近期，来自我校的于法标团队发表了综述性评论，重点介绍了EVs荧光标记策略的最新进展及其在生物医学应用和活体生物学研究中的应用以及单个EV成像的进展。最后，讨论了研究EVs生理特性和进一步生物医学应用方面的挑战和未来的前景。相关内容以“Fluorescence labeling of extracellular vesicles for diverse bio-applications in vitro and in vivo”（细胞外小泡的荧光标记在体外和体内的不同生物应用）为题在线发表在Chemical Communications（IF: 6.065）杂志上 (doi: 10.1039/d3cc00998j)。
细胞外囊泡（EVs）是包裹在脂膜中的纳米大小的囊泡，几乎所有类型的细胞都能释放。EVs具有运输生物分子进行细胞间通讯的生理功能，被认为是诊断和有效药物载体的有价值的生物标志物。为了研究EV的生物学特性，人们已经建立了众多有效的标记策略用于其研究，其中荧光标记由于能够在体内外高灵敏度地可视化纳米级囊泡而发挥了强大的作用。一方面，在功能荧光标记的帮助下，EVs可以通过各种分析技术在体外进行区分和分类，这在疾病的诊断、预后和治疗监测中发挥着重要作用。另一方面，新型的EVs报告分子已被用于可视化EVs，结合强大的显微镜技术，为在合适的动物模型中研究EVs释放和细胞间通讯的动态事件提供了极具潜力的工具。
图1：体内外不同生物应用的EVs荧光标记示意图
为了实现EVs的高分辨率成像，有效的标记策略是使其能够在亚细胞水平上可视化不可或缺的技术。根据荧光报告分子与EVs结合的方式，通常可分为直接荧光标记法和间接荧光标记法（图2）。前者主要是通过与抗体/适配子结合或生物正交引入荧光标记来进行体外分析。后者直接标记EVs主要是用于体内分析。各种成像技术与创新的标记策略相结合，为在单囊泡水平上研究EVs的生物学提供了极好的工具。
荧光标记EVs将在多个领域发挥巨大的应用潜力，包括开发先进的分析技术，生物医学应用包括诊断和治疗(主要通过体外分析)，以及生物学研究(活细胞和体内的生物成像)等。理想情况下，这些方案对EVs定性和定量分析具有足够的分辨率和灵敏度。此外，荧光标记EVs的体外分析可以通过区分来自患者和健康对照的EVs，促进EVs相关生物标志物的发现，并有助于疾病的诊断。随着标记策略和检测技术的发展，可以有效提高诊断的准确性，从而体现出了这些技术在临床转译中的巨大潜力。
另一方面，对EVs生物学的深入了解对于广泛开发这些囊泡的临床价值至关重要。在研究EVs的生物学特性时，活体细胞模型中的生物成像在一定程度上揭示了EVs的生物学行为，包括EVs的生物发生、分泌、转运、内吞等。为了揭示EVs在体内的生物成像，需要应用合适的3D模型系统。到目前为止，黑腹果蝇、线虫，小鼠和斑马鱼已被用作EVs生物学研究的活体模型。该综述中重点介绍了EVs体内生物成像的最新进展，以揭示EVs的生物学，包括EV的生物发生和运输、囊泡-细胞通讯、生物分布、疾病进展和治疗。
为了揭示体外和体内EVs生物学的多样化应用，未来需要考虑几个关键点。首先，需要先进的单个EV分析技术来揭示不同EVs亚群的异质性。单EV分析的进展不仅有助于加深对EVs生物学的认识，而且有助于将EVs作为疾病诊断的生物标志物应用于生物医学领域。其次，在EVs生物学研究方面，需要进一步研究EVs在细菌和病原体中的生物学，并与活细胞和各种生物模型中的EVs生物学进行比较。第三，尽管在囊泡-细胞通讯中已经揭示了几点，但完整地强调调节EV功能的分子机制仍然具有挑战性。在解决成像方面的技术挑战和分子生物学中的其他问题方面仍需要进一步的努力。因此，进一步发展荧光标记与其他先进的成像方法之间的合作是未来EVs体外和体内生物学特性研究的趋势。总之，EVs生物学的知识增长迅速，这为生物医学提供了巨大的前景。基于分子生物学、生物成像、工程学等多学科技术，EVs在诊断和治疗方面的临床转译具有广阔的前景。
参考文献：
Fluorescence labeling of extracellular vesicles for diverse bio-applications in vitro and in vivo, Chem Commun (Camb). 2023 May 10. doi: 10.1039/d3cc00998j.
