《Nature Cell Biology》“起泡体” blebbisomes—— 细胞间通讯的神秘 “巨无霸”，或改写肿瘤免疫格局

为解决细胞外囊泡（EVs）研究中的未知问题，范德堡大学医学中心研究人员开展关于特殊 EVs 的研究，发现 blebbisomes 并揭示其特性。该研究成果为细胞间通讯及肿瘤免疫研究提供新视角，推荐科研读者阅读。

　　

在细胞的世界里，细胞之间的交流如同人类社会的沟通一样重要。细胞会释放出各种各样的细胞外囊泡（Extracellular Vesicles，EVs），这些小囊泡就像是细胞派出的 “小信使”，负责在细胞与细胞之间、细胞与周围环境之间传递信息。它们在许多生理和病理过程中都发挥着关键作用，比如参与免疫反应、肿瘤的发展等。

然而，人类对这些 “小信使” 的了解还远远不够。EVs 的种类繁多，大小、成分和功能各异，这使得研究人员在探索它们的奥秘时面临诸多挑战。而且，目前对于 EVs 的研究还存在一些尚未解决的问题，例如是否还存在未被发现的特殊 EVs，它们又有着怎样独特的功能呢？带着这些疑问，研究人员踏上了探索之旅。

为了深入了解细胞外囊泡的奥秘，来自范德堡大学医学中心（Vanderbilt University Medical Center）的研究人员在《Nature Cell Biology》期刊上发表了一篇名为 “Blebbisomes are large extracellular vesicles with active blebbing and diverse organelles” 的论文。他们发现了一种全新的、超大的功能性细胞外囊泡 ——blebbisomes（暂译为 “起泡体”），这一发现为细胞间通讯的研究打开了新的大门。这不仅丰富了我们对细胞外囊泡的认识，还为理解细胞间通讯机制以及相关疾病的发生发展提供了新的视角，具有重要的理论和潜在的临床意义 。

在这项研究中，研究人员运用了多种先进的技术方法来探索 blebbisomes 的奥秘。他们使用了多种显微镜技术，如相差干涉对比显微镜（Differential Interference Contrast，DIC）、超分辨率即时结构光照明显微镜（super-resolution instant structured illumination microscopy，iSIM）、扫描电子显微镜（Scanning Electron Microscopy，SEM）和透射电子显微镜（Transmission Electron Microscopy，TEM）等，这些显微镜就像是 “超级放大镜”，帮助研究人员清晰地观察 blebbisomes 的形态、结构以及它们的形成过程。同时，研究人员还采用了蛋白质组学分析技术，对 blebbisomes 的蛋白质组成进行深入研究，了解其独特的蛋白质特征。此外，通过细胞培养和相关的功能实验，研究人员探究了 blebbisomes 的各种功能，如摄取和分泌其他细胞外囊泡的能力等。

下面我们来详细看看他们的研究结果：

1. blebbisomes 形成时含有完整线粒体：研究人员在观察癌细胞释放的囊泡和纳米颗粒时，发现了一群与众不同的超大细胞外囊泡，它们在释放后会持续地进行膜泡形成（membrane blebbing），就像一个个不断 “冒泡” 的小气球。由于这种独特的现象，研究人员将其命名为 blebbisomes。通过 DIC 显微镜的实时观察，研究人员发现 blebbisomes 的形成机制很特别，它不是像其他大型细胞外囊泡那样从细胞膜泡形成，而是通过细胞的单次收缩事件形成的。在这个过程中，细胞的一部分会与主体分离，最终形成 blebbisomes。研究还发现，非肌肉肌球蛋白 IIB（non-muscle myosin IIB）在 blebbisomes 的形成中起着关键作用，敲低它的表达会显著减少 blebbisomes 的释放。

由于膜泡形成需要持续的能量供应，研究人员推测 blebbisomes 中可能含有功能性线粒体。经过多种显微镜技术的观察，他们发现 blebbisomes 中确实含有线粒体，而且这些线粒体是功能性的，能够产生 ATP。此外，研究人员还发现，不仅癌细胞能释放 blebbisomes，正常的人类结肠成纤维细胞、心肌细胞以及小鼠胚胎成纤维细胞也能释放，这表明 blebbisomes 的释放是一种普遍的细胞现象。而且，用能够诱导细胞凋亡的小分子处理 blebbisomes 后，发现它会像细胞一样发生凋亡，这进一步证明了 blebbisomes 与细胞在某些生理过程上的相似性。
2. blebbisomes 在蛋白质水平上与其他 EVs 不同：细胞分泌的 EVs 种类繁多，为了探究 blebbisomes 与其他类型 EVs 在蛋白质水平上的差异，研究人员首先设计了一种方法来纯化 blebbisomes。他们通过高速密度梯度离心等技术，成功获得了纯度较高的 blebbisomes 样本。蛋白质组学分析显示，blebbisomes 在蛋白质组成上与细胞、其他大型细胞外囊泡（lEVs）和小型细胞外囊泡（sEVs）都有所不同。与 lEVs 和 sEVs 相比，blebbisomes 含有大量的线粒体蛋白、细胞骨架蛋白、核糖体蛋白、内质网蛋白和高尔基体蛋白，但核蛋白的含量较少。这使得 blebbisomes 在功能和特性上可能与其他 EVs 存在显著差异，更像是一个 “五脏俱全” 但又简化的细胞。
3. blebbisomes 与大型肿瘤囊泡（large oncosomes）不同：蛋白质组学分析表明，blebbisomes 与大型肿瘤囊泡等其他 lEVs 关系密切，但它们之间也存在明显区别。大型肿瘤囊泡通常被认为是由质膜泡形成产生的，而 blebbisomes 的形成机制与之不同。研究人员通过实验发现，大型肿瘤囊泡没有膜泡形成的现象，而且其内部的线粒体大多是受损的，与 blebbisomes 中富含功能性线粒体的情况不同。此外，对一些蛋白质的定量分析也显示，blebbisomes 和大型肿瘤囊泡在蛋白质含量上存在差异，这进一步证明了它们是不同类型的超大细胞外囊泡。
4. blebbisomes 含有多种细胞器：研究人员通过免疫荧光和透射电子显微镜等技术对 blebbisomes 进行观察，发现它除了含有线粒体，还包含多种其他细胞器。这些细胞器包括高尔基体、内质网、核糖体、溶酶体、内体、多囊泡内体（Multivesicular Endosomes，MVEs）、自噬体 / 双噬体以及过氧化物酶体等。同时，blebbisomes 中还存在丰富的肌动蛋白突起，并且经检测含有 RNA。然而，与细胞不同的是，blebbisomes 没有细胞核结构。这一系列发现表明，blebbisomes 是一种独特的细胞外囊泡，内部的多种细胞器可能赋予它多种特殊的功能。
5. blebbisomes 摄取和分泌外泌体（exosomes）和微囊泡（microvesicles）：鉴于 blebbisomes 含有内吞途径的细胞器，研究人员推测它可能具有摄取其他较小 EVs 的能力。通过实验，他们用荧光标记的 EVs 与 blebbisomes 共孵育，利用 iSIM 显微镜观察发现，标记的 EVs 确实存在于 blebbisomes 内部，而不是附着在其表面，这证明了 blebbisomes 能够从细胞外环境中摄取 EVs。

此外，研究人员还发现 blebbisomes 可能具有分泌外泌体和微囊泡的能力。他们在 blebbisomes 中观察到了 MVEs 的存在，并且 blebbisomes 含有与外泌体分泌相关的蛋白，如 RAB27A、RAB27B 和 RAB13 等。进一步的实验表明，纯化的 blebbisomes 在培养过程中能够分泌出含有特定标记蛋白的 EVs，这表明 blebbisomes 不仅能摄取，还能分泌 EVs，在细胞外环境中扮演着动态的 “信息交换中心” 角色。
6. blebbisomes 在体内存在且含有免疫检查点蛋白：为了探究 blebbisomes 是否在更生理相关的环境中存在，研究人员进行了一系列实验。他们发现，在三维胶原蛋白基质中的人类黑色素瘤 MV3 细胞以及注射到斑马鱼胚胎中的小鼠黑色素瘤 B16-F1 细胞，都能释放出具有 blebbisomes 特征的囊泡。而且，从正常小鼠的骨髓中也成功分离出了 blebbisomes。

由于之前的研究发现癌细胞来源的 sEVs 中的一些蛋白能够帮助癌细胞逃避免疫系统的攻击，研究人员猜测 blebbisomes 可能也含有类似的免疫调节蛋白。经过检测，他们发现癌症来源的 blebbisomes 中含有多种免疫逃避和抑制免疫检查点蛋白，如 PD-L1、PD-L2、B7-H3、VISTA、PVR、HLA-E 等。这些蛋白的存在表明，blebbisomes 在肿瘤微环境中可能对免疫系统产生重要影响，参与肿瘤的免疫逃逸过程。

综合上述研究结果，研究人员发现 blebbisomes 是一种全新的、超大的细胞外囊泡，它具有独特的形态、结构和功能。blebbisomes 的发现，为细胞间通讯的研究增添了新的内容。它的出现让我们认识到，细胞外囊泡的世界比我们之前想象的更加复杂和多样。

从细胞生物学的角度来看，blebbisomes 的研究有助于我们更深入地理解细胞的分泌机制以及细胞间物质和信息传递的方式。这种超大的细胞外囊泡能够独立于细胞运动，还能摄取和分泌其他细胞外囊泡，并且含有多种功能性细胞器，这使得它在细胞间通讯中可能发挥着独特的作用，就像是一个 “移动的通讯中心”，在细胞外环境中积极地参与各种信息交流活动。

在医学领域，blebbisomes 的发现也具有潜在的应用价值。尤其是在肿瘤研究方面，癌症来源的 blebbisomes 中富含免疫检查点蛋白，这提示我们 blebbisomes 可能在肿瘤的免疫逃逸中扮演重要角色。进一步研究 blebbisomes 与免疫系统的相互作用，有望为肿瘤免疫治疗提供新的靶点和策略，为攻克癌症这一难题带来新的希望。

总之，这项研究为我们揭示了细胞外囊泡的新成员 ——blebbisomes 的神秘面纱，为细胞生物学和医学研究开辟了新的方向，相信在未来，随着对 blebbisomes 研究的不断深入，我们将对细胞间通讯和相关疾病的发生发展有更深入的理解，也将为相关疾病的治疗带来新的突破。