細(xì)胞外囊泡介導(dǎo)反義肽核酸的胞吐作用

　　肽核酸(PNAs)是一種合成的DNA模擬物，已廣泛應(yīng)用于反義和抗原為基礎(chǔ)的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中。其在增加PNAs的細(xì)胞攝取方面已經(jīng)做出了巨大的努力，作者研究了相對未被探索的PNAs胞內(nèi)運(yùn)輸和內(nèi)吞循環(huán)方面。為了證明概念，作者使用了靶向miR-155的anti - microrna (miR) PNA。通過共聚焦和流式細(xì)胞術(shù)研究了PNA在HeLa細(xì)胞中的亞細(xì)胞定位。對含有pna的胞外囊泡的全面表征顯示球形形態(tài)、表面負(fù)電荷密度和四倍體蛋白標(biāo)記物的存在。

　　最重要的是，作者研究了rab11a和rab27b GTPases在調(diào)節(jié)PNAs胞外分泌中的作用。細(xì)胞器染色和共聚焦成像顯示PNA在溶酶體中的定位更高。基因表達(dá)分析證實(shí)PNA在抑制內(nèi)吞循環(huán)后功能活性增強(qiáng)。多項(xiàng)研究報(bào)道了單鏈寡核苷酸、短干擾rna (sirna)和納米載體的胞吐作用。目前這是**個(gè)建立PNA在腫瘤細(xì)胞內(nèi)吞循環(huán)和胞外排泄的機(jī)制研究。這一結(jié)果可以作為一個(gè)平臺來開發(fā)和優(yōu)化策略，通過避免循環(huán)途徑來提高 PNA 的治療效果。

　　內(nèi)吞循環(huán)是一個(gè)復(fù)雜和嚴(yán)格調(diào)控的過程，對維持細(xì)胞活動，包括營養(yǎng)攝取，信號轉(zhuǎn)導(dǎo)和細(xì)胞分裂至關(guān)重要。通過網(wǎng)格蛋白依賴性或非依賴性內(nèi)吞作用內(nèi)化的貨物經(jīng)歷不同的細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸途徑。無論攝取機(jī)制如何，細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸貨物的**步是早期核內(nèi)體形成，在此囊泡經(jīng)歷分類運(yùn)輸?shù)劫|(zhì)膜，或?qū)騼?nèi)吞循環(huán)室(ERC)，或成熟為晚期核內(nèi)體，最終導(dǎo)致溶酶體降解。ERC是分布在細(xì)胞質(zhì)中的微管細(xì)胞器，由rab11蛋白的存在在分子上定義。Rabs是一類定位于不同運(yùn)輸區(qū)間的gtp結(jié)合蛋白;它們調(diào)節(jié)囊泡的形成、融合和質(zhì)膜的釋放。ERC中的大部分貨物通過回收小泡被回收回質(zhì)膜，但部分貨物被導(dǎo)向反式高爾基網(wǎng)絡(luò)(TGN)。此外，rab11同時(shí)定位于ERC和TGN，在調(diào)節(jié)囊泡運(yùn)輸中發(fā)揮著重要作用。

　　由胞吐作用從質(zhì)膜釋放出來的囊泡稱為細(xì)胞外囊泡(EVs)。EVs的釋放最初被認(rèn)為是細(xì)胞間基因交換的一種機(jī)制。EVs由脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸組成，含有信使rna、非編碼rna、生長因子和血管生成因子。EVs是由不同類型的細(xì)胞分泌的，在發(fā)育、免疫、細(xì)胞遷移、神經(jīng)功能等正常生理過程中都是必不可少的。同樣，腫瘤源性ev (tev)存在于腫瘤微環(huán)境中，可促進(jìn)腫瘤生長、侵襲、轉(zhuǎn)移和抗腫瘤。目前，EVs由于其生物相容性、體內(nèi)穩(wěn)定性、穿透血腦屏障的能力以及易于定制，正被廣泛探索作為基因治療應(yīng)用的平臺。

　　最近，短干擾RNA (short interfering RNA, siRNA)受到了廣泛關(guān)注，因?yàn)槿N基于siRNA的藥物Onpattro、Givlaari和Oxlumo分別獲得了美國FDA的批準(zhǔn)，用于治療淀粉樣變、卟啉癥和高草酸尿癥。基于sirna的藥物或候選藥物的細(xì)胞內(nèi)運(yùn)輸仍然是一個(gè)活躍的研究領(lǐng)域，因?yàn)樗鼈兊幕顒邮芟抻趤喖?xì)胞室的包封。脂質(zhì)納米顆粒(LNP)介導(dǎo)的siRNA傳遞活性由于內(nèi)體包封而受到限制，其逃逸效率僅為1% ~ 2%。此外，70%含有l(wèi)np的sirna通過多泡晚期核內(nèi)體/溶酶體進(jìn)行胞外排泄。含有l(wèi)np的siRNA的循環(huán)是由一個(gè)13跨膜糖蛋白Niemann Pick type C1 (NPC1)調(diào)控的，它存在于多泡晚期核內(nèi)體的表面，一個(gè)小分子(NP3.47)介導(dǎo)的NPC1抑制將siRNA的沉默效率提高了4倍。與sirna一樣，內(nèi)體包埋是SS ASOs的主要障礙。

　　PNA在溶酶體、ERC(內(nèi)吞循環(huán)室)和MVBs(多泡體)中的共定位研究

　　作者在含有tev的antimiR PNA的表面確認(rèn)了tetraspanin標(biāo)記，并確定了rab11a和rab27b在含tev的PNA的內(nèi)吞循環(huán)中的作用。最后確定了PNAs的循環(huán)和胞吐作用對其抗ir -155和anti - ir -21活性的影響。這將為開發(fā)和優(yōu)化基于pna的機(jī)制和治療研究提供一個(gè)平臺。深入的機(jī)制研究為sirna治療的臨床應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。相信該研究將為進(jìn)一步的研究奠定基礎(chǔ)，并在不久的將來使PNA治療成為現(xiàn)實(shí)。