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麻省大学UMass医学院的一项新研究显示，胞外体（exosome）能够在关键的信号传导过程中，将蛋白从神经元运送到肌肉细胞，文章发表在Cell旗下的《神经元》（Neuron）杂志上。研究显示，胞外体可以转运膜蛋白，在神经系统的细胞间通讯中具有重要作用。此外，这项激动人心的发现意味着，胞外体可以用来装载治疗药物，直接靶标患病细胞。
“长期以来人们一直认为，完整的膜蛋白无法在细胞间转运，它们被限制在合成细胞中，”领导这项研究的神经生物学教授Vivian Budnik说。“我们的研究显示，这些蛋白可以通过胞外体，在不同类型的细胞间移动。”
“令人兴奋的是，这些胞外体能够将物质运送到一定距离以外，到达不同类型的特定细胞，”Dr. Budnik说。“到达目的地之后，胞外体中的物质可以在新细胞中发挥作用。在此基础上，我们可以将基因治疗药物包裹在胞外体中，运送到患病细胞进行治疗。”
胞外体发现于上世纪八十年代中期，直到近几年才开始引起科学家们的注意。胞外体是含有microRNA、mRNA和蛋白的小囊泡，源于多泡体MVB（multivesicular body）。当含有胞外体的MVB与细胞膜融合时，就会将胞外体释放到细胞外环境中。这时，胞外体就能移动到其他细胞，然后被该细胞摄取。而胞外体中的物质能够影响这些接受细胞的功能。
研究人员针对果蝇神经肌肉接头NMJ（neuromuscular junction）的发育过程，分析了神经元末端突触与附近肌肉细胞的交流。NMJ是神经元与肌肉之间传递电信号所必须的，控制着生物的运动能力和重要的生理过程。NMJ异常会导致严重的疾病，例如肌营养不良和肌萎缩侧索硬化ALS，因此了解NMJ对于人体健康很重要。
在生物发育过程中，突触和肌肉细胞需要协调生长。为此，神经元会向肌肉细胞传输信号（正向），而肌肉细胞也会向神经元发送信号（逆向）。不过人们并不清楚这些信号是什么，也不了解它们的传送方式。
突触和肌肉细胞中都存在囊泡蛋白Synaptotagmin 4（Syt4），此前有研究显示，敲除Syt4会使果蝇的NMJ发育不良。Budnik及其同事发现，单独下调神经元中的Syt4，会去除神经元和肌肉中的Syt4蛋白。但单独下调肌肉细胞中的Syt4，却不会改变肌肉和神经元中的Syt4蛋白水平。
为了进行验证，Budnik及其同事向Syt4缺陷型果蝇插入Syt4基因，使神经元和肌肉细胞中的Syt4蛋白恢复到正常水平。进一步实验显示，这些Syt4蛋白来源于神经元，是从神经元转移到肌肉细胞中的。然而，Syt4作为一个跨膜蛋白，曾被认为无法在细胞间转移。研究人员认为，Syt4的转移是通过胞外体实现的。
他们从体外培养的细胞提纯胞外体，并发现这些细胞确实含有Syt4。而且果蝇的肌肉细胞也的确可以摄取这些胞外体。文章指出，在突触和肌肉细胞的协调发育过程中，Syt4对于信号传导很关键，而这种正向反馈依赖胞外体来实现。
“这一发现不仅增进了我们对NMJ的理解，还为靶向性基因治疗提供了潜在的载体，”Budnik说。“我们的研究显示，胞外体可用来装载治疗药物，并将其运送到特定细胞进行治疗。”