综述:迁移体在疾病诊断与治疗中的新作用
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时间:2025年10月04日
来源:Biologics: Targets and Therapy 5.3
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本综述系统阐述了迁移体(Migrasomes)这一新型细胞器在疾病机制中的关键作用与转化潜力。文章深入探讨了迁移体在肿瘤转移、病毒感染、心脑血管疾病及肾病等病理过程中通过介导细胞间通讯、维持稳态和免疫调控的功能,并重点分析了其作为诊断生物标志物(如TSPAN4、ITGA5、PIGK)和治疗靶点的应用前景,为相关疾病提供了新的研究视角和干预策略。
迁移体(Migrasomes)是近年来发现的一种在细胞迁移过程中形成的囊泡样细胞器,其直径通常在0.5至3微米之间,富含蛋白质、RNA、脂质等生物活性分子。它们不仅是细胞迁移的副产物,更在细胞通讯、稳态维持和免疫调节中扮演关键角色。
迁移体的形成依赖于细胞骨架重组和细胞外基质(ECM)的相互作用。关键分子包括整合素(Integrins)、四跨膜蛋白(TSPANs)和胆固醇。整合素通过与ECM蛋白(如纤连蛋白和胶原)结合,激活下游RhoA–ROCK1信号通路,调控肌动蛋白细胞骨架的重组。鞘磷脂合成酶2(SMS2)催化鞘磷脂(SM)的生成,促进四跨膜蛋白富集微域(TEMs)的组装。此外,PI(4,5)P2-Rab35信号轴通过调控收缩纤维的骨架重组,驱动迁移体的成熟和释放。钙离子及其受体Synaptotagmin-1(Syt1)也参与迁移体形成的早期阶段。
细胞迁移的速度和持续性显著影响迁移体的形成。温度、pH值和细胞因子(如TNF-α)等外部因素可通过调节细胞迁移和粘附影响迁移体的生物发生。
迁移体通过携带信号分子(如CXCL12、VEGFA)实现细胞间的高效通讯。在斑马鱼胚胎发育中,迁移体富集CXCL12,通过与CXCR4b受体结合,调控背侧前体细胞(DFCs)的聚集和Kupffer囊泡的形成。在鸡胚绒毛尿囊膜中,单核细胞释放的迁移体携带VEGFA和CXCL12,分别促进血管内皮细胞成管和单核细胞招募,形成“单核细胞-迁移体-血管生成”的正反馈循环。
迁移体还介导蛋白质、RNA和细胞器的横向转移。例如,迁移体可将PTEN蛋白递送至PTEN缺陷细胞,恢复其功能并降低AKT磷酸化水平。在免疫系统中,树突状细胞(DCs)和中性粒细胞通过迁移体传递抗原和调节因子,增强免疫监视和炎症响应。
最近研究发现,迁移体可通过三种机制释放迁移体衍生纳米颗粒(MDNPs):自我破裂、出芽分泌和收缩纤维断裂。MDNPs具有独特的生物标志物谱(高表达PIGK,缺乏TSG101和ALIX),其miRNA cargo与经典细胞外囊泡(EVs)显著不同,扩展了迁移体的信号传递能力。
迁移体在维持组织和细胞内稳态中发挥重要作用。在心血管系统中,TSPANs参与血栓形成、止血和血管损伤修复。在中枢神经系统中,迁移体可能通过携带DNA结合蛋白等分子参与稳态调节。
线粒体胞吐(Mitocytosis)是迁移体介导的一种重要质量控制系统。迁移细胞通过迁移体将受损线粒体排出细胞,依赖Myosin 19和KIF5B介导的线粒体碎片运输和捕获。这一过程有助于维持线粒体膜电位和细胞存活。低强度脉冲超声可通过促进迁移体介导的线粒体排出,保护心脏免受缺血再灌注损伤。
迁移体还通过释放富含胆固醇的囊泡,协助维持细胞内胆固醇稳态,防止脂质毒性。
迁移体在免疫调节中表现出双重功能。一方面,它们可作为“病原体清除介质”。例如,细菌刺激后的骨髓间充质干细胞(BM-MSCs)将抗菌肽加载入迁移体,增强肺巨噬细胞的LC3相关吞噬作用(LAP),促进细菌清除。
另一方面,迁移体也可作为“信号放大器”加剧炎症。例如,Clostridium difficile毒素TcdB3诱导的非经典迁移体能触发炎症因子释放,放大急性炎症反应。LPS刺激的单核细胞释放富含TNF-α和IL-6的迁移体,快速聚集于炎症部位。
在肿瘤微环境中,迁移体携带PD-L1等免疫检查点分子,诱导效应T细胞凋亡、抑制NK细胞增殖,并促进免疫抑制性巨噬细胞分化,协助肿瘤细胞免疫逃逸。
迁移体在多种癌症(如肝癌、骨肉瘤、胰腺癌、胃癌)中促进肿瘤转移和免疫抑制微环境形成。
在肝细胞癌(HCC)中,CD151通过迁移体介导肿瘤细胞集体侵袭和VEGF诱导的血管生成。ITGA5通过PI3K/AKT信号通路增强HCC细胞的恶性表型,其高表达与患者不良预后相关。
在骨肉瘤中,肿瘤细胞衍生的迁移体(OCDMs)释放迁移体相关纳米颗粒(MANPs),携带MFGE8,诱导巨噬细胞向M2表型极化,促进免疫抑制和肿瘤进展。
在胰腺癌中,肿瘤细胞和基质纤维细胞衍生的迁移体(PCDMs)通过CXCL5和TGF-β1驱动巨噬细胞M2极化,建立免疫抑制生态位。TSPAN4+ 纤维细胞通过PERIOSTIN-PI3K/Akt、非经典WNT和TGF-β等通路,促进细胞外基质重塑和血管生成。
在胃癌中,TSPAN4表达显著上调,LSD1/ERα复合物通过转录调控纤连蛋白(FN1)表达,促进迁移体生成和肿瘤转移。迁移体相关基因(如BMP1、CPQ、TGFB2、WNT11)贡献于免疫抑制微环境。
迁移体作为病毒传播的新载体,保护病毒颗粒免受免疫清除。
基孔肯雅病毒(CHIKV)的非结构蛋白nsP1与宿主PIP5K1A相互作用,促进PI(4,5)P2生成和迁移体形成,介导病毒传播。
痘苗病毒(Vaccinia virus)的细胞外 enveloped virus (EEV) 和 intracellular mature virus (IMV) 均存在于迁移体中。聚苯乙烯纳米颗粒(PS-NPs)处理可增加迁移体形成,促进病毒传播。
单纯疱疹病毒2型(HSV-2)的迁移体-病毒复合物可感染新细胞,实现病毒复制,扩展了HSV-2的传播模型。
迁移体通过调节 macrophage 极化、炎症响应和血管稳态,参与动脉粥样硬化、缺血性中风、急性心肌梗死(AMI)和脑淀粉样血管病(CAA)等疾病。
在动脉粥样硬化中,ox-LDL刺激巨噬细胞产生携带CCL2的迁移体,诱导M1极化,加剧炎症和脂质沉积。迁移体还激活基质金属蛋白酶(MMPs),增加斑块破裂风险。
在缺血性中风中,高盐饮食诱导小胶质细胞/巨噬细胞衍生的迁移体形成,与神经元损伤正相关,并促进TNF-α和IL-6等炎症因子释放,加重卒中损伤。
在AMI中,心脏巨噬细胞高表达ITGB1,通过FAK和PI3K/AKT信号通路调节炎症因子释放和心肌修复。ITGB1表达与AMI风险正相关,可作为治疗靶点。
在CAA中,巨噬细胞衍生的迁移体携带CD5L,通过“粘附-富集”策略突破内皮补体保护屏障,触发细胞毒性效应,损伤血脑屏障。
在糖尿病肾病(DN)中,高葡萄糖和LPS通过激活Rac-1信号通路促进迁移体释放。尿液中迁移体(表达PIGK和podocin)的出现早于蛋白尿,具有更高的检测敏感性。
在膜性肾病中,损伤足细胞释放富含TSPAN4和ITGA5的迁移体,其数量与损伤程度正相关。尿迁移体高表达PLA2R抗原,可用于检测血清自身抗体,诊断准确性优于传统ELISA方法。
在增殖性玻璃体视网膜病变(PVR)中,视网膜色素上皮(RPE)细胞产生TSPAN4阳性迁移体,促进RPE细胞迁移和增殖,加速疾病进展。TGF-β1-Smad2/3信号通路上调TSPAN4表达,诱导迁移体形成。
纳米塑料(PS-NPs)通过触发滋养层细胞自噬、降解SOX2、抑制ROCK1转录和迁移体形成,导致流产。
迁移体凭借来源特异性、早期可检测性和与疾病进展的相关性,成为肿瘤、肾病、病毒感染的理想诊断标志物。例如,TSPAN4用于胃癌早期筛查;ITGA5用于HCC预后分层;尿迁移体用于DN和膜性肾病的早期诊断;PLA2R阳性迁移体用于膜性肾病血清学诊断。
靶向迁移体形成或关键分子(如CD151、TSPAN4、MFGE8、nsP1、CD5L)可抑制肿瘤转移、病毒传播和炎症损伤。纳米颗粒可通过干扰迁移体识别和摄取,抑制肿瘤转移。Rac-1抑制剂可减少足细胞迁移体释放,延缓肾病进展。
迁移体作为内源性载体,具有低免疫原性、细胞靶向性和多分子负载能力。M2巨噬细胞衍生的迁移体可促进骨再生;BM-MSCs衍生的迁移体可靶向递送抗菌药物;RPE细胞衍生的迁移体可用于眼内药物递送,减少视网膜毒性。
当前迁移体研究仍面临检测标准化、特异性标志物缺失和大规模临床验证等挑战。单细胞RNA测序、高分辨率活细胞成像、微流控芯片和荧光蛋白标记等新技术有望推动迁移体研究的深入发展,加速其向临床诊断和治疗的转化。
迁移体的发现为理解细胞通讯和疾病机制提供了新范式,其作为诊断工具和治疗靶点的潜力预示着精准医疗的新突破。
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