劉丁一 孫宏 盛鋼 孫照剛

外泌體(extracellular vesicles)的生成與釋放在自然界中是一種普遍現(xiàn)象,無論是哺乳動(dòng)物細(xì)胞,還是細(xì)菌都會(huì)釋放外泌體,且釋放的外泌體大小相近,一般在20～400 nm。外泌體內(nèi)可包含蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)及一些其他代謝產(chǎn)物,對(duì)于細(xì)胞或細(xì)菌的種內(nèi)和種間交流都起著十分重要的作用。有研究表明,人體細(xì)胞產(chǎn)生外泌體就可參與進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)的信號(hào)級(jí)聯(lián)和神經(jīng)細(xì)胞間的相互溝通[1-2]。同時(shí),對(duì)細(xì)菌外泌體結(jié)構(gòu)的研究發(fā)現(xiàn),其具有多種形式,如外膜囊泡、外-內(nèi)膜囊泡、質(zhì)膜囊泡等[3]。

細(xì)菌外泌體是包裹有細(xì)菌部分內(nèi)容物的囊性結(jié)構(gòu)體,呈圓球狀,可釋放到鄰近組織或進(jìn)行長距離運(yùn)輸。細(xì)菌外泌體很早開始進(jìn)入大眾視野。最初,細(xì)菌外泌體被認(rèn)為是細(xì)菌死后產(chǎn)生的碎片,被極性脂類包裹而成的囊性結(jié)構(gòu)。在20世紀(jì)60年代,研究人員觀察到大腸埃希菌在活性狀態(tài)下可產(chǎn)生囊泡,首次提出了細(xì)菌外泌體的概念,20世紀(jì)90年代革蘭陽性菌的外泌體被發(fā)現(xiàn)。至此,學(xué)界達(dá)成共識(shí),細(xì)菌外泌體是細(xì)菌生命活動(dòng)中的一種普遍現(xiàn)象,且可由活細(xì)菌產(chǎn)生,在細(xì)菌的生存生長過程中細(xì)菌外泌體發(fā)揮著重要作用[4-6]。

在以往實(shí)驗(yàn)中,研究人員通過運(yùn)用透射電子顯微鏡、質(zhì)譜技術(shù)、蛋白質(zhì)組學(xué)等多種方式進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)細(xì)菌外泌體攜帶著多種細(xì)胞內(nèi)含物,包括蛋白質(zhì)、毒素、核酸、脂質(zhì)及代謝產(chǎn)物等。這些內(nèi)容物參與影響了細(xì)菌的許多生命活動(dòng),如某些毒力因子介導(dǎo)參與了病原菌對(duì)宿主的侵襲,某些脂質(zhì)與外泌體膜的穩(wěn)定及外泌體的釋放有關(guān),外泌體內(nèi)的mRNA也可以進(jìn)入到宿主細(xì)胞內(nèi)進(jìn)行轉(zhuǎn)錄翻譯等[7]。因此,細(xì)菌外泌體在感染性疾病、免疫性疾病和腫瘤等多種疾病中具有廣闊的研究前景。

DNA作為細(xì)菌重要的遺傳物質(zhì),在其生物學(xué)功能上有不言而喻的重要作用。諸多研究證實(shí)了細(xì)菌DNA可以被包裹進(jìn)細(xì)菌外泌體中,在細(xì)胞毒性、抗生素耐藥、水平基因轉(zhuǎn)移、生物膜合成及免疫調(diào)節(jié)方面發(fā)揮作用。同時(shí),受限于現(xiàn)有的外泌體分離純化及深入分析的方法尚未成熟,目前人們對(duì)于細(xì)菌外泌體DNA的了解還十分有限。筆者對(duì)細(xì)菌外泌體DNA的產(chǎn)生及生物學(xué)功能進(jìn)行了較為系統(tǒng)的整理,并分析討論該領(lǐng)域未來可能的研究方向。

細(xì)菌外泌體DNA的產(chǎn)生

細(xì)菌外泌體可以包裹細(xì)菌DNA作為其內(nèi)容物,實(shí)現(xiàn)遺傳物質(zhì)的遠(yuǎn)距離遞送。根據(jù)細(xì)菌外被結(jié)構(gòu)不同,對(duì)細(xì)菌外泌體DNA的產(chǎn)生進(jìn)行分類研究,大致可以分為革蘭陰性菌外泌體DNA分泌機(jī)制和革蘭陽性菌外泌體DNA分泌機(jī)制兩個(gè)方面。革蘭陰性菌具有雙重雙層膜結(jié)構(gòu),兩層之間有一層肽聚糖,并且外膜含有脂多糖;而革蘭陽性菌只有一重雙層內(nèi)膜,最外層是由肽聚糖構(gòu)成的厚細(xì)胞壁。因此,從結(jié)構(gòu)理論上講,革蘭陽性菌分泌外泌體比革蘭陰性菌分泌外泌體的阻力更大,在這樣的假想下,人們對(duì)于革蘭陽性菌外泌體研究產(chǎn)生了偏見,使其落后于革蘭陰性菌外泌體研究長達(dá)30年之久,直到近些年革蘭陽性菌外泌體研究才開始發(fā)展起來。而到現(xiàn)在,對(duì)于革蘭陰性菌和革蘭陽性菌細(xì)菌外泌體的分泌機(jī)制的研究,學(xué)者們也僅僅是提出了很多假設(shè)模型。

一、革蘭陰性菌外泌體DNA的分泌機(jī)制

早在1995年就有報(bào)道發(fā)現(xiàn)來自銅綠假單胞菌的外泌體中含有DNA,證明了革蘭陰性菌外泌體中含有DNA。革蘭陰性菌外泌體起泡于細(xì)菌外膜,包裹著細(xì)菌周質(zhì)成分,這種細(xì)菌外泌體被稱為外膜囊泡。然而,DNA主要在細(xì)菌胞質(zhì)內(nèi),肽聚糖成為了胞質(zhì)內(nèi)物質(zhì)進(jìn)入細(xì)菌外泌體的最大阻礙。后來,在對(duì)囊泡希瓦氏菌M7(T)超微結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究時(shí),發(fā)現(xiàn)了一種由內(nèi)膜和外膜,二重雙層膜構(gòu)成的結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的細(xì)菌外泌體。同時(shí),該研究還運(yùn)用特異性單克隆IgM對(duì)雙鏈DNA進(jìn)行免疫金標(biāo)記,證實(shí)了囊泡內(nèi)有DNA的存在[8]。之后這種特殊的細(xì)菌外泌體被命名為外-內(nèi)膜囊泡。由此,研究人員提出一種細(xì)菌DNA進(jìn)入細(xì)菌外泌體的假設(shè)——內(nèi)膜和外膜之間的肽聚糖層被削弱溶解,得以讓內(nèi)膜包裹著細(xì)胞質(zhì)內(nèi)容物(其中包括DNA)向外膜方向突出,最終形成完整的細(xì)菌外泌體,即外-內(nèi)膜囊泡。隨后,諸多研究也發(fā)現(xiàn),許多細(xì)菌在產(chǎn)生外膜囊泡的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生外-內(nèi)膜囊泡,且DNA幾乎全部被裝載在外-內(nèi)膜囊泡中釋放[9]。

外-內(nèi)膜囊泡結(jié)構(gòu)可以解釋胞質(zhì)內(nèi)質(zhì)粒DNA的分泌過程,而基因組DNA作為細(xì)菌最為穩(wěn)定的遺傳物質(zhì),其進(jìn)入細(xì)菌外泌體的難度巨大。研究人員曾認(rèn)為細(xì)菌外泌體中出現(xiàn)了基因組DNA是由于細(xì)菌裂解的緣故。DNA損傷引發(fā)細(xì)菌裂解,之后DNA片段被包裹進(jìn)細(xì)菌的囊泡,釋放到外周環(huán)境。這種細(xì)菌外泌體DNA的出現(xiàn)就意味著細(xì)菌生命周期的結(jié)束。后來,有研究人員通過對(duì)5種不同革蘭陰性致病菌外膜囊泡內(nèi)的DNA進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)在指數(shù)期,基因組DNA被包裹進(jìn)細(xì)胞外膜囊泡后釋放到細(xì)胞外,這些DNA大部分位于外膜囊泡外,少量位于外膜囊泡內(nèi)部[10]。因此,通過早期對(duì)細(xì)菌(主要是革蘭陰性菌)外泌體的研究,表明了胞質(zhì)質(zhì)粒DNA及基因組DNA均可作為細(xì)菌外囊泡DNA的來源。

雖然研究人員對(duì)革蘭陰性菌外泌體早已展開研究,但對(duì)其內(nèi)容物的選擇機(jī)制和內(nèi)容物所含物質(zhì)的完整分析等方面的研究還存在很多不足。時(shí)至今日,在結(jié)合大量研究結(jié)果進(jìn)行整理分析后,對(duì)于革蘭陰性菌外泌體的起泡模型,研究人員基本達(dá)成了一致。大致分為4種:(1)錯(cuò)誤折疊的蛋白質(zhì)、脂多糖及DNA片段在周質(zhì)的積累導(dǎo)致包膜壓力的增加,從而在壓迫下形成外泌體;(2)外層膜和肽聚糖層之間共價(jià)鍵斷裂或相互錯(cuò)位,以及肽聚糖內(nèi)肽酶降解破壞肽聚糖的交聯(lián),從而使膜的連接呈現(xiàn)不穩(wěn)定性,促使外泌體在其薄弱部位形成出芽;(3)某些特殊的分子化合物,如脂質(zhì)、脂多糖和氟喹諾酮假單胞菌信號(hào)(pseudomonas quinolone signal,PQS)等,可通過增加膜彎曲,促進(jìn)外泌體的形成;(4)存在一種特殊情況:在DNA損傷應(yīng)激條件下,前噬菌體來源的內(nèi)毒素表達(dá)增加會(huì)引起肽聚糖變薄,導(dǎo)致細(xì)菌裂解,裂解的碎片被包裹形成外-內(nèi)膜囊泡[3]。

二、革蘭陽性菌外泌體DNA的分泌機(jī)制

由于厚細(xì)胞壁的存在,在很長時(shí)間內(nèi),研究人員對(duì)革蘭陽性菌外泌體的研究興趣不大。最近幾年有關(guān)革蘭陽性菌外泌體的研究開始受到關(guān)注,并展現(xiàn)出了巨大的潛力[11]。有研究人員發(fā)現(xiàn),在對(duì)枯草芽孢桿菌的研究中,類似于革蘭陰性菌外-內(nèi)膜囊泡的起泡機(jī)制,噬菌體來源內(nèi)毒素會(huì)在肽聚糖細(xì)胞壁上產(chǎn)生孔洞,致使細(xì)胞質(zhì)膜包裹物質(zhì)以囊泡的形式突破到細(xì)胞外[12]。這一過程會(huì)致使細(xì)菌細(xì)胞壁產(chǎn)生缺損,誘導(dǎo)細(xì)胞死亡,稱為“鼓泡細(xì)胞死亡”。此過程中所產(chǎn)生的囊泡被稱為細(xì)胞質(zhì)膜囊泡,常出現(xiàn)于革蘭陽性菌生命活動(dòng)中。現(xiàn)有的關(guān)于革蘭陽性菌外泌體DNA的研究中,產(chǎn)生了許多有意義的發(fā)現(xiàn)。有研究人員在觀察了單核增生李斯特菌的ΔsigB突變體和同源的野生型后發(fā)現(xiàn),野生型菌株的外泌體的產(chǎn)量約為ΔsigB突變體的9倍,同時(shí)所產(chǎn)生的外泌體更為完整[13]。而與毒力相關(guān)的雙組分調(diào)節(jié)因子CovRS的基因破壞會(huì)導(dǎo)致A組鏈球菌(GAS)外泌體產(chǎn)量的增加[14]。這些均為全局性調(diào)控因子,驅(qū)動(dòng)著眾多遺傳基因的表達(dá)。同時(shí)也存在著特異性基因,如結(jié)核分枝桿菌的virR基因、Rv3371基因,以及金黃色葡萄球菌中的psmα基因,可調(diào)節(jié)外泌體的分泌[15-17]。由此可以看出,革蘭陽性菌外泌體的分泌并不是靠少數(shù)幾個(gè)基因,而是需要全局調(diào)控因子的參與,同時(shí)不可忽視某些特殊基因的調(diào)節(jié)作用[18]。

雖然研究人員對(duì)革蘭陽性菌外泌體的研究越來越多,但是其發(fā)生機(jī)制仍不明確。根據(jù)現(xiàn)有的研究成果,革蘭陽性菌外泌體的分泌機(jī)制大致分為3種假說:(1)與革蘭陰性菌類似,受迫于膨脹壓力,外泌體得以穿過細(xì)胞壁,從質(zhì)膜釋放;(2)存在細(xì)胞壁修飾酶,在外泌體釋放的同時(shí)一起到達(dá)細(xì)胞壁,導(dǎo)致細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)改變,引起外泌體的釋放,如金黃色葡萄球菌通過肽聚糖降解酶促進(jìn)其外泌體的釋放[19],質(zhì)膜囊泡是由于細(xì)胞壁被破壞,也可歸為此類;(3)在細(xì)胞壁上存在一些運(yùn)輸通道,外泌體具有變形能力,可以允許它們通過比自身體積更窄的孔隙,如隱球菌細(xì)胞壁上的細(xì)胞孔徑在50～500 nm不等,與外泌體直徑相似,猜測(cè)與其釋放有關(guān)[20]。

細(xì)菌外泌體DNA的生物學(xué)作用

細(xì)菌通過將某些大分子物質(zhì)包裹進(jìn)入外泌體后,將其分泌到細(xì)菌細(xì)胞外,在細(xì)菌的周圍環(huán)境或?qū)κ荏w細(xì)胞產(chǎn)生重要的生物學(xué)作用。有研究證明,細(xì)菌外泌體DNA在物種間和物種內(nèi)進(jìn)行運(yùn)輸,促進(jìn)了種間和種內(nèi)的DNA交換。通過外泌體進(jìn)行的水平基因轉(zhuǎn)移,在信息傳遞的同時(shí)還防止了酶等物質(zhì)對(duì)DNA的破壞,保障了DNA信息的完整性。同時(shí),也有研究說明,外泌體相關(guān)的外DNA(eDNA)協(xié)助了細(xì)菌生物膜的形成和穩(wěn)定,輔助宿主定植。在感染發(fā)病方面,細(xì)菌外泌體DNA可以刺激誘導(dǎo)機(jī)體的免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)。通過對(duì)以上生物學(xué)功能的研究,或許會(huì)進(jìn)一步拓展人們對(duì)細(xì)菌外泌體DNA的了解。

一、細(xì)菌外泌體DNA促進(jìn)基因在細(xì)菌間的轉(zhuǎn)移

細(xì)菌可以通過種間或種內(nèi)的水平基因的轉(zhuǎn)移和遞送,實(shí)現(xiàn)其生物學(xué)功能的進(jìn)化,使細(xì)菌能在不同環(huán)境下都具有更強(qiáng)的生存適應(yīng)性。利用細(xì)菌外泌體進(jìn)行遺傳物質(zhì)的呈遞,避免了熱溶解效應(yīng),以及核酸酶降解對(duì)基因產(chǎn)生的影響,實(shí)現(xiàn)了遺傳物質(zhì)長距離穩(wěn)定的運(yùn)輸[21]。有研究表明,大腸埃希菌O157∶H7釋放的外泌體內(nèi)含有志賀毒素和毒力基因,之后通過對(duì)該外泌體的進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),通過外泌體對(duì)毒力基因的呈遞,使得受體大腸埃希菌JM109產(chǎn)生了基于毒力基因生物學(xué)功能的表達(dá)[22]。同樣,在產(chǎn)氣夾膜桿菌外泌體的研究中,研究人員從純化外泌體中擴(kuò)增出編碼α毒素和毒素產(chǎn)氣夾膜溶解素O的基因[23],以及在銅綠假單胞菌的細(xì)胞外泌體中也發(fā)現(xiàn)了DNA和毒力因子的存在[24],進(jìn)一步確定了外泌體具備毒力基因轉(zhuǎn)移的能力。另一方面,鮑曼不動(dòng)桿菌通過表達(dá)bla(OXA-24)基因,可產(chǎn)生對(duì)碳青霉烯酶類藥物的耐藥。有研究發(fā)現(xiàn),將包裹有bla(OXA-24)基因的外膜囊泡與對(duì)碳青霉烯酶類藥物敏感的鮑曼不動(dòng)桿菌宿主菌株一起進(jìn)行孵化,使該菌株對(duì)碳青霉烯酶類藥物產(chǎn)生了耐藥性;同時(shí)檢測(cè)出宿主菌株可以釋放出包含攜帶bla(OXA-24)基因的原始質(zhì)粒的外膜囊泡[25]。這表明細(xì)菌外泌體具有抗生素耐藥基因轉(zhuǎn)移的能力。另外,在對(duì)外泌體RNA的研究中也發(fā)現(xiàn),癌癥相關(guān)成纖維細(xì)胞分泌含有miRNA的外泌體增強(qiáng)癌癥干細(xì)胞的生長,從而提高了結(jié)腸癌的耐藥性,這種依賴外泌體進(jìn)行的耐藥基因的水平轉(zhuǎn)移在乳腺癌中也有發(fā)現(xiàn)[26-27]。綜上說明,細(xì)菌通過外泌體進(jìn)行水平基因的轉(zhuǎn)移,產(chǎn)生了多樣的生物學(xué)功能,使細(xì)菌可以在多種環(huán)境下都具有極強(qiáng)的生存能力。

二、細(xì)菌外泌體DNA與細(xì)菌生物膜的聯(lián)系

細(xì)胞eDNA是生物膜細(xì)胞外基質(zhì)的主要組成部分。研究人員發(fā)現(xiàn),幽門螺旋桿菌和羅伊氏乳桿菌產(chǎn)生包裹有eDNA的外泌體,并通過對(duì)活細(xì)胞和死細(xì)胞進(jìn)行熒光染色之后的對(duì)比分析,證明外泌體與生物膜的生成有關(guān)[28-29]。并且研究人員通過將變形鏈球菌的生物膜培養(yǎng)在含有DNA酶的培養(yǎng)基中,觀察到變形鏈球菌生物膜的產(chǎn)生顯著減少,之后又將用DNA酶處理過的生物膜與接受熱滅活酶的生物膜進(jìn)行分析比較,發(fā)現(xiàn)前者更脆弱,更容易被破壞,說明eDNA在生物膜生成與穩(wěn)定方面具有十分重要的生物學(xué)作用;同時(shí)還發(fā)現(xiàn)生物膜的形成也促進(jìn)了eDNA的產(chǎn)生,證明二者相輔相成,相互促進(jìn)[30]。而在對(duì)幽門螺旋桿菌的研究中發(fā)現(xiàn),其產(chǎn)生的外泌體可以通過阻止DNA酶對(duì)eDNA的降解來發(fā)揮結(jié)構(gòu)性作用,并且外泌體可以在其表面的eDNA 鏈之間發(fā)揮橋接作用并促進(jìn)聚集,說明外泌體對(duì)eDNA與生物膜的聯(lián)系可產(chǎn)生積極作用[29]。Gloag等[31]通過運(yùn)用延時(shí)顯微鏡和計(jì)算機(jī)視覺算法觀察分析銅綠假單胞菌生物膜的運(yùn)動(dòng),發(fā)現(xiàn)生物膜在生物表面移動(dòng)擴(kuò)張的過程中形成溝壑,擴(kuò)張的細(xì)菌運(yùn)動(dòng)首先沿溝壑進(jìn)行,頭部細(xì)菌的運(yùn)動(dòng)需要eDNA的協(xié)調(diào),同時(shí)eDNA使細(xì)菌在運(yùn)動(dòng)過程中排列保持連貫,形成了高速有效的擴(kuò)張運(yùn)動(dòng),保障了生物膜的無障礙形成過程。由此證明了eDNA的協(xié)助和溝通作用促進(jìn)了生物膜復(fù)雜溝壑網(wǎng)絡(luò)的形成。上述研究可以證明,細(xì)菌外泌體DNA(特別是eDNA)促進(jìn)了細(xì)菌生物膜的生成并在生物膜結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定方面發(fā)揮重要作用。

三、細(xì)菌外泌體DNA與感染發(fā)病

外泌體中包裹的許多物質(zhì)都有成為免疫調(diào)節(jié)反應(yīng)中抗原或者配體成分的潛力,因此研究人員進(jìn)行諸多研究,發(fā)現(xiàn)外泌體存在誘導(dǎo)先天和適應(yīng)性免疫方面的能力。同時(shí)發(fā)現(xiàn),外泌體在免疫調(diào)節(jié)方面的功能可能與DNA介導(dǎo)信號(hào)通路、抗原肽的呈遞、miRNA的基因表達(dá)操控,以及表面配體誘導(dǎo)不同信號(hào)途徑有關(guān)[32]。在金黃色葡萄球菌外泌體的研究中發(fā)現(xiàn),外泌體DNA可以被Toll樣受體和含核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域2蛋白檢測(cè)到,最終導(dǎo)致核因子-κB的激活,以及上皮細(xì)胞產(chǎn)生促炎癥細(xì)胞因子和趨化因子[33]。而在另一種革蘭陽性菌——單核增生李斯特菌外泌體DNA的研究中也發(fā)現(xiàn),外泌體可以作為載體,將DNA作為刺激干擾素生成的病原體相關(guān)分子模式,從供體細(xì)胞中釋放出來,刺激受體細(xì)胞環(huán)磷酸鳥苷-腺苷酸合成酶-干擾素基因刺激物(cGAS-STING)信號(hào)通路,激活其免疫反應(yīng),同時(shí)外泌體也促進(jìn)T淋巴細(xì)胞的干擾素基因刺激物依賴性凋亡[34]。同樣的現(xiàn)象在土拉弗朗西斯菌、結(jié)核分枝桿菌和嗜肺軍團(tuán)菌中也存在。在對(duì)結(jié)核分枝桿菌的研究中還發(fā)現(xiàn),外泌體可以刺激分枝桿菌致敏的CD4+和CD8+T細(xì)胞,以及促進(jìn)體內(nèi)巨噬細(xì)胞的招募[35-36]。而進(jìn)一步對(duì)結(jié)核分枝桿菌DNA進(jìn)行分析,其存在cGAS-STING信號(hào)通路的同時(shí)還有其他的結(jié)構(gòu)通路以激活機(jī)體的免疫反應(yīng)。一方面,結(jié)核分枝桿菌DNA中存在未甲基化的胞嘧啶-磷酸-鳥嘌呤二核苷酸,通過Toll樣受體9可以刺激激活哺乳動(dòng)物的免疫細(xì)胞,另一方面,結(jié)核分枝桿菌DNA可以通過外泌體的方式向外分泌,二者可能存在聯(lián)系[37-38]。而在病毒相關(guān)機(jī)體免疫反應(yīng)的研究中,發(fā)現(xiàn)T細(xì)胞通過外泌體將基因組DNA和線粒體DNA傳遞到樹突狀細(xì)胞(DC細(xì)胞)內(nèi),從而單向地激活抗病毒反應(yīng),同時(shí)在與外泌體接觸后,DC細(xì)胞具備了更強(qiáng)的病毒抵抗力[39]。同樣在寄生蟲引起人體免疫反應(yīng)的研究中也發(fā)現(xiàn),人單核細(xì)胞吸收惡性瘧原蟲產(chǎn)生外泌體,其內(nèi)部含有DNA,可引發(fā)干擾素基因刺激物依賴性的DNA傳感。該途徑可能是增強(qiáng)瘧原蟲感染毒力的重要機(jī)制[40]。這證明寄生蟲感染引起的機(jī)體免疫也與外泌體有關(guān)。上述各研究綜合說明,外泌體(尤其是外泌體DNA)在感染性疾病免疫方面起到重要作用,這種現(xiàn)象在細(xì)菌、寄生蟲和病毒中均存在。

問題及展望

細(xì)菌外泌體DNA對(duì)于細(xì)菌的生存和發(fā)育都起著十分重要的作用。從現(xiàn)有研究來看,人們對(duì)于細(xì)菌外泌體DNA有了一定的了解,包括不同的來源、多種的分泌形式,以及其發(fā)揮的重要生物學(xué)作用。目前已知,對(duì)于細(xì)菌DNA,無論是細(xì)胞核內(nèi)DNA還是胞質(zhì)中的質(zhì)粒DNA,都可通過外泌體進(jìn)行運(yùn)輸釋放,之后可以通過水平基因的轉(zhuǎn)移引起細(xì)菌的抗生素耐藥,參與細(xì)菌的細(xì)胞毒性反應(yīng);也可以在生物膜生成與穩(wěn)定中發(fā)揮作用;還可以促進(jìn)細(xì)菌對(duì)機(jī)體的感染,激活機(jī)體的免疫反應(yīng)。

當(dāng)前,對(duì)于細(xì)菌外泌體DNA的研究,受限于研究條件的影響,缺乏分離和純化細(xì)菌外泌體的標(biāo)準(zhǔn)方法,并且缺乏細(xì)菌外泌體個(gè)體標(biāo)記物的特異性識(shí)別方式,因此對(duì)于細(xì)菌外泌體還存在許多未知的方面,但這也說明對(duì)于細(xì)菌外泌體和外泌體DNA的研究還存在著十分廣闊的發(fā)展空間。

對(duì)于細(xì)菌外泌體介導(dǎo)的其他生命活動(dòng)功能,如群體感應(yīng)、抗噬菌體效應(yīng)、細(xì)菌的黏附和入侵,以及宿主免疫調(diào)節(jié)等,可以明確的是,外泌體內(nèi)的諸多大分子物質(zhì),包括蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等都參與其中,而外泌體DNA是否發(fā)揮了一定作用,還需要更進(jìn)一步的研究。這一方向可能將成為未來外泌體DNA研究的重點(diǎn)。另外,在外泌體與臨床應(yīng)用聯(lián)系方面,現(xiàn)有研究已經(jīng)證明,所有細(xì)胞都可分泌外泌體,且外泌體存在于所有生物液體中,這使得其具備了成為縱向追蹤疾病進(jìn)程的微創(chuàng)活檢采集物的潛力。并且,研究人員發(fā)現(xiàn)外泌體與人體諸多疾病有著密切的聯(lián)系,包括感染性疾病、神經(jīng)退行性疾病、心血管和代謝性疾病及癌癥等,這說明了外泌體在疾病的預(yù)防和診療方面的巨大潛力。未來外泌體將會(huì)成為臨床上疫苗開發(fā)、藥物傳遞、納米醫(yī)療和疾病診斷的重要手段[32]?，F(xiàn)如今針對(duì)外泌體DNA的臨床應(yīng)用,已經(jīng)初步開始進(jìn)行外泌體基因工程的研究,通過添加程序性死亡蛋白1(programmed death 1,PD1)的胞外域來修飾外泌體的表面。工程化的外泌體PD1可以結(jié)合腫瘤細(xì)胞表面上的程序性死亡受體配體1(programmed death ligand 1,PD-L1),并促進(jìn)其減少表面上的PD-L1,從而抑制T細(xì)胞和癌細(xì)胞之間的PD1與PD-L1相互作用[41]。未來還需要繼續(xù)探究細(xì)菌外泌體DNA的臨床應(yīng)用領(lǐng)域,深究其優(yōu)勢(shì)與潛力方向,同時(shí)也要注意解決細(xì)菌外泌體DNA臨床應(yīng)用出現(xiàn)的問題,包括臨床應(yīng)用的可重復(fù)性、細(xì)菌外泌體的免疫毒性,以及針對(duì)應(yīng)用的有效性等,如何減輕甚至消除這些影響,也將是我們今后研究的重點(diǎn)方向。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突

作者貢獻(xiàn)劉丁一:醞釀和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施研究、采集數(shù)據(jù)、分析/解釋數(shù)據(jù)、起草文章;孫宏:醞釀和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、實(shí)施研究、對(duì)文章的知識(shí)性內(nèi)容作批評(píng)性審閱、指導(dǎo);盛鋼:采集數(shù)據(jù)、對(duì)文章的知識(shí)性內(nèi)容作批評(píng)性審閱、指導(dǎo);孫照剛:醞釀和設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)、對(duì)文章的知識(shí)性內(nèi)容作批評(píng)性審閱、指導(dǎo)