综述:迁移体的细胞生物学及多种生理功能研究进展

【字体: 时间:2025年05月29日 来源:Cell & Bioscience 6.1

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  本文系统综述迁移体这一新型细胞器的研究进展,涵盖其生物发生、形成调控、 cargo(货物)运输及生理功能,比较其与其他细胞外囊泡差异,分析研究局限并展望其在疾病诊疗中的潜力,为相关领域提供全面参考。

  
迁移体是一种与细胞迁移相关的新型细胞器,由李玉团队于 2015 年首次报道。它形成于迁移细胞后方,通过收缩纤维(RFs)与细胞体相连,释放后可转变为细胞外囊泡,在细胞通讯、发育、血管生成和疾病中发挥重要作用。

物理和化学特性


迁移体大小在 0.5-3 μm 之间,比外泌体大,内部有众多小囊泡(数量从不足 10 个到 300 多个不等),最初被称为石榴样结构(PLS)。其膜上富含 Rab8a、VAMP2、VAMP3、Caveolin-1 等蛋白,以及四跨膜蛋白(TSPANs)、胆固醇、糖蛋白和鞘磷脂等。迁移体内部富集 RNA、蛋白质、脂质、趋化因子、细胞因子和小细胞器等,还可释放迁移体来源的纳米颗粒(MDNPs),其平均直径为 165.3±3.1 nm,起源于迁移体内腔囊泡(mILVs)。收缩纤维可能是运输 mILVs 的通道或力传导器,TSPANs、整合素和胆固醇等与迁移体膜定位及形成相关。

与其他细胞外囊泡的差异


迁移体与外泌体、微囊泡在大小、膜结构、生物发生和释放方式上均有不同。外泌体直径 50-150 nm,膜来源于内体,通过多泡内体(MVEs)与质膜融合释放;微囊泡直径 50-1000 nm,膜来源于质膜,通过质膜出芽和裂变释放;迁移体直径 500-3000 nm,膜非整合,来源于质膜,依赖细胞迁移,通过收缩纤维断裂释放。迁移体还具有独特的纤维状结构,不含或含少量外泌体标记物 CD81、Alix 和 CD63,可通过是否含磷脂酰丝氨酸等区分于微囊泡。

形成机制


迁移体在收缩纤维网络的分支点、尖端和沿纤维处形成,其形成分为三个步骤:确定形成位点、形成收缩纤维、膜膨胀。鞘磷脂合酶 2(SMS2)在收缩纤维中定位,将神经酰胺转化为鞘磷脂,确定迁移体形成位点。整合素与细胞外基质结合,使细胞膜锚定,细胞向前迁移形成收缩纤维。TSPANs 富集的微结构域(TEMs)自组织成微米级的宏结构域(TEMAs),然后膨胀成新生迁移体,TSPAN4 稳定膜膨胀并促进其成熟。

调控机制


迁移体的数量受多种机制调控。TSPANs 过表达促进其形成,增加膜硬度;细胞迁移速度和持续方向影响形成,持续迁移且速度快的细胞形成更多迁移体;PI (4,5) P2-Rab35 通路通过招募激活的整合素 α5 到形成位点促进形成;钙离子通过结合突触结合蛋白 - 1(Syt-1)促进形成。

生理功能


  • RNA 转移:迁移体富含 RNA,mRNA 可转移至受体细胞并调节其蛋白水平和功能特性。
  • 胚胎发育:在斑马鱼胚胎原肠胚形成期间,迁移体存在于中内胚层细胞之间的细胞外囊中,富含趋化因子、形态发生素和生长因子,在器官形态发生中起关键作用。
  • 血管生成:鸡胚来源的迁移体含高水平促血管生成因子,可促进内皮细胞 sprouting 和管形成,CXCL12 和 VEGFA 起关键作用。
  • 病毒传播:HSV-2 可定位在迁移体中并传播至受体细胞,病毒成分也可在迁移体中运输,促进病毒感染。
  • 增殖性玻璃体视网膜病变:视网膜色素上皮细胞(RPE)来源的迁移体样囊泡可激活 RPE 细胞,促进疾病发展,TSPAN4 在相关临床样本中过表达。
  • 止血:中性粒细胞来源的迁移体富含凝血因子,可激活血小板并触发凝血,是凝血系统的重要组成部分。

研究局限


迁移体分离方法中胰酶 - EDTA 处理不切断其与细胞体的连接,导致收获量减少;部分微囊泡与迁移体大小相近,难以分离,需新的收集和纯化方法。体内成像方面,活器官中细胞微环境复杂,虽有 DAOSLIMIT 和 2pSAM 等技术,但仍需长期、高速、深度和超分辨率的亚细胞成像技术。

疾病诊断和治疗潜力


迁移体或其相关基因(如 ITGB1、ITGA5、EOGT、CPQ、PIGK、NDST1、TSPAN4)有望作为疾病诊断的生物标志物,用于液体活检。其富含信号蛋白,可通过外源性迁移体补充信号蛋白治疗信号抑制疾病,还可将药物包装入迁移体或其来源的纳米颗粒,通过膜上特定受体靶向细胞,实现精准治疗。

尽管迁移体的研究已取得一定进展,但在基础细胞生物学和生理功能方面仍有许多未知,随着技术的发展,其在人类健康中的作用将得到更深入的探索和应用。

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