اگزوزوم ها، ناقلین جذاب سلول

همان‌طور که می‌دانیم، یوکاریوت‌ها از چندین سلول تشکیل شده اند که هر یک از این سلول‌ها به طور مستقل فعالیت‌های مختلفی را انجام می‌دهند. اما علاوه بر این که هر سلول باید به‌طور مستقل وظایف خود را انجام ‌دهد و مانند یک مجموعه منظم و هماهنگ عمل کند، نیاز است که ارتباط بین سلول‌ها و همچنین ارتباط سلول با محیط اطراف حفظ شود تا این عملکرد هماهنگ به بهترین نتیجه منجر شود. حتی موجودات تک‌سلولی نیز برای حفظ هموستازی درون سلول خود، به برقراری ارتباط با محیط اطراف نیاز دارند. حال، ممکن است این سؤال در ذهن شما شکل بگیرد که ارتباطات بین سلول‌ها و یا ارتباط سلول‌ها با محیط خارجی چگونه انجام می‌شود؟ یکی از عواملی که به ارتباط سلول‌ها و محیط کمک می‌کند، اگزوزوم‌ها هستند. در این مقاله خواهیم خواند که اگزوزوم چیست و چگونه می‌تواند در امور تشخیصی و درمانی حائز اهمیت باشد. پس با مجله بیوزوم همراه باشید.

اگزوزوم چیست؟

همه سلول‌ها (پروکاریوت‌ها و یوکاریوت‌ها) وزیکول‌های خارج سلولی را به عنوان بخشی از فیزیولوژی طبیعی خود و در حین ناهنجاری‌های اکتسابی آزاد می‌کنند. به طور کلی، وزیکول‌های خارج سلولی به دو دسته اکتوزوم و اگزوزوم تقسیم بندی می‌شوند. اکتوزوم‌ها وزیکول‌هایی هستند که با جوانه زدن به سمت خارجی غشای پلاسمایی ایجاد می‌شوند و شامل میکرووزیکول‌ها، ریزذرات و وزیکول‌های بزرگ با قطری در حدود 50 نانومتر تا 1 میکرومتر می‌شوند. اگزوزوم‌ها وزیکول‌‌های خارج سلولی با قطری در محدوده 40 تا 160 نانومتر (متوسط ​​~ 100 نانومتر) با منشا اندوزومی هستند. پیچش متوالی غشای پلاسمایی نهایتا منجر به تشکیل اجسام چند وزیکولی می‌شود که می‌توانند با سایر وزیکول‌ها و اندامک‌های داخل سلولی تلاقی پیدا کنند که این امر به تنوع در اجزای تشکیل‌دهنده اگزوزوم‌ها کمک می‌کند. با توجه به سلول مبدا، وزیکول‌های خارج سلولی، می‌توانند حاوی بسیاری از اجزای یک سلول، مانند DNA، RNA، لیپیدها، متابولیت‌ها و پروتئین‌های سیتوزولی و سطح سلولی باشند.

 هدف فیزیولوژیک تولید اگزوزوم‌ها تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده است و نیاز به تحقیقات بیشتر دارد. یک نقش‌ احتمالی این است که آن‌‌ها اجزای اضافی و/یا غیر ضروری را از سلول‌ها حذف می‌کنند تا هموستاز سلولی را حفظ کنند. مطالعات اخیری که در این مقاله به مرور آن‌ها می‌پردازیم نیز نشان‌دهنده تجمع عملکردی، هدفمند و مبتنی بر مکانیسم برخی اجزای سلولی خاص در اگزوزوم‌ها هستند. این نکته می‌تواند نشان دهنده این باشد که آن‌ها نقشی در تنظیم ارتباطات بین سلولی دارند.

چرا اگزوزوم‌ها ناقلین دارویی جذابی هستند؟

کاربرد اگزوزوم‌ها به عنوان بیومارکرهای تشخیصی و حامل‌های محموله درمانی در بالین توجهات زیادی را به خود جلب کرده است. آن‌ها به دلیل زیست سازگاری بالا ایمنی‌زایی کمی دارند. همچنین، ساختار لیپیدی دولایه به محافظت و جلوگیری از تخریب محموله ژنتیکی‌شان کمک می‌کند. این دو ویژگی، آن‌ها را به ناقل‌های درمانی جذابی تبدیل می‌کند. اندازه کوچک و ترکیب غشایی به آن‌ها اجازه عبور از غشاهای بیولوژیکی مهم از جمله سد خونی مغز را می‌دهد. تولید اگزوزوم‌های مهندسی شده یک زمینه تحقیقاتی فعال است که ارزیابی محموله‌های درمانی مختلف، بهبود گزینش‌پذیری هدف و بهینه سازی تولید را تقویت می‌کند. یکی از چالش‌های اصلی در موفقیت انتقال درمانی، دشواری در هدف‌گیری دقیق سلول یا اندام موردنظر و در عین حال محدود کردن انتشار ناخواسته به بافت‌های دیگر است. همچنین، وجود ناخالصی‌های ژنتیکی طبیعی با پتانسیل ایمنی‌زایی، نگرانی دیگری به شمار می‌رود. برای غلبه بر این موانع، ضروری است که درک عمیق‌تری از ویژگی‌های زیستی اگزوزوم‌ها به دست آید تا بتوان طراحی آن‌ها را برای کاربردهای درمانی بهبود بخشید.در این بررسی، ما به ‌روزترین دانش زیست‌شناسی را در ارتباط با این وزیکول‌های کوچک با منشا اندوزومی ارائه می‌کنیم که جزئیات بیوژنز و مکانیسم‌های ترشح، نحوه هدف‌گیری سلول گیرنده، جذب و سیگنال‌دهی درون سلولی را شرح می‌دهد. اگرچه پیچیدگی مکانیسم‌های بیولوژیکی متعدد برای ترشح و جذب را تصدیق می‌کنیم، اما مکانیسم‌های اصلی را که می‌توانند برای مهندسی اگزوزوم برای کاربردهای درمانی مرتبط باشند، برجسته می‌کنیم. همچنین به چالش‌های جاری و مشکلات رایجی که مانع از تحقیقات در این حوزه می‌شوند، می‌پردازیم.

طبقه بندی انواع وزیکول‌های خارج سلولی

وزیکول‌های خارج سلولی معمولاً بر اساس اندازه و بیوژنز به سه گروه طبقه بندی می‌شوند: اگزوزوم‌ها (200-30 نانومتر)، میکرووزیکول‌ها (1000-100 نانومتر) و اجسام آپوپتوزی (1000< نانومتر).

به نظر می‌رسد اگزوزوم‌ها منشا اندوسیتوزی دارند، در واقع این میکرووزیکول‌ها منشا غشایی دارند و در اثر جوانه یا حباب زدن غشای پلاسمایی تولید می‌شوند. اجسام آپوپتوزی توسط سلول‌هایی که تحت مرگ سلولی برنامه ریزی شده قرار گرفته اند رها می‌شوند و در مسیر انتقال پیام فعال در فرایند بلعیده شدن سلول نقش دارند.

وزیکول‌های خارج سلولی بر اساس چگالی، ترکیب و عملکردشان تمایز می‌یابند. با وجود اینکه همه وزیکول‌های خارج سلولی ترکیب پیچیده‌ای از پروتئین‌ها، اسیدهای نوکلئیک، لیپیدها و متابولیت‌ها دارند، اندازه و همپوشانی مارکرها بین وزیکول‌های خارج سلولی هتروژن می‌تواند تمایز آن‌ها را سخت تر کند.

در این مرور، از اصطلاح اگزوزوم در صورتی استفاده می‌شود که در رفرنس به طور مشخص از آن نام برده شده باشد و واژه وزیکول‌های خارج سلولی در حالتی استفاده می‌شود که در رفرنس، وضعیت تمایز نامشخص باشد. اکنون که با انواع وزیکول‌های خارج سلولی آشنا شدید، به معرفی ساختار و محتویات اگزوزوم‌ها می‌پردازیم.

اگزوزوم‌ها از چه موادی تشکیل شده اند؟

بدون شناخت ترکیبات و مواد سازنده اگزوزوم‌ها، مطمئنا درک ما از اینکه اگزوزوم چیست ناقص خواهد بود. طبق مطالعات multi-omics، اگزوزوم‌ها حاوی انواع مختلفی از مولکول‌های زیستی شامل مجموعه‌های خاصی از پروتئین‌ها، لیپیدها و اسیدهای نوکلئیک هستند. منشا اندوزومی آن‌ها موجب شده که غنی از خانواده‌های پروتئینی مرتبط با تشکیل وزیکول‌های داخل حفره‌ای مثل، تتراسپانین‌ها، Tsg10 باشند. به‌علاوه، پروتئین‌های غیر اختصاصی مانند پروتئین ادغام غشایی و پروتئین‌های انتقال‌دهنده (مانند آنکسین‌ها، Rab و فلوتیلین‌ها)، پروتئین‌های کمپلکس سازگاری بافتی اصلی (مثل MHC I و MHC II)، پروتئین‌های شوک حرارتی (مانند Hsc70 و Hsc90) و پروتئین‌های اسکلت سلولی (مانند  میوزین، اکتین و توبولین)  نیز توسط این ترکیبات حمل می‌شوند. علاوه بر این پروتئین‌ها، طیف وسیعی از پروتئین‌ها که در انواع خاصی از سلول‌ها حضور دارند  نیز در آن‌ها یافت شده که این ترکیب پروتئینی تحت تاثیر شرایط پاتوفیزیولوژیکی می‌تواند متفاوت باشد. به علاوه، اگزوزوم‌ها غنی از کلسترول، اسفنگومیلین، گلیکواسفنگولیپیدها، فسفاتیدیل سرین و سرامید هستند. این محتویات لیپیدی برای حفظ مورفولوژی و بیوژنز اگزوزوم و تنظیم هموستازی در سلول‌های گیرنده حفاظت شده و ضروری هستند.

اخیراً اسیدهای نوکلئیک اگزوزوم شامل mRNAها وRNAهای غیرکد کننده شناسایی شده‌اند، مانند miRNA،circRNAs ،lncRNA، rRNA، tRNAs، snoRNAs، snRNAs و piRNA ها. این RNA ها از طریق اگزوزوم‌ها از سلول اولیه‌  به سلول‌های گیرنده منتقل می‌شوند و می‌توانند نقش‌های عملکردی خاصی ایفا کنند. ترکیب اگزوزوم‌ها با توجه به منشا سلولی و وضعیت فیزیوپاتولوژیک بسیار ناهمگن است. این ترکیب ناهمگن ممکن است نشان دهنده این باشد که مولکول‌هایی که حمل می‌شوند احتمالا طی یک فرآیند کنترل شده تعیین می‌شوند.

حال که آموختیم اگزوزوم چیست و چه ویژگی‌هایی دارد، زمان آن رسیده که از اهمیت مطالعه آن‌ها بگوییم و با کاربرد اگزوزوم‌ها در بالین آشنا شویم.

چرا مطالعه‌ی اگزوزوم‌ها حائز اهمیت است؟

مطالعه‌ی اگزوزوم‌ها حداقل به سه دلیل اهمیت دارد. نخستین دلیل این است که تصور می‌شود آن‌ها وسیله ای برای ارتباطات بین سلولی و انتقال ماکرومولکول‌ها بین سلول‌ها هستند. دلیل دیگر این است که در مطالعات انجام گرفته در دهه اخیر دیده شده که  نقش‌هایی در گسترش پروتئین‌ها، لیپیدها، mRNA، miRNA و DNA دارند و به‌عنوان عوامل کمک‌کننده در شکل گیری چندین بیماری دخیل بوده اند. آخرین دلیل این است که آن‌ها احتمالا ناقلین مفیدی برای داروها باشند، چرا که به جای پلیمرهای مصنوعی، از غشای سلولی تشکیل شده‌اند. به همین دلیل توسط میزبان بهتر تحمل می‌شوند.

برخی از اولین تحقیقات  نشان دادند که آن‌ها می‌توانند کمپلکس‌های پپتید-MHC را حمل کنند که این کمپلکس‌ها توسط لنفوسیت‌های T قابل شناسایی هستند. درمطالعات In vivo (انجام شده در داخل بدن) روی موش‌ها دیده شده که ترشح چنین اگزوزوم‌هایی می‌تواند پاسخ‌های ایمنی ضد توموری را تقویت کند. اکنون، بکارگیری آن‌‌ها به این منظور  در کارآزمایی‌های بالینی ضد سرطان در حال بررسی می‌باشد. گزارش‌های اخیر ادعا می‌کنند که اگزوزوم‌های حاوی تاکسول را می‌توان برای درمان سرطان‌ها در موش‌ها با دوزی 50 برابر کمتر از درمان‌های معمولی استفاده کرد. مزیت این روش عدم ایجاد پاسخ ایمنی است. با این حال، با وجود 20 سال تحقیقات، اصول اولیه زیست شناسی اگزوزوم در مراحل مقدماتی است و اطلاعات ما از نقشی که آن‌ها در فیزیولوژی سلولی طبیعی اجرا می‌کنند ناچیز است.

حال ممکن است این پرسش در ذهنتان مطرح شود که با توجه به اطلاعات فوق آیا تاکنون پیرامون کاربرد اگزوزوم‌ها در درمان بیماری‌ها مطالعه ای صورت گرفته است یا خیر. با ما همراه باشید تا به این پرسش پاسخ دهیم.

اگزوزوم‌ها چه نقشی در بیماری‌ها دارند؟

آن‌ها در طیف متنوعی از بیماری‌ها از جمله بیماری‌های عصبی، سرطان، بیماری کبد و نارسایی قلبی نقش دارند. عملکرد آن‌ها، مانند سایر میکرووزیکول‌ها، احتمالاً به محموله‌ای که حمل می‌کنند بستگی دارد، که نوع محموله هم به نوع سلولی که از آن تولید شده‌اند بستگی دارد. محققان جهت مطالعه نقش ‌آن‌ها در بیماری‌ها طیف وسیعی از رویکردها را به کارگیری کرده اند. از جمله:

• جداسازی اگزوزوم‌ها از سلول‌های کشت داده شده و مشاهده تاثیر آن‌ها در مطالعات کشت سلولی مختلف
• مقایسه آن‌ها در سیالات زیستی افراد سالم و بیمار مختلف
• مسدود کردن ترشح آن‌ها و مشاهده تغییرات حاصل از این مسدود سازی

در سرطان، اگزوزوم‌ها در گسترش متاستاتیک، مقاومت دارویی و رگزایی نقش دارند. به طور ویژه، آن‌ها می‌توانند با تغییر ماتریکس خارج سلولی فضایی را برای سلول‌های تومور در حال گسترش ایجاد کنند. همچنین، مطالعات متعدد نشان می‌دهند که  آن‌ها می‌توانند با تحت تاثیر قرار دادن ژن‌های دخیل در سرکوب تومور و تخریب ماتریکس خارج سلولی، مهاجرت، تهاجم و ترشح سلول‌های سرطانی را افزایش دهند.

 miRNA و lncRNA اگزوزومی از طریق تعاملات سلولی بر پیشرفت بیماری‌های ریوی مانند بیماری انسدادی مزمن ریه، آسم، سل و بیماری‌های بینابینی ریه تأثیر می‌گذارند. عوامل استرس‌زا مانند قرار گرفتن در معرض اکسیدان‌ها می‌توانند بر محموله و ترشح آن‌ها تأثیر بگذارند، که به نوبه خود بر واکنش‌های التهابی تأثیر می‌گذارند. همچنین، پروفایل‌های تغییر یافته اگزوزومی در وضعیت بیماری به نقش آن‌ها‌ها در بسیاری از بیماری‌های دیگر مانند زوال عصبی و اختلالات روانی دلالت دارد.

سلول‌هایی که در معرض باکتری‌ هستند، اگزوزوم‌هایی آزاد می‌کنند که همانند طعمه‌ یا فریب برای سموم عمل می‌کنند، که نشان‌دهنده یک اثر محافظتی در طول عفونت است. در توسعه مدار عصبی و در بسیاری از سیستم‌های دیگر، سیگنالینگ (سیستم پیام رسانی) اگزوزومی احتمالاً حاصل مجموعه‌ای از همپوشانی‌ها و گاها تضاد شبکه‌های سیگنالیگ است.

کاربرد اگزوزوم‌ها

آن‌ها می‌توانند به عنوان بیومارکرهای زیستی بالقوه عمل کنند، چرا که محتویات آن‌ها همانند یک امضای مولکولی است که بر سلولی که از آن منشا گرفته اند دلالت دارد. محتویات اگزوزومی به دلیل اوجود غشای دو لایه نسبتاً پایدار هستند و از تاثیر آنزیم‌های خارج سلولی در امان اند. این ویژگی‌ها، آن‌ها را به ابزار تشخیصی جذابی تبدیل می‌کند. پروفایل‌های miRNA و lncRNA اگزوزومی در بیماران مبتلا به پاتولوژی خاص در مقایسه با افراد سالم متفاوت است. در نتیجه، آزمایش‌های تشخیصی مبتنی بر اگزوزوم‌ها برای تشخیص زودهنگام سرطان، دیابت و سایر بیماری‌ها در حال مطالعه است.  بسیاری از مولکول‌های موجود در محموله‌های اگزوزومی، بیومارکرهای بالقوه هستند. برای مثال، پروتئین‌های فسفوریلاسیون حتی پس از پنج سال نگهداری نمونه‌های اگزوزومی در فریزر، می‌توانند از آن‌ها جدا شوند. microRNAهای اگزوزومی نیز بسیار پایدار هستند.

علاوه بر مورد ذکر شده، اگزوزوم‌ها بسیار در دسترس هستند چرا که در طیف وسیعی از مایعات زیستی (شامل خون، ادرار، بزاق، اشک، آسیت، مایع منی، کلسترام یا آغوز، شیر مادر، مایع آمنیوتیک و مایع مغزی نخاعی) وجود دارند.

در حالی که وزیکول‌های تغییریافته خارجی محرک سیستم ایمنی هستند، وزیکول‌های طبیعی ایمنی‌زایی کم و پایداری زیادی در مایعات خارج سلولی دارند. این نانو وزیکول‌ها دستکاری شده این قابلیت را دارند که جهت مصارف بالینی هدفمند شوند یا به‌عنوان سیستم‌های دارو رسانی مهندسی شوند. مولکول‌های سطحی آن‌ها موجب می‌شوند که هدف سلول‌های گیرنده قرار گیرند.این قابلیت آن‌ها می‌تواند آن‌ها را هدف بافت‌ها یا اندام‌های بیمار قرار دهد. آن‌ها، حداقل در شرایط خاصی، ممکن است از سد خونی مغزی عبور کنند، و می‌توانند برای تحویل مجموعه ای از درمان‌ها از جمله مولکول‌های کوچک، درمان‌های RNA، پروتئین‌ها، ژن درمانی ویروسی و ویرایش ژن CRISPR مورد استفاده قرار گیرند.

• رویکردهای مختلف برای ساخت اگزوزوم‌های حامل دارو عبارتند از:
• ادغام یک دارو به اگزوزوم‌هایی که از سلول‌های دهنده خالص شده اند.
• بارگذاری سلول‌ها با دارویی که متعاقبا درون اگزوزوم‌ها قرار می‌گیرد.
• ترانسفکت کردن سلول‌ها با DNA ای که ترکیبات فعال درمانی را کد می‌کند و سپس درون اگزوزوم‌ها قرار می‌گیرند.

اگزوزوم‌ها توانایی بالقوه بسیار زیادی دارند که به عنوان مکمل در کارتی سل تراپی بکارگیری شوند. آن‌ها حاوی گیرنده آنتی ژن کایمریک (CAR) هستند که از کارتی سل‌ها آزاد می‌شوند، سطح بالایی از مولکول‌های سیتوتوکسیک را بیان می‌کنند و رشد تومور را مهار می‌کنند. اگزوزوم‌های مشتق‌شده از سلول‌های سرطانی نیز که آنتی‌ژن‌های مرتبط دارند یک پاسخ ایمنی ضدتوموری را ایجاد می‌کنند.

در قسمت بعدی به تفضیل خواهیم گفت که این وزیکول‌های کوچک چگونه از اندوزوم‌های اولیه تشکیل می‌شوند و به چه سرنوشتی دچار می‌شوند.

بیوژنز اگزوزوم‌ها

اگزوزوم‌ها در یک فرآیند دو مرحله‌ای شامل مضاعف شدگی غشای پلاسمایی و سپس تشکیل اجسام چند وزیکولی داخل سلولی (intracellular multivesicular bodies) حاوی وزیکول‌های داخل حفره‌ای (intraluminal vesicles) تولید می‌شوند.

وزیکول‌های داخل حفره‌ای نهایتا به صورت اگزوزوم‌هایی با قطر 40 تا 160 نانومتر از طریق ادغام اجسام چند وزیکولی داخل سلولی به غشای پلاسما و اگزوسیتوز ترشح می‌شوند. اولین مضاعف‌شدگی غشای پلاسمایی ساختار فنجان شکلی را ایجاد می‌کند که شامل پروتئین‌های سطح سلولی و پروتئین‌های محلول مرتبط با محیط خارج سلولی است. این رویداد، منجر به تشکیل اولیه یک اندوزوم طبقه بندی شده اولیه (early-sorting endosome) می‌شود و در برخی موارد ممکن است مستقیماً با یک اندوزوم طبقه بندی شده اولیه که از قبل موجود بوده ترکیب شود. شبکه ترانس گلژی و شبکه آندوپلاسمی نیز می‌توانند در شکل‌گیری و محتویات اندوزوم طبقه بندی شده اولیه دخالت کنند. اندوزوم‌های طبقه بندی شده اولیه می‌توانند بالغ شوند و به اندوزوم‌های طبقه بندی شده تاخیری (late-sorting endosomes) تبدیل شوند و در نهایت اجسام چند وزیکولی را تولید کنند که اندوزوم‌های چند وزیکولی نیز نامیده می‌شوند. اجسام چند وزیکولی در اثر فرورفتن به سمت داخلی غشای محدود کننده اندوزوم (یعنی فرورفتن مضاعف یا ثانویه غشای پلاسمایی) تشکیل می‌شوند. این فرآیند منجر به تشکیل اجسام چند وزیکولی حاوی چندین وزیکول داخل حفره‌ای (اگزوزوم‌های آینده) می‌شود. اجسام چند وزیکولی هم می‌توانند با لیزوزوم‌ها یا اتوفاگوزوم‌ها ادغام شوند تا تجزیه شوند و هم می‌توانند با غشای پلاسمایی ترکیب شود تا وزیکول‌های داخل حفره‌ای درونشان را به عنوان اگزوزوم آزاد کنند.

رهاسازی و جذب اگزوزوم‌ها

ترشح اگزوزوم به انتقال و ادغام غشای پلاسمایی اجسام چند وزیکولی ترشحی پس از جوانه زدن به سمت داخل وزیکول‌های داخل حفره‌ای بستگی دارد. این رویداد به چندین فاکتور ضروری نیاز دارد که عبارت اند از: سوئیچ‌های مولکولی (GTPase کوچک)، ترکیبات اسکلت سلولی (میکروتوبول و میکروفیلامنت)، موتورهای مولکولی (dynein و کینزین) و مجموعه ادغام غشا (کمپلکس SNARE).  Rab GTPase ، با بیش از 70 نوع مدل فرعی مهم ترین فاکتوری است که روی سطح غشاها قرار دارد، جایی که می‌توانند رفت و آمد وزیکول‌ها از جمله جوانه زدن، تحرک و ادغام را تنظیم کنند. برای مثال، Rab27 به پروتئین‌های مؤثر مربوطه خود (Slp4، Slac2-b و Munc13-4) متصل می‌شود تا انتقال و ادغام وزیکول‌های ترشحی را تنظیم کند. Rab35 در سطح سلول‌های الیگودندروگلیا به حالت وابسته به GTP قرار دارد و اتصال وزیکول‌های اندوسیتوزی را با غشای پلاسمایی کنترل می‌کند.

در طول انتقال اجسام چند وزیکولی ترشحی، نه تنها اجسام چند وزیکولی در امتداد میکروتوبول‌های اسکلت سلولی حرکت می‌کنند، بلکه نیازمند فعالیت موتورهای مولکولی در انتقال جهت دار غشای پلاسمایی هستند. میکروتوبول‌های اسکلت سلولی و موتورهای مولکولی توزیع قطبی قابل توجهی را در داخل سلول‌ها نشان می‌دهند که همین توزیع قطبی امکان جا به جایی اجسام چند وزیکولی را فراهم می‌کند.

 اجسام چند وزیکولی و غشاهای پلاسمایی می‌توانند با میانجیگری Rab و عامل مربوطه روی غشای اجسام چند وزیکولی با هم ادغام شوند. جزئیات فرآیند ادغام ناشناخته باقی مانده است، اما خانواده پروتئینی SNAREs (soluble N-ethylmaleimide-sensitive factor attachment protein) به‌طور گسترده به عنوان ماشین اصلی ادغام غشایی پذیرفته شده است.

جفت شدن خاص  SNAREهای وزیکولی (v-SNAREs) با SNARE های غشای هدف مکمل (t-SNAREs) مجموعه SNARE را تشکیل می‌دهد که دو غشای متقابل را به شکل زیپ ‌مانندی ادغام می‌کند. طبق این ادغام، اجسام چند وزیکولی با غشای پلاسمایی ترکیب می‌شوند و اگزوزوم‌ها را در فضای خارج سلولی رها می‌کنند.

پس از ترشح، سیگنال‌های موجود در اگزوزوم‌ حداقل از طریق سه مکانیسم مختلف می‌توانند به سلول‌های گیرنده منتقل شوند: اندوسیتوز، ادغام غشایی مستقیم و برهمکنش گیرنده-لیگاند. مطالعات اخیر به طور فزاینده‌ای نشان می‌دهد که اندوسیتوز اولین روش برای جذب اگزوزوم‌ها است. اگزوزوم‌ها می‌توانند به وسیله‌ی clathrin-, caveolin و اندوسیتوز میانجی‌شده توسط رفت‌های لیپیدی برای انواع مختلفی از سلول‌های گیرنده درونی شوند.

 هنگامی که اندوزوم‌ها وارد سلول گیرنده شدند ممکن است متعاقبا با اندوزوم‌ها ادغام شوند و یا جهت تجزیه به سمت لیزوزوم‌ها حرکت کنند. به علاوه، غشای اگزوزومی می‌تواند جهت تحویل محتویاتش به سلول گیرنده با غشای پلاسمایی ادغام شود یا به گیرنده‌های سطح سلول گیرنده متصل شود و سپس آبشار پیامرسانی داخل سلولی را فعال کند.

آیا همه ی سلول‌ها اگزوزوم آزاد می‌کنند؟

همه سلول‌ها سیستم غشایی درونی ندارند، بنابراین پاسخ این سوال منفی است. اما غالب سلول‌های پستانداران حاوی غشاهای درونی هستند و وزیکول‌های داخل حفره‌ای را درون اجسام چند وزیکولی داخل سلولی تولید می‌کنند، اگرچه که اطلاعات اندکی پیرامون آزادسازی اگزوزوم در اغلب انواع سلولی وجود دارد.

برخی از سلول‌ها مانند لنفوسیت‌های B، سلول‌های دندریتیک و ماست سل‌های سیستم ایمنی ظاهراً به طور دائمی اگزوزوم‌ها را آزاد می‌کنند. در واقع، بیشتر اطلاعاتی که در مورد اگزوزوم‌ها وجود دارد از سلول‌های ایمنی به دست آمده است. همچنین، این سلول‌ها ممکن است برای ترشح اگزوزوم توسط تعاملات سلولی تحریک شوند. به عنوان مثال، سلول‌های دندریتیک موش، که برای فعال سازی لنفوسیت‌های T تخصصی شده اند، در تعامل با لنفوسیت‌های CD4+) T) سطوح بالاتری از اگزوزوم‌ها ترشح می‌کنند. لنفوسیت‌های T انسانی (شامل سلول‌های T اولیه از خون، کلون‌های لنفوسیت T و رده‌های سلولی Jurkat) به دنبال فعال شدن گیرنده‌های آنتی ژنی خود، اگزوزوم‌ها را آزاد می‌کنند. لنفوسیت‌های B نیز، اگزوزوم‌های بیشتری را در تعامل با سلول‌های  (CD4+) Tآزاد می‌کنند.

انواع دیگر سلول‌ها را می‌توان با استفاده از یونوفورهای کلسیم یا سایر محرک‌ها وادار به ترشح اگزوزوم‌‌ها کرد اما میزان ترشح فیزیولوژیکی اگزوزوم در سلول‌های غیر ایمنی تا حد زیادی ناشناخته است.

روش جداسازی اگزوزوم‌ها

خالص سازی اگزوزوم‌ها یک چالش مهم در گسترش ابزارهای ترجمه است. اگزوزوم‌ها باید از جمعیت‌های مشخصی از وزیکول‌های خارج سلولی مانند میکرووزیکول‌ها (که از غشای پلاسمایی آزاد می‌شوند و اکتوزوم یا وزیکول‌های ریزشی نیز نامیده می‌شوند) و اجسام آپوپتوزی قابل تمایز باشند. اگرچه اولتراسانتریفیوژ به عنوان دقیق ترین روش (Gold standard) برای جداسازی آن‌ها در نظر گرفته می‌شود، اما این روش معایبی هم دارد و محققان در حال جست و جوی روش‌های جایگزین برای جداسازی هستند. جداسازی اگزوزوم‌ها یک زمینه تحقیقاتی فعال است و بسیاری از گروه‌های تحقیقاتی به دنبال راه‌هایی برای غلبه بر معایب فهرست‌شده در زیر (جدول 1 را ببینید) و رفع چالش‌های مقرراتی در طول این مسیر هستند.

جمع‌بندی

در این مقاله آموختیم که اگزوزوم‌ها وزیکول‌های کوچکی از جنس غشا هستند که در اثر پیچش متوالی غشای پلاسمایی تولید می‌شوند. آن‌ها می‌توانند براساس یک فرآیند کنترل شده اسیدهای نوکلئیک، پروتئین‌ها، متابولیت‎‌ها و لیپیدها را از سلول مبدا بارگیری کنند و به سلول دیگری منتقل کنند. این وزیکول‌های کوچک آینه‌ای از سلولی هستند که از آن نشات گرفته اند و نوع محموله‌های بارگیری شده آن‌ها کاملا به سلول مبدا بستگی دارد. در ادامه خواندیم که مطالعات مختلف از پتانسیل اگزوزوم‌ها در کمک به روند تشخیص و درمان بسیاری از بیماری‌ها از جمله سرطان، مشکلات ریوی و عصبی سخن گفته اند. به طورکلی آنچه در این باره عیان است توانایی و ویژگی‌های بسیار مطلوب اگزوزوم‌ها در مقایسه با بسیاری از بیومارکرها و ناقلین زیستی است. این مسئله آن‌ها را به یک موضوع جذاب و به روز برای مطالعه محققان و پژوهشگران تبدیل کرده است.