉,取决于工序。)
那么就应该问:在我们作为“MSC-sEV的效果”所测量的东西里,本应属于被丢掉那一侧的作用,究竟包含了多少呢。或者反过来说,药效的一部分其实就在被丢掉的那一侧,而我们却没看到它,一直把它当作小颗粒的功劳来讲?这篇论文并没有直接提出这个问题,但读完之后,最先浮现在我脑海里的就是它。
另一个给我留下强烈印象的,是“从哪里出去”这个视角。我们容易用“出了、没出”“多、少”来衡量分泌,而这篇论文用影像展示了只从细胞核周围的膜上出去这一具有方向性的现象。在发育的语境里,方向本身就是信息。如果要应用于治疗,EV在损伤部位朝哪个方向释放,说不定其实也与药效有关。
最后谈谈批判性阅读的部分。我在这篇文章里看得最重的有2点:核心药物作用机制的说明与原始文献不一致,以及没有把XLEV本身分离出来给药的实验。但这完全不意味着这项研究没有价值。“大囊袋载着背负脂质的指令分子,从细胞核周围固定的出口出去”——拍下这段影像本身,首先就是一项成就。接下来,就该用囊袋本身来确认它是否真的在形成血管了。
大约20年前在小鼠胚胎中发现的小包裹,又回到了人干细胞的培养皿里,正要去造血管。基础研究的时间原来是这样流动的啊——这是一篇让我由衷这么想的论文。
※本文是在AI的协助下撰写的。
