单个外泌体表型分析技术在脑脊液研究中的应用

脑脊液为无色透明的液体，存在于各脑室、蛛网膜下腔和脊髓中央管内，由脑室中的脉络丛产生，平均每日产生量大约500mL，最终被吸收在蛛网膜颗粒中。脑脊液充当大脑的缓冲，为颅骨内的大脑提供基本的机械和免疫保护。近几年来，随着对脑脊液的研究愈发深入，脑脊液中的某些物质与肿瘤的治疗预后间的关系也不断被发现。其中，脑脊液分泌的外泌体已成为研究的热点。

单个外泌体表型分析是将免疫学与光学完美结合的一种新技术^[1]。该技术首先利用免疫识别将特定的外泌体进行捕获分离，然后再对目标外泌体的表面标志物及内容物（如携带的蛋白质、RNA、DNA及细胞因子）进行定量分析，从而更加全面地反映外泌体的特性。该技术在短短两年时间，备受广大科研工作者的关注。本文收集了单个外泌体表型分析技术在脑脊液领域的相关应用，以供参考。

Cancers：脑脊液中的外泌体浓度和miR-21表达的变化可作为软脑膜转移病的生物标记物

软脑膜转移病（LM）是通过脑脊液发展到整个神经系统的晚期癌症的临床表现。研究显示LM患者的总生存期约为6-8周，除脑脊液内化学疗法外，没有明确的LM治疗方法，但由于低反应率和神经毒性，脑脊液内化学疗法的效果值得商榷。同时由于癌细胞量非常少，暂时还没有比较常规的生物标志物来监测其进展或治疗效果。Kyue-Yim Lee等检测了472名患者和对照组的脑脊液外泌体浓度以及miRNA-21的表达，结果表明外泌体浓度升高的患者的生存期比其他患者长。此外，在预后良好组miRNA-21表达升高。因此，外泌体浓度变化结合microRNA-21表达可能会作为监测LM患者颅内化疗疗效的生物标志物。

值得注意的是，研究人员使用单个外泌体表型分析技术检测了脑脊液外泌体增加组和外泌体减少组化疗前后外泌体浓度变化，结果表明在脑脊液外泌体降低组中，经过颅内化疗后的每种外泌体浓度（CD9 / CD63 / CD81）均显著降低，而脑脊液外泌体增加组的外泌体浓度没有显著改变(图C和D)。

Exoview检测脑脊液外泌体增加组和减少组的化疗前后外泌体的荧光强度和数量

Cancers：脑脊液分泌的外泌体非编码RNA是潜在治疗软脑膜转移病的靶标

软脑膜转移病（LM）是一种致命的癌症并发症，其中癌症通过脑脊液扩散到大脑和脊髓周围的脑膜，因此脑脊液被认为是诊断LM细胞的新的生物标记物。研究显示microRNA-21被证实能在细胞间转移后维持基因调控功能，是癌症中有效的预后标志物和关键治疗靶标。Kyue-Yim Lee等通过无偏向多腺苷酸化smRNA文库的构建和NGS分析得到了来自LM患者脑脊液外泌体的全面smRNA谱，并验证了smRNA亚群偏向性表达的重要性。此外，作者使用了一种新的基于多功能慢病毒的microRNA-21监测系统和基于生理细胞的方法验证了microRNA-21的功能在与LM患者的脑脊液外泌体相关的smRNA中是最重要的。

其中，研究人员使用单个外泌体表型分析技术检测了来自LM患者和健康志愿者（HC）脑脊液外泌体，结果显示CD9 / CD63 / CD81抗体捕获的外泌体的荧光成像以及每个抗体结合外泌体的数量相似（图B），判断出外泌体存在于LM患者和HC的脑脊液中。

Exoview检测LM患者和HS的脑脊液外泌体的荧光强度、数量

在以上的研究中，ExoView系统以极高的灵敏度和特异性精准地检测了脑脊液外泌体的含量并对其表面蛋白marker进行了准确表征，为脑脊液外泌体的研究提供了新的思路。外泌体对疾病的诊断和治疗显示出了深厚的潜力，具有极高的研究价值。在今后的研究中，ExoView的精准表征，将帮助科学家更深入地了解各种疾病，助力疾病诊断和治疗方法的开发。

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参考文献：

[1] Scherr, S. M., Daaboul, G. G., Trueb, J., Sevenler, D., Fawcett, H., Goldberg, B., ... & Ünlü, M. S. (2016). Real-time capture and visualization of individual viruses in complex media. ACS nano, 10(2), 2827-2833.

[2] Lee, K. Y., Im J. H, Lin W.W...&Lee C.J.Nanoparticles in 472 Human Cerebrospinal Fluid: Changes in Extracellular Vesicle Concentration and miR-21 Expression as a Biomarker for Leptomeningeal Metastasis during pregnancy. Cancers, 2020, 12(10):2745.

[3] Lee, K. Y., Seo, Y., Im, J. H., Rhim, J., Baek, W., Kim, S., ... & Kim, J. H. Molecular Signature of Extracellular Vesicular Small Non-Coding RNAs Derived from Cerebrospinal Fluid of Leptomeningeal Metastasis Patients: Functional Implication of miR-21 and Other Small RNAs in Cancer Malignancy. Cancers, 2021, 13(2), 209.