Cell子刊：胞外體，膜蛋白的轉運倉

　　麻省大學UMass醫學院的一項新研究顯示，胞外體(exosome)能夠在關鍵的信號傳導過程中，將蛋白從神經元運送到肌肉細胞，文章發表在Cell旗下的Neuron雜志上。研究顯示，胞外體可以轉運膜蛋白，在神經系統的細胞間通訊中具有重要作用。此外，這項激動人心的發現意味著，胞外體可以用來裝載治療藥物，直接靶標患病細胞。

　　“長期以來人們一直認為，完整的膜蛋白無法在細胞間轉運，它們被限制在合成細胞中，”領導這項研究的神經生物學教授Vivian Budnik說。“我們的研究顯示，這些蛋白可以通過胞外體，在不同類型的細胞間移動。”

　　“令人興奮的是，這些胞外體能夠將物質運送到一定距離以外，到達不同類型的特定細胞，”Dr. Budnik說。“到達目的地之后，胞外體中的物質可以在新細胞中發揮作用。在此基礎上，我們可以將基因治療藥物包裹在胞外體中，運送到患病細胞進行治療。”

　　胞外體發現于上世紀八十年代中期，直到近幾年才開始引起科學家們的注意。胞外體是含有microRNA、mRNA和蛋白的小囊泡，源于多泡體MVB(multivesicular body)。當含有胞外體的MVB與細胞膜融合時，就會將胞外體釋放到細胞外環境中。這時，胞外體就能移動到其他細胞，然后被該細胞攝取。而胞外體中的物質能夠影響這些接受細胞的功能。

　　研究人員針對果蠅神經肌肉接頭NMJ(neuromuscular junction)的發育過程，分析了神經元末端突觸與附近肌肉細胞的交流。NMJ是神經元與肌肉之間傳遞電信號所必須的，控制著生物的運動能力和重要的生理過程。NMJ異常會導致嚴重的疾病，例如肌營養不良和肌萎縮側索硬化ALS，因此了解NMJ對于人體健康很重要。

　　在生物發育過程中，突觸和肌肉細胞需要協調生長。為此，神經元會向肌肉細胞傳輸信號(正向)，而肌肉細胞也會向神經元發送信號(逆向)。不過人們并不清楚這些信號是什么，也不了解它們的傳送方式。

　　突觸和肌肉細胞中都存在囊泡蛋白Synaptotagmin 4(Syt4)，此前有研究顯示，敲除Syt4會使果蠅的NMJ發育不良。Budnik及其同事發現，單獨下調神經元中的Syt4，會去除神經元和肌肉中的Syt4蛋白。但單獨下調肌肉細胞中的Syt4，卻不會改變肌肉和神經元中的Syt4蛋白水平。

　　為了進行驗證，Budnik及其同事向Syt4缺陷型果蠅插入Syt4基因，使神經元和肌肉細胞中的Syt4蛋白恢復到正常水平。進一步實驗顯示，這些Syt4蛋白來源于神經元，是從神經元轉移到肌肉細胞中的。然而，Syt4作為一個跨膜蛋白，曾被認為無法在細胞間轉移。研究人員認為，Syt4的轉移是通過胞外體實現的。

　　他們從體外培養的細胞提純胞外體，并發現這些細胞確實含有Syt4。而且果蠅的肌肉細胞也的確可以攝取這些胞外體。文章指出，在突觸和肌肉細胞的協調發育過程中，Syt4對于信號傳導很關鍵，而這種正向反饋依賴胞外體來實現。

　　“這一發現不僅增進了我們對NMJ的理解，還為靶向性基因治療提供了潛在的載體，”Budnik說。“我們的研究顯示，胞外體可用來裝載治療藥物，并將其運送到特定細胞進行治療。”