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外泌体小知识

 优宁维 2022-01-05

Extracellular Vesicles (EVs) 细胞外囊泡是由细胞主动释放的多样的纳米级膜囊泡。类似大小的囊泡可根据其生物发生、大小和生物物理性质进一步分类(如外泌体、微囊泡)。现在EVs越来越多地被认为是细胞间通信和疾病诊断和预后的循环生物标志物的重要载体。根据其生物起源,EVs主要分为三大类:外泌体、微囊泡和凋亡小体(见Table 1)。(Shao H , et al. 2018)本期小编重点介绍一下外泌体。

外泌体的组成

脂类:胆固醇/鞘磷脂蛋白/己糖神经酰胺/磷脂酰丝氨酸/饱和脂肪酸

蛋白:Rab GTPases/Annexins/ESCRT complex/ALIX/TSG101/热休克蛋白/整合素/四次跨膜蛋白tetraspanins (CD9、CD63、D81、CD82)/MHC 蛋白/EpCAM/HER

RNA:miRNA/mRNA/tRNAs/lncRNAs/viral RNA

DNA:DNA 片段(>10 kb)

好物推荐

适用样本类型:血浆、 血清、 细胞培养上清、尿液

77144 exoRNeasy Midi Kit (50)

提取外泌体以及外泌体中的总RNA

77164 exoRNeasy Maxi Kit (50)

提取外泌体以及外泌体中的总RNA

74204 RNeasy MinElute Cleanup Kit (50)

用于尿液样本中short RNA的提取的柱子

外泌体的分离

超速离心法:依据沉降系数差异分离外泌体,是目前的金标准。

此方法无需特殊试剂,操作简便,适合大批量样本,但回收率低,重复离心会损伤外泌体

聚乙二醇沉降法:聚乙二醇在水溶液中会形成网状聚合物,改变外泌体溶解度,将其与外泌体共沉淀可达到分离的目的。

此方法简单快速,无需大型昂贵试剂,但纯度低,对下游分析可能产生一定影响

超滤法:利用不同截留相对分子质量(MWCO)的超滤膜进行选择性分离,小分子物质会被过滤到膜的另一侧,而大于膜孔径的高相对分子质量物质则截留在超滤膜上。

这种方法比较简单高效,也不影响外泌体的生物活性,但缺点是外泌体可能会阻塞过滤孔,导致膜的寿命减短,分离效率较低。此外,截留在膜上的外泌体间也会发生粘附,导致产量降低。

排阻法:基于粒径大小差异分离外泌体

此方法的富集效率高,可保持外泌体的活性,但可能混油尺寸相近的杂质,纯度欠佳。

磁珠捕获法:利用外泌体表面蛋白与抗体标记的磁珠结合对外泌体进行特异性富集

此方法纯度高,特异性和重复性好,但磁珠成本高,保存条件苛刻

试剂盒提取

目前市场上出现各种商业化的外泌体提取试剂盒,如QIAGEN的外泌体提取试剂盒,使用了膜亲和离心柱从血浆、血清及细胞培养上清中纯化外泌小体及其他细胞外囊泡,实验流程非常快速一致。

76064 exoEasy Maxi Kit(20)

76603 miRCURY Exosome Serum/Plasma Kit

外泌体的鉴定

电镜:扫描电镜(SEM),透射电镜(TEM)、、低温电子显微镜(cryo-EM)、原子力显微镜(AFM)等,直接鉴定外泌体形态结构和大小。

纳米粒子跟踪分析(NTA) 一种光学粒子跟踪方法,用于确定粒子的浓度和大小分布。

流式细胞仪:细胞表面标记

流式细胞仪:荧光抗体标记外泌体表面蛋白,流失细胞仪检测其表达,从而对外泌体进行鉴定

蛋白免疫印迹(western blot):针对表面蛋白标志物对外泌体进行定性分析

外泌体分子标记物在疾病诊疗中的作用

外泌体作为生物标志物的优势:

1.磷脂双分子层结构有效保护内容物,具有更高的稳定性。
2.内容物丰富,更易发现新型生物标志物。
3.携带母细胞信息,比传统的分子标志物更具有特异性。
4.广泛存在于体液中,便于及时监测分子标志物变化,有利于疾病的早期诊断。

外泌体与免疫反应,病毒致病性,妊娠,心血管疾病,中枢神经系统相关疾病和癌症进展有关。外泌体传递到受体细胞中的蛋白质,代谢产物和核酸有效地改变了它们的生物学反应。这种外泌体介导的反应可以促进或抑制疾病的发生。外泌体在调节复杂的细胞内途径中的内在特性已经使其在许多疾病的治疗控制中具有潜在的实用性,包括神经退行性疾病和癌症。

可以将外泌体工程化以递送多种治疗有效载荷,包括短干扰RNA,反义寡核苷酸,化学治疗剂和免疫调节剂,并具有将其递送引导至所需靶标的能力。外泌体的脂质和蛋白质组成会影响其药代动力学特性,其天然成分可能在提高生物利用度和使不良反应最小化方面发挥作用。除具有治疗潜力外,外泌体还具有帮助疾病诊断的潜力。已经在体液中有所报道,并且可以通过对体液进行采样(液体活检)来获得复杂的外泌体内含物的成分。

基于外泌体的液体活检突出了其在诊断和确定患有癌症及其他疾病的患者的预后方面的潜在效用。疾病进展和对治疗的反应也可以通过外泌体的多组分分析来确定。

文献参考
Shao H , Im H , Castro C M , et al. New Technologies for Analysis of Extracellular Vesicles[J]. Chemical Reviews, 2018.
Kalluri R , Lebleu V S . The biology, function, and biomedical applications of exosomes[J]. Science, 2020.

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