英文原题：Optical Imaging of Single Extracellular Vesicles: Recent Progress and Prospects
通讯作者：蒋逸飞，中国科学院杭州医学所；方晓红，中国科学院杭州医学所
作者：Bochen Ma (马泊尘), Li Li (李莉), Yuting Bao (鲍玉婷), Liang Yuan (袁靓), Songlin Liu (刘松林), Liqing Qi (齐力轻), Sihui Tong (童思慧), Yating Xiao (肖亚婷), Lubin Qi (亓鲁滨), Xiaohong Fang (方晓红)* Yifei Jiang (蒋逸飞)*
背景介绍
细胞外囊泡(EV)含有多种生物分子，包括蛋白质、脂质和核酸，因此可作为生物货物转移的载体并参与细胞间通讯（图1）。EV介导的细胞间通讯在调节细胞迁移、免疫反应调节、组织再生和肿瘤进展等细胞过程中起着至关重要的作用。由于其重要的功能，EV已成为一个热门的研究课题。科学家们正在研究它们的载货成分、释放机制、受体细胞的摄取以及它们在正常生理和疾病条件下的作用。已发现EV存在于各种体液中，包括血液、尿液、唾液和脑脊液，其作为诊断标志物有良好的应用潜力。研究人员还在探索EV的治疗应用，例如将其作为载药工具，利用其运载的生物分子进行疾病治疗。以上领域的研究均需要发展EV表征技术。由于单个EV体积小，生物分子载荷低，研究人员开发了多种方法来放大EV的检测信号。然而，这些方法大多是体相检测，不能提供单个EV的信息。由于体液中的EV起源于不同的细胞群，因此存在有显著的异质性，不仅种群间存在差异，个体间也存在显著差别。为了准确地识别感兴趣的EV族群，需要在单个EV水平上分析其异质性。
图1. EV的组成，包括蛋白质、核酸和脂质。
文章亮点
近日，中国科学院杭州医学所蒋逸飞/方晓红研究员在Chem. Biomed. Imaging上发表了单细胞外囊泡的光学成像:最新进展与展望。EV的异质性给研究其生物学功能带来了很大的困难，阻碍了基于EV的诊断和治疗应用的发展。体液中的EV来自不同细胞来源的各种亚群，各自具有不同的生物学功能。传统的EV体相检测获取的是样本中所有族群的平均信息，因此不能建立EV生物功能和亚型之间的明确关系。单分子和单粒子成像的检测灵敏度可达单探针水平，因此可用于分析单个EV的生物分子组成，非常适合EV的亚群分析。如图2所示，各种成像技术，包括单分子/单粒子荧光成像、单颗粒暗场成像、表面等离子体共振成像、表面增强拉曼散射成像，已被应用于单个EV分析，并提供了EV的结构、组成以及EV相关的细胞过程等重要信息。在本综述中，我们回顾了单个EV成像技术的最新进展，比较了各种技术的优点和局限性（表1），并总结了这些方法带来的关键生物学发现。
图2. 单细胞外囊泡表征手段包括表面增强拉曼成像,表面等离子体共振成像,单颗粒暗场成像和单分子荧光成像。
总结/展望
目前，针对单个EV的分析仍处于初始阶段，但是发展迅速。对提取的EV进行捕获与成像已经为EV的结构和组成提供了初步的信息，并建立了EV亚群与一些疾病之间的潜在联系。原位单个EV的动态追踪研究已经解析出了EV生成和细胞摄取过程中一些关键步骤。未来，具有更高时空分辨率、更强多靶标分析能力和更高通量的成像技术的发展将进一步促进单个EV的表征，并提供关于EV组成的全面信息和实现更清晰的亚型划分。更重要的是，将这种成像技术与EV的原位标记和分析相结合，可以揭示EV介导的各种细胞过程，这有助于我们了解EV在细胞通讯以及各种疾病的发生和转移中的作用。最终，这些信息有望为基于EV的诊断和治疗应用的发展做出重要贡献。
相关论文发表在高质量期刊Chemical & Biomedical Imaging上，天津大学博士研究生马泊尘为文章的第一作者， 蒋逸飞研究员和方晓红研究员为通讯作者。
通讯作者信息
方晓红 研究员
国家杰出青年基金获得者，享受国务院政府特殊津贴。曾获得化学会中国女分析化学家奖、解放军总后医疗成果二等奖、中国侨界创新人才贡献奖、中国分析测试学会青年工作奖、中科院十大杰出妇女、中国化学会青年化学奖等荣誉称号。主要研究方向：发展高灵敏度的生物医学分析新方法、肿瘤标志物的发现和诊疗新方法、细胞信号转导相关蛋白的活细胞单分子研究等。方晓红研究员已在PNAS，JACS等发表学术论文200多篇，担任Analytical Chemistry 副主编和Int. J. Nanomed.、ChemPhysChem、Sci. China-Chem.、Chin. Anal. Chem.等SCI国际期刊编委。
蒋逸飞 研究员
中国科学院杭州医学所研究员，国家级青年人才计划入选者，中国生物医学工程协会纳米医学分会委员，Analytical Chemistry青年编委。主要从事化学与生物成像、微流控智能诊断设备开发研究，在Angew. Chem. Int. Ed., Nat. Comm., Nano Lett., PNAS, Chem. Rev.等领域重要期刊发表论文数十篇，成果授权多家企业进行转化。
转自：“ACS美国化学会”微信公众号
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