外泌體研究背景:胞外囊泡是從細(xì)胞膜上脫落或者由細(xì)胞分泌的具有雙層膜結(jié)構(gòu)的囊泡狀小體,主要由微囊泡、凋亡小體、外泌體組成。而外泌體是其中一類小囊泡,直徑為30~150nm,密度1.10~1.18g/ml,可攜帶核酸、蛋白質(zhì)質(zhì)和脂質(zhì)等,存在于血液、唾液、尿液等多種體液中。越來越多的研究證實,外泌體可以通過細(xì)胞間轉(zhuǎn)移核酸、蛋白質(zhì)、脂質(zhì)等特定物質(zhì),發(fā)揮特殊的功能。如在抗原提呈細(xì)胞中呈遞抗原程中、肉瘤細(xì)胞發(fā)生了發(fā)展、神經(jīng)細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中都發(fā)揮著重要作用。對外泌體的分析和檢測可以輔助疾病的早期診斷、療效評價和預(yù)后分析。外泌體普遍參與細(xì)胞間物質(zhì)運輸與信息傳遞,調(diào)控細(xì)胞生理活動。胞外囊泡與外泌體
近年來,外泌體的捕獲技術(shù)越來越多,微流體系也被用于外泌體提取,此方法能根據(jù)其物理和生化特性同時分離外泌體。采用這種方法獲得的樣品純度高,且可及時獲取外泌體用于疾病的相關(guān)檢測。在初次注射時外泌體粘附在微流控設(shè)備的內(nèi)表面,并在隨后的PBS注射中沖洗掉。此方法采用的設(shè)備復(fù)雜,所需的樣本量取決于流動通道的長度。另外,樣品量的注入速率比較低,因此,對于大樣品量,將需要較長的處理時間。外泌體在包括瘤子在內(nèi)的各種疾病的發(fā)病機理中具有重要的功能。目前,研究人員已開發(fā)了多種方法來分離外泌體,離心技術(shù)仍然是常用方法,其他方法,例如過濾、磁珠分離和色譜法等,也顯示出獨特的優(yōu)勢,但目前仍然沒有一種公認(rèn)有效的提取方法,研究人員應(yīng)針對不同來源的樣本以及不同的下游分析選取較適宜的提取方案。胞外囊泡與外泌體在研究和評估外泌體的副作用和功效時,必須考慮到肉瘤細(xì)胞來源的外泌體可能增強肉瘤生長的潛在風(fēng)險。
密度梯度離心法根據(jù)在蔗糖、碘海醇或碘克沙醇等惰性溶液中的浮力密度將外泌體分成特定的層,目前普遍應(yīng)用的是蔗糖,這種方法可以成功地將亞細(xì)胞成分(例如過氧化物酶體,線粒體和核內(nèi)體)分離到密度梯度溶液中的不同層中。樣品被放置在梯度的頂部,當(dāng)施加離心力時,樣品中的顆粒以獨特的速率通過梯度,該梯度以從上到下的密度增加。樣品中的外泌體將在1.13-1.19g/ml的密度范圍富集,隨后可以通過分餾收集,密度梯度超速離心對從蛋白質(zhì)聚集體和非膜顆粒中分離出外泌體非常有效。此方法獲得的外泌體純度較高,但步驟繁瑣、費時且會造成外泌體損失。免疫印跡或蛋白質(zhì)印跡是分析外泌體較常用的方法之一,其原理是外泌體上特異性抗原與抗體結(jié)合。
超速離心是外泌體提取較常用的方法也被認(rèn)為是金標(biāo)準(zhǔn),主要是根據(jù)外泌體的沉降系數(shù)、大小和形狀將其分離出來。首先4℃低速離心(300-500g,10min)去除死細(xì)胞以及細(xì)胞碎片,隨后以較高離心速度(2000xg,10min)去除生物聚合物以及凋亡小體,然后用10000xg,30min離心去除大型囊泡,結(jié)尾以超速離心沉淀外泌體。通過懸浮以及重復(fù)超速離心去除外泌體沉淀中的非外泌體蛋白。超速離心法具有操作簡單、不易被分離試劑污染、獲得的外泌體數(shù)量較多等優(yōu)點。但是此方法需要昂貴的超高速離心機,每次處理的樣本量較小,費時,電鏡鑒定時還發(fā)現(xiàn)外泌體易聚集成塊,且上清中仍能檢測到大型囊泡,純度不高,另外高速離心會損傷外泌體影響下游實驗。外泌體產(chǎn)生于細(xì)胞中的多泡體。
外泌體的提取、純化和鑒定:每一個外泌體研究者較初都要為外泌體的分離提取而煩惱。選擇的分離方式是利用超速離心的方式分離外泌體,并且可以選用梯度密度離心法得到純度更高的外泌體。另外利用外泌體自身的物理化學(xué)性質(zhì)所研發(fā)的各種市售的外泌體分離提取試劑盒也能達到分離效果。提取的外泌體的鑒定方式主要是通過形態(tài)學(xué)、粒子大小以及標(biāo)志蛋白等方式實現(xiàn)的。近來的研究發(fā)現(xiàn)外泌體在比較多生理病理上起著重要的作用,如免疫中抗原呈遞、瘤子的生長與遷移、組織損傷的修復(fù)等。不同細(xì)胞分泌的外泌體具有不用的組成成分和功能,可作為疾病診斷的生物標(biāo)志物。外泌體具有脂質(zhì)雙層膜結(jié)構(gòu),能比較好的保護其包被的物質(zhì),且能靶向特定細(xì)胞或組織,因此是一種比較好靶向給藥系統(tǒng)。人體內(nèi)多種細(xì)胞及體液均可分泌外泌體,包括內(nèi)皮細(xì)胞、免疫細(xì)胞、血小板、平滑肌細(xì)胞等。胞外囊泡與外泌體
外泌體的大小:外泌體的直徑約30-150nm。胞外囊泡與外泌體
外泌體的脂質(zhì)和蛋白質(zhì)組成可以影響它們的藥代動力學(xué)特性,它們的天然成分可能在提高生物利用度和減少不良反應(yīng)方面發(fā)揮作用。除了它們的診療潛力,外泌體也有幫助疾病診斷的潛力。它們已經(jīng)在所有的生物液體中被報道,并且通過生物液體取樣(液體活組織檢查)可以比較容易地獲得外泌體的復(fù)雜貨物的組成。基于外泌體的液體活檢在病癥和其他疾病的診斷和確定預(yù)后方面具有潛在的應(yīng)用價值。疾病的進展和對診療的反應(yīng)也可以通過外泌體的多組分分析來確定的。胞外囊泡與外泌體
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