In the past decade, extracellular vesicles (EVs) have been recognized as potent vehicles of intercellular communication, both in prokaryotes and eukaryotes. This is due to their capacity to transfer proteins, lipids and nucleic acids, thereby influencing various physiological and pathological functions of both recipient and parent cells. While intensive investigation has targeted the role of EVs in different pathological processes, for example, in cancer and autoimmune diseases, the EV-mediated maintenance of homeostasis and the regulation of physiological functions have remained less explored. Here, we provide a comprehensive overview of the current understanding of the physiological roles of EVs, which has been written by crowd-sourcing, drawing on the unique EV expertise of academia-based scientists, clinicians and industry based in 27 European countries, the United States and Australia. This review is intended to be of relevance to both researchers already working on EV biology and to newcomers who will encounter this universal cell biological system. Therefore, here we address the molecular contents and functions of EVs in various tissues and body fluids from cell systems to organs. We also review the physiological mechanisms of EVs in bacteria, lower eukaryotes and plants to highlight the functional uniformity of this emerging communication system.

Extracellular vesicles (EVs), such as exosomes and microvesicles, are released by different cell types and participate in physiological and pathophysiological processes. EVs mediate intercellular communication as cell‐derived extracellular signalling organelles that transmit specific information from their cell of origin to their target cells. As a result of these properties, EVs of defined cell types may serve as novel tools for various therapeutic approaches, including (a) anti‐tumour therapy, (b) pathogen vaccination, (c) immune‐modulatory and regenerative therapies and (d) drug delivery. The translation of EVs into clinical therapies requires the categorization of EV‐based therapeutics in compliance with existing regulatory frameworks. As the classification defines subsequent requirements for manufacturing, quality control and clinical investigation, it is of major importance to define whether EVs are considered the active drug components or primarily serve as drug delivery vehicles. For an effective and particularly safe translation of EV‐based therapies into clinical practice, a high level of cooperation between researchers, clinicians and competent authorities is essential. In this position statement, basic and clinical scientists, as members of the International Society for Extracellular Vesicles (ISEV) and of the European Cooperation in Science and Technology (COST) program of the European Union, namely European Network on Microvesicles and Exosomes in Health and Disease (ME‐HaD), summarize recent developments and the current knowledge of EV‐based therapies. Aspects of safety and regulatory requirements that must be considered for pharmaceutical manufacturing and clinical application are highlighted. Production and quality control processes are discussed. Strategies to promote the therapeutic application of EVs in future clinical studies are addressed.

Exosomes from three different cell types (HEK 293T, ECFC, MSC) were characterised by scanning electron microscopy (SEM), dynamic light scattering (DLS) and nanoparticle tracking analysis (NTA). The diameter was around 110 nm for the three cell types. The stability of exosomes was examined during storage at −20 °C, 4 °C, and 37 °C. The size of the exosomes decreased at 4 °C and 37 °C, indicating a structural change or degradation. Multiple freezing to −20 °C and thawing did not affect the exosome size. Multiple ultracentrifugation also did not change the exosome size.

Abstract Although the initial concepts of stem cell therapy aimed at replacing lost tissue, more recent evidence has suggested that stem and progenitor cells alike promote postischemic neurological recovery by secreted factors that restore the injured brain's capacity to reshape. Specifically, extracellular vesicles (EVs) derived from stem cells such as exosomes have recently been suggested to mediate restorative stem cell effects. In order to define whether EVs indeed improve postischemic neurological impairment and brain remodeling, we systematically compared the effects of mesenchymal stem cell (MSC)-derived EVs (MSC-EVs) with MSCs that were i.v. delivered to mice on days 1, 3, and 5 (MSC-EVs) or on day 1 (MSCs) after focal cerebral ischemia in C57BL6 mice. For as long as 28 days after stroke, motor coordination deficits, histological brain injury, immune responses in the peripheral blood and brain, and cerebral angiogenesis and neurogenesis were analyzed. Improved neurological impairment and long-term neuroprotection associated with enhanced angioneurogenesis were noticed in stroke mice receiving EVs from two different bone marrow-derived MSC lineages. MSC-EV administration closely resembled responses to MSCs and persisted throughout the observation period. Although cerebral immune cell infiltration was not affected by MSC-EVs, postischemic immunosuppression (i.e., B-cell, natural killer cell, and T-cell lymphopenia) was attenuated in the peripheral blood at 6 days after ischemia, providing an appropriate external milieu for successful brain remodeling. Because MSC-EVs have recently been shown to be apparently safe in humans, the present study provides clinically relevant evidence warranting rapid proof-of-concept studies in stroke patients. Significance Transplantation of mesenchymal stem cells (MSCs) offers an interesting adjuvant approach next to thrombolysis for treatment of ischemic stroke. However, MSCs are not integrated into residing neural networks but act indirectly, inducing neuroprotection and promoting neuroregeneration. Although the mechanisms by which MSCs act are still elusive, recent evidence has suggested that extracellular vesicles (EVs) might be responsible for MSC-induced effects under physiological and pathological conditions. The present study has demonstrated that EVs are not inferior to MSCs in a rodent stroke model. EVs induce long-term neuroprotection, promote neuroregeneration and neurological recovery, and modulate peripheral post-stroke immune responses. Also, because EVs are well-tolerated in humans, as previously reported, the administration of EVs under clinical settings might set the path for a novel and innovative therapeutic stroke concept without the putative side effects attached to stem cell transplantation.

Small extracellular vesicles (sEVs) from mesenchymal stromal/stem cells (MSCs) are transiting rapidly towards clinical applications. However, discrepancies and controversies about the biology, functions, and potency of MSC-sEVs have arisen due to several factors: the diversity of MSCs and their preparation; various methods of sEV production and separation; a lack of standardized quality assurance assays; and limited reproducibility of in vitro and in vivo functional assays. To address these issues, members of four societies (SOCRATES, ISEV, ISCT and ISBT) propose specific harmonization criteria for MSC-sEVs to facilitate data sharing and comparison, which should help to advance the field towards clinical applications. Specifically, MSC-sEVs should be defined by quantifiable metrics to identify the cellular origin of the sEVs in a preparation, presence of lipid-membrane vesicles, and the degree of physical and biochemical integrity of the vesicles. For practical purposes, new MSC-sEV preparations might also be measured against a well-characterized MSC-sEV biological reference. The ultimate goal of developing these metrics is to map aspects of MSC-sEV biology and therapeutic potency onto quantifiable features of each preparation.

Abstract Motivation: Extracellular vesicles (EVs) are spherical bilayered proteolipids, harboring various bioactive molecules. Due to the complexity of the vesicular nomenclatures and components, online searches for EV-related publications and vesicular components are currently challenging. Results: We present an improved version of EVpedia, a public database for EVs research. This community web portal contains a database of publications and vesicular components, identification of orthologous vesicular components, bioinformatic tools and a personalized function. EVpedia includes 6879 publications, 172 080 vesicular components from 263 high-throughput datasets, and has been accessed more than 65 000 times from more than 750 cities. In addition, about 350 members from 73 international research groups have participated in developing EVpedia. This free web-based database might serve as a useful resource to stimulate the emerging field of EV research. Availability and implementation: The web site was implemented in PHP, Java, MySQL and Apache, and is freely available at http://evpedia.info. Contact: ysgho@postech.ac.kr

ABSTRACT Extracellular vesicles (EVs) are small, heterogeneous and difficult to measure. Flow cytometry (FC) is a key technology for the measurement of individual particles, but its application to the analysis of EVs and other submicron particles has presented many challenges and has produced a number of controversial results, in part due to limitations of instrument detection, lack of robust methods and ambiguities in how data should be interpreted. These complications are exacerbated by the field's lack of a robust reporting framework, and many EV‐FC manuscripts include incomplete descriptions of methods and results, contain artefacts stemming from an insufficient instrument sensitivity and inappropriate experimental design and lack appropriate calibration and standardization. To address these issues, a working group (WG) of EV‐FC researchers from ISEV, ISAC and ISTH, worked together as an EV‐FC WG and developed a consensus framework for the minimum information that should be provided regarding EV‐FC. This framework incorporates the existing Minimum Information for Studies of EVs (MISEV) guidelines and Minimum Information about a FC experiment (MIFlowCyt) standard in an EV‐FC‐specific reporting framework (MIFlowCyt‐EV) that supports reporting of critical information related to sample staining, EV detection and measurement and experimental design in manuscripts that report EV‐FC data. MIFlowCyt‐EV provides a structure for sharing EV‐FC results, but it does not prescribe specific protocols, as there will continue to be rapid evolution of instruments and methods for the foreseeable future. MIFlowCyt‐EV accommodates this evolution, while providing information needed to evaluate and compare different approaches. Because MIFlowCyt‐EV will ensure consistency in the manner of reporting of EV‐FC studies, over time we expect that adoption of MIFlowCyt‐EV as a standard for reporting EV‐ FC studies will improve the ability to quantitatively compare results from different laboratories and to support the development of new instruments and assays for improved measurement of EVs.

Abstract The prognosis of patients suffering from glioblastoma (GBM) is dismal despite multimodal therapy. Although chemotherapy with temozolomide may contain tumor growth for some months, invariable tumor recurrence suggests that cancer stem cells (CSC) maintaining these tumors persist. We have therefore investigated the effect of temozolomide on CD133+ and CD133− GBM CSC lines. Although differentiated tumor cells constituting the bulk of all tumor cells were resistant to the cytotoxic effects of the substance, temozolomide induced a dose- and time-dependent decline of the stem cell subpopulation. Incubation with sublethal concentrations of temozolomide for 2 days completely depleted clonogenic tumor cells in vitro and substantially reduced tumorigenicity in vivo. In O6-methylguanine-DNA-methyltransferase (MGMT)–expressing CSC lines, this effect occurred at 10-fold higher doses compared with MGMT-negative CSC lines. Thus, temozolomide concentrations that are reached in patients were only sufficient to completely eliminate CSC in vitro from MGMT-negative but not from MGMT-positive tumors. Accordingly, our data strongly suggest that optimized temozolomide-based chemotherapeutic protocols might substantially improve the elimination of GBM stem cells and consequently prolong the survival of patients. [Cancer Res 2008;68(14):5706–15]

Extracellular vesicles (EVs) mediate targeted cellular interactions in normal and pathophysiological conditions and are increasingly recognised as potential biomarkers, therapeutic agents and drug delivery vehicles. Based on their size and biogenesis, EVs are classified as exosomes, microvesicles and apoptotic bodies. Due to overlapping size ranges and the lack of specific markers, these classes cannot yet be distinguished experimentally. Currently, it is a major challenge in the field to define robust and sensitive technological platforms being suitable to resolve EV heterogeneity, especially for small EVs (sEVs) with diameters below 200 nm, i.e. smaller microvesicles and exosomes. Most conventional flow cytometers are not suitable for the detection of particles being smaller than 300 nm, and the poor availability of defined reference materials hampers the validation of sEV analysis protocols. Following initial reports that imaging flow cytometry (IFCM) can be used for the characterisation of larger EVs, we aimed to investigate its usability for the characterisation of sEVs. This study set out to identify optimal sample preparation and instrument settings that would demonstrate the utility of this technology for the detection of single sEVs. By using CD63eGFP-labelled sEVs as a biological reference material, we were able to define and optimise IFCM acquisition and analysis parameters on an Amnis ImageStreamX MkII instrument for the detection of single sEVs. In addition, using antibody-labelling approaches, we show that IFCM facilitates robust detection of different EV and sEV subpopulations in isolated EVs, as well as unprocessed EV-containing samples. Our results indicate that fluorescently labelled sEVs as biological reference material are highly useful for the optimisation of fluorescence-based methods for sEV analysis. Finally, we propose that IFCM will help to significantly increase our ability to assess EV heterogeneity in a rigorous and reproducible manner, and facilitate the identification of specific subsets of sEVs as useful biomarkers in various diseases.