幹細胞Exosome對於臨床疾病治療之新發現
近年來科學家們對於Exosome內含物的研究越來越盛行。想要快速探討Exosome裡的蛋白質，當然就需要一項高通量的偵測工具。來自新加坡A*STAR Institute of Medical Biology (IMB)研究機構的Ruenn Chai LAI研究員，利用Raybiotech antibody array工具(圖一)結合LC MS/MS，統計出人類的間質幹細胞Exosome (MSC Exosome)共有857種蛋白質，並利用生物資訊分析軟體 PANTHER，分析出857種部分蛋白質參與了蛋白水解反應，且序列與20S Proteasome序列相似，因此推斷出MSC的Exosome存在20S蛋白酶體。20S蛋白酶體功能為降解不穩定、變性或錯誤折疊的蛋白質。因此Lai團隊推論MSC Exosome具有組織修復的能力。在進一步動物實驗證實，在心肌缺血再灌注myocardial ischemia/reperfusion(MI/R) injury的小鼠中注入MSC exosome，一天後可以明顯降低缺血再灌注所造成的損傷，減少損傷後心臟中錯誤摺疊的蛋白質 (圖二)。由此原理能進一步推斷，MSC exosome不只能降機心肌缺血再灌注所造成的心臟損傷，並且也能緩和由變性蛋白累積引起的疾病，如阿茲海默症、帕金森氏症及普粒子疾病等，此新發現為未來疾病治療將帶來極大的幫助!!
圖一、Label-based Human Antibody Array 圖二、Exosome降低oligomer之in vivo實驗
Exosome在病毒傳播中的作用
Exosome在病毒感染中的傳播模式已成為病毒學研究領域的熱門項目之一。病毒可將病毒蛋白、病毒基因或完整的病毒顆粒載入Exosome中，從而感染周圍正常細胞。美國喬治梅森大學的Jaworski團隊發現，在被人類T淋巴细胞白血病病毒 (human T-cell leukemia viruses 1, HTLV-1)感染的細胞Exosome中，帶有病毒的致癌因子Tax蛋白。Tax為引起成人T细胞自血病(ATL)的重要致病蛋白。研究證實帶有Tax的細胞，抗apoptosis能力增加，具有促癌作用。作者進一步使用RayBiotech Human Cytokine Array C1 (圖三) 證實，受到HTLV-1感染的細胞Exosome比起未受到HTLV-1感染的細胞Exosome，含有更多的促炎性細胞因子GRO、GRO-α、GM-CSF、IL-6。綜合研究結果，在HTLV-1 infected cell的Exosome中，會攜帶病毒之致癌因子及豐富的促炎細胞因子，從而影響周圍的正常細胞，改變正常細胞的存活率及炎症因子的表現。藉由了解Exosome中的蛋白質成份，將有助於了解HTLV-1感染的發病機制，在未來有助於應用在治療更多的白血病患者。
圖三、RayBiotech Human Cytokine Array C1 相關產品連結請點我
資料來源:
1. Lai, Tan, Teh, Sze, Arslan, de Kleijn, Choo, Lim. Proteolytic Potential of the MSC Exosome Proteome: Implications for an Exosome-Mediated Delivery of Therapeutic Proteasome. Int J Proteomics.2012;2012:971907.
2. Jaworski, Narayanan, Van Duyne, Shabbeer-Meyering, Iordanskiy, Saifuddin, Das, Afonso, Sampey, Chung, Popratiloff, Shrestha, Sehgal, Jain, Vertes, Mahieux, Kashanchi. Human T-lymphotropic virus type 1-infected cells secrete exosomes that contain Tax protein.J Biol Chem. 2014 Aug 8;289(32):22284-305.
1. Lai, Tan, Teh, Sze, Arslan, de Kleijn, Choo, Lim. Proteolytic Potential of the MSC Exosome Proteome: Implications for an Exosome-Mediated Delivery of Therapeutic Proteasome. Int J Proteomics.2012;2012:971907.
2. Jaworski, Narayanan, Van Duyne, Shabbeer-Meyering, Iordanskiy, Saifuddin, Das, Afonso, Sampey, Chung, Popratiloff, Shrestha, Sehgal, Jain, Vertes, Mahieux, Kashanchi. Human T-lymphotropic virus type 1-infected cells secrete exosomes that contain Tax protein.J Biol Chem. 2014 Aug 8;289(32):22284-305.
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