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Marqueur d'exosomes protéiques

Written/Edited by Dr. Stefan Pellenz, PhD

Les exosomes sont des microvésicules extracellulaires (EMV) excrétées par la plupart des cellules impliquées dans la communication intercellulaire. Ils sont présents dans les fluides corporels et peuvent contenir une vaste gamme de protéines différentes en fonction de leur cellule hôte. Leur contenu est en outre modulé par l'état cellulaire tel que le stress ou l'activation, ou l'inhibition de voies de signalisation spécifiques. Les exosomes sont donc d'excellents biomarqueurs pour les biopsies liquides, par exemple pour le diagnostic du cancer.

biogenèse des exosomes et marqueurs protéiques — La biogenèse des exosomes commence par l'invagination des endosomes précoces. Ceux-ci se transforment en endosomes tardifs, puis en corps multivésiculaires (MVB). La formation des MVB implique le bourgeonnement vers l'intérieur de la membrane endosomale, ce qui entraîne la séquestration des composants cytoplasmiques dans des vésicules intraluminales (ILV). Les ILV sont libérées par exocytose dans l'espace extracellulaire, ce qui a valu aux exosomes leur nom. Les exosomes peuvent contenir une grande variété de marqueurs protéiques d'exosomes en fonction de leur cellule hôte et de l'état de la cellule (stress, activation ou inhibition de voies de signalisation spécifiques). Les tétraspanines telles que CD9, CD63 et CD81 sont les protéines marqueurs canoniques d'exosomes les plus courantes. La localisation en surface des tétraspanines les rend particulièrement adaptées à l'immunomarquage et à la purification des exosomes à partir d'échantillons biologiques. Les composants du complexe de tri endosomal requis pour le transport (ESCRT) comme TSG101 et Alix, les protéines du cytosquelette, les intégrines et les annexines sont également enrichis dans les exosomes. Ces molécules jouent un rôle essentiel dans le ciblage des exosomes et l'adhésion cellulaire.

Que sont les exosomes ?
Comment se forment les exosomes ?
Comment les exosomes sont-ils identifiés ?
Pourquoi les exosomes sont-ils importants ?
Comment les exosomes sont-ils étudiés ?
Anticorps marqueurs d'exosomes
References

Que sont les exosomes ?

Les exosomes sont de petites microvésicules extracellulaires (EMV) dérivées des endosomes (50-120 nm) qui jouent un rôle crucial dans la communication intercellulaire en transportant diverses biomolécules, telles que des protéines, des lipides et des acides nucléiques, entre les cellules. Elles ont été observées pour la première fois au début des années 1980 dans les milieux de culture des réticulocytes. Le terme exosome est basé sur l'observation qu'ils sont libérés par exocytose dans le milieu extracellulaire. Les exosomes ont une topologie similaire à celle de la membrane plasmique et sont libérés par pratiquement tous les types de cellules ; leur présence a été confirmée dans tous les fluides corporels.

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Comment se forment les exosomes ?

La biogenèse des exosomes commence généralement par l'internalisation du matériel extracellulaire par endocytose, ce qui conduit à la formation d'endosomes précoces, des organites membranaires qui contiennent la cargaison internalisée. Ces endosomes deviennent ensuite des endosomes tardifs, un processus qui s'accompagne de changements dans la composition de la membrane et dans le tri de la cargaison. Les endosomes tardifs peuvent se transformer en MVB, qui se caractérisent par la présence de vésicules intraluminales (ILV) formées par l'invagination de la membrane endosomale. Dans les MVB, les protéines, les lipides, les acides nucléiques et d'autres molécules sont triés dans les ILV. Ce tri est une étape critique de la biogenèse des exosomes et est réalisé par les complexes de tri endosomal requis pour le transport (ESCRT). L'ESCRT est constitué de plusieurs complexes protéiques (ESCRT-0, ESCRT-I, ESCRT-II, ESCRT-III) qui travaillent ensemble pour reconnaître et séquestrer la cargaison dans les ILV en formation. Les MVB peuvent ensuite fusionner avec les lysosomes pour être dégradés ou avec la membrane plasmique, libérant les ILV dans l'espace extracellulaire sous forme d'exosomes.

Comment les exosomes sont-ils identifiés ?

Les exosomes contiennent une vaste gamme de protéines différentes en fonction de leur cellule hôte, et leurs composants sont encore modulés par l'état cellulaire (par exemple, le stress ou l'activation, ou l'inhibition de voies de signalisation spécifiques). Les tétraspanines comme CD9, CD63 et CD81 sont les protéines marqueurs canoniques des exosomes les plus courantes, présentes à la surface des vésicules. La localisation en surface des antigènes des tétraspanines en fait de bonnes cibles candidates pour l'immunomarquage et la purification des exosomes à partir d'échantillons biologiques. Les composants du complexe de tri endosomal requis pour le transport (ESCRT) comme TSG101 et Alix, les protéines du cytosquelette, les intégrines et les annexines sont également enrichis sur les exosomes ; ces molécules jouent un rôle central dans le ciblage des exosomes et l'adhésion cellulaire.

Pourquoi les exosomes sont-ils importants ?

La sécrétion des exosomes est constitutive, bien que le taux de sécrétion et la composition des exosomes puissent être augmentés par une variété de facteurs intrinsèques ou extrinsèques (par exemple, le stress cellulaire, les cascades de signalisation). Malgré leur nature ubiquitaire, les exosomes sont considérés comme des composants non conventionnels de la voie sécrétoire.

Comme les exosomes sont sécrétés par presque tous les types de cellules, leur composition reflète la diversité de leurs hôtes et dépend fortement du type de cellule dont ils proviennent. Leur composition moléculaire reflète également les changements physiologiques ou pathophysiologiques dans leur cellule ou tissu d'origine. Les exosomes sont donc d'excellents biomarqueurs pour les biopsies liquides, qui permettent de diagnostiquer et de suivre la progression d'une maladie. Pour le diagnostic du cancer, les exosomes présentent des avantages significatifs par rapport aux cellules tumorales circulantes (CTC) ou à l'ADN tumoral circulant (ADNtc) en raison de leur abondance, de leur stabilité et de la grande variété de molécules marqueurs qu'ils contiennent.

Les exosomes sont également impliqués dans la communication entre les cellules. Les composants des exosomes peuvent être transférés directement aux cellules voisines ou peuvent être transportés à travers différentes cellules avant d'atteindre leur destination finale par une méthode connue sous le nom de transcytose. De cette manière, les exosomes peuvent transmettre des signaux sur de grandes distances où la simple diffusion peut être insuffisante. Leur rôle dans la communication cellule-cellule suggère que les exosomes peuvent avoir un rôle plus profond dans de nombreux processus physiologiques ; cette hypothèse est soutenue par l'observation que la signalisation des exosomes joue un rôle direct dans le développement et le modelage, la réponse immunitaire, la communication neuronale et la réparation des tissus.

Dans certaines pathologies, les exosomes peuvent également jouer un rôle dans le développement et le modelage, la réponse immunitaire, la communication neuronale et la réparation des tissus. Dans certaines pathologies, les exosomes agissent également comme des vecteurs ; les exosomes dérivés des cellules tumorales jouent un rôle actif dans l'angiogenèse et la métastase des tumeurs. Les exosomes provenant des cellules sanguines stimulées et de l'endothélium vasculaire sont impliqués dans des troubles neurologiques tels que la sclérose en plaques, les accidents ischémiques transitoires et le syndrome des antiphospholipides. Les exosomes peuvent également transporter du matériel cellulaire endommagé destiné à être détruit et faciliter la propagation de formes toxiques de protéines agrégées telles que l'α-synucléine et la β-amyloïde, et contribuer à la progression des maladies neurodégénératives. Certaines recherches suggèrent également que le transport des exosomes a été exploité par des pathogènes viraux tels que le SARS-CoV-2 pour se déplacer entre les cellules hôtes et échapper à la détection immunitaire. En raison de leur petite taille et de leur structure simple, les exosomes peuvent parfois traverser la barrière hémato-encéphalique. Il a été suggéré que les exosomes pourraient servir de système d'administration ciblant le système nerveux central pour traiter les maladies neuropathiques sans avoir recours à une chirurgie invasive. L'utilisation des exosomes pour transférer des informations génétiques ou pour délivrer des agents thérapeutiques est un domaine actuellement sous-exploré qui recèle un vaste potentiel médical.

Comment les exosomes sont-ils étudiés ?

Le sécrétome des exosomes est vaste et diversifié et contient de nombreux marqueurs différents (voir http://www.exocarta.org/). La présence de marqueurs de surface canoniques tels que ceux énumérés ci-dessus permet la purification et l'étude approfondie de la sécrétion et du contenu des exosomes à partir de différents types d'échantillons.

antibodies-online propose une gamme d'anticorps et de kits ELISA pour la détection des protéines d'exosomes connus.

Anticorps marqueurs d'exosomes

D'après la littérature récente, les marqueurs d'exosomes protéiques les plus pertinents sont les suivants:

Protein	Gene	GeneID	Uniprot	Ref	exocarta Top 100 proteins	TS	EF	LP	TA	CS	AG	MT	AP	HS	EN	RG	CA	II	VI	ND
14-3-3 protein epsilon	YWHAE	7531	P62258	-	22								X
14-3-3 protein beta/alpha	YWHAB	7529	P31946	50								x
14-3-3 protein eta	YWHAH	7533	Q04917	94								x
14-3-3 protein gamma	YWHAG	7532	P61981	54								x
14-3-3 protein theta	YWHAQ	10971	P27348	56								x
14-3-3 protein zeta/delta	YWHAZ	7534	P63104	-	15								X
78 kDa glucose-regulated protein	HSPA5	3309	P11021	(1)	35									X
Actin, cytoplasmic 1	ACTB	60	P60709	-	5					X
ADAM10	ADAM10	102	O14672	(2)	-										X	X	X			X
Alix	PDCD6IP	10015	Q8WUM4	(3)	2		X
Alpha-Enolase	ENO1	2023	P06733	(4)	9										X
Alpha-Synclein	SNCA	6622	P37840	(32)	-								X							X
Aminopeptidase N	ANPEP	290	P15144	-	-						X							X
Beta-amyloid	APP	351	P05067	(5)	-															X
Annexin A1	ANXA1	301	P04083	53				x
Annexin A11	ANXA11	311	P50995	68				x
Annexin A4	ANXA4	307	P09525	72				x
Annexin A6	ANXA6	309	P08133	67				x
Annexin A5	ANXA5	308	P08758	(6)	20				X									X
Annexin A2	ANXA2	302	P07355	(7)	6				X
AP-1	JUN	3725	P05412	-	-											X	X
ATP citrate lyase	ACLY	47	P53396	-	72										X
ATPase	ATP1A1	476	P05023	-	39										X
Basigin	BSG	682	P35613	(8)	-											X	X
Caveolin-1	CAV1	857	Q03135	(9), (10)	-			X									X
CD9	CD9	928	P21926	(11)	1	X
CD11a	ITGAL	3683	P20701	(12)	-				X								X
CD11b	ITGAX	3687	P11215	(12)	-				X								X
CD11c	ITGAM	3684	P20702	(12)	-				X								X
CD29	ITGB1	3688	P05556	(12)	34				X								X
CD37	CD37	951	P11049	(11)	-	X
CD44	CD44	960	P16070	(13)	-				X								X
CD49f	ITGA6	3655	P23229	(12)	89				X								X
CD53	CD53	963	P19397	-	x
CD63	CD63	967	P08962	(10), (11)	7	X											X
CD81	CD81	975	P60033	(14)	24	X												X
CD82	CD82	3732	P27701	(11)	-	X
CD142	TF	2152	P13726	(15)	-											X	X
CD146	MCAM	4162	P43121	(15)	-				X								X
CD163	CD163	9332	Q86VB7	(15)	-											X	X	X
Clathrin heavy chain 1	CLTC	1213	Q00610	-	23					X
Claudin-1	CLDN1	9076	O95832	(8)	-												X
Cofilin-1	CFL1	1072	P23528	-	25					X
		-	-	(16)	-														X
		-	-	(16)	-														X
EF-1-alpha-1	EEF1A1	1915	P68104	(4)	14											X
EF2	EEF2	1938	P13639	-	17											X
EGFR	EGFR	1956	P00533	(15)	-												X
Ep-CAM	EPCAM	4072	P16422	(17), (18)	-				X								X
Fatty acid synthase	FASN	2194	P49327	(3)	21										X		X
Fibronectin	FN1	2335	P02751	93
Flotillin-1	FLOT1	10211	O75955	(18), (19)	41			X									X
Flotillin-2	FLOT2	2319	Q14254	(19)	-			X
Fructose-bisphosphate aldolase A	ALDOA	226	P04075	-	18										X
Gelsolin	GSN	2934	P06396	92					x							x
Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase	GAPDH	2597	P04406	-	4										X
HCV core protein		-	-	(20)	-														X
Heat shock 70 kDa protein 1A	HSPA1A	3303	P0DMV8	51									x
Heat shock protein HSP 90-alpha	HSP90AA1	3320	P07900	(1)	10									X				X
Heat shock protein HSP 90-beta	HSP90AB1	3326	P08238	(1)	19									X
Heparanase	HPSE	10855	Q9Y251	(21)	-										X		X
		-	-	(20)	-														X
		-	-	(20)	-														X
HLA-DRA	HLA-DRA	3122	P01903	(22)	-						X						X	X
	HLA-G	3135	P17693	(23)	-						X						X	X
Hsc70	HSPA8	3312	P11142	(1)	3									X
		-	-	(16)	-														X
	Tax	-	-	(20)	-														X
Huntingtin	HTT	3064	P42858	(5)	-		X													X
ICAM-1	ICAM1	3383	P05362	(24)	-				X
Leucine-rich receptor kinase 2	LRRK2	120892	Q5S007	(5)	-															X
L-lactate dehydrogenase A chain	LDHA	3939	P00338	-	13										X
Lysosome-associated membrane glycoprotein 1	LAMP1	3916	P11279	(25)	-						X						X
Lysosome-associated membrane glycoprotein 2	LAMP2	3920	P13473	(23)	88						X						X
MHCI		-	-	(26)	-						X							X
MHCII		-	-	(26)	-						X							X
MUC1	MUC1	4582	P15941	(15)	-				X								X
N-cadherin	CDH2	1000	P19022	(15)	-				X								X
Phosphoglycerate kinase 1	PGK1	5230	P00558	(4)	16										X
Placental Alkaline Phosphatase	ALPP	250	P05187	(15)	-										X		X
Prion proteins		-	-	(5)	-															X
Prostate-specific antigen	KLK3	354	P07288	(27)	-										X		X
Pyruvate kinase PKM	PKM	5315	P14618	(28)	12										X		X
Rab-14	RAB14	51552	P61106	-	75							X
Rab-5a	RAB5A	5868	P20339	-	80							X
Rab-5b	RAB5B	5869	P61020	-	86							X
Rab-5c	RAB5C	5878	P51148	-	64							X
Rab-7	RAB7A	7879	P51149	-	61							X
Rap 1B	RAP1B	5908	P61224	-	33							X
Superoxide dismutase	SOD1	6647	P00441	-										x					x
Syndecan-1	SDC1	6382	P18827	(29)	-		X
Syndecan-4	SDC4	6385	P31431	(29)	-		X
Syntenin-1	SDCBP	6386	O00560	(30)	8		X
TARDBP	TDP-43	23435	Q13148	-															x
Transitional endoplasmic reticulum ATPase	VCP	7415	P55072	26
Triosephosphate isomerase	TPI1	7167	P60174	27										x
Tumor-Associated Glycoprotein	TAG-72	-	-	(15)	-												X
Tetraspanin-8	Tspan8	7103	P19075	(15)	-	X											X
Tsg101	TSG101	7251	Q99816	(31)	11		X
Tubulin alpha-1C chain	TUBA1C	84790	Q9BQE3	-					x
Tubulin alpha-4A chain	TUBA4A	7277	P68366	-					x
Tubulin beta-2B chain	TUBB2B	347733	Q9BVA1	-					x
Tubulin beta-4B chain	TUBB4B	10383	P68371	-					x
Vacuolar-sorting protein 35	VPS35	55737	Q96QK1	(5)	-		X													X