外泌体是细胞分泌到胞外的一种囊泡,其大小为30-150nm,具有双层膜结构和茶托状形态,含有丰富的内含物(包括核酸、蛋白和脂质等),参与细胞间的分子传递。外泌体普遍存在于细胞培养上清以及各种体液中,包括血液、唾液、尿液、乳汁等,同时也存在于组织样本中,如脑组织、肌肉组织、脂肪组织等。所有的细胞都能分泌外泌体,但是不同细胞分泌的外泌体不管在数量上还是在内含物中都具有比较大的差异性,这也决定了每种外泌体所行使的功能不一样。外泌体普遍参与细胞间物质运输与信息传递,调控细胞生理活动。同时,外泌体具有抗原提呈、免疫逃逸、诱导正常细胞转化、促进瘤子发生和转移等作用;此外,外泌体还可以作为“天然的纳米粒子”来进行药物递送。外泌体的膜蛋白有可能与细胞膜蛋白作用,活跃细胞内通路。在凝血过程中血小板会分泌大量的外泌体,有研究发现血清中有接近50%的外泌体来自额外的分泌。外泌体的产生
外泌体的临床应用:间充质干细胞是目前较普遍使用的细胞类型,它具有自我更新,多向分化、分泌细胞因子和细胞外囊泡体、免疫调节、来源普遍等特点,在流感病毒的临床诊疗中取得了良好的成果。间充质干细胞来源外泌体与间充质干细胞有着相似的功能,包括修复与再生组织、阻止炎症反应及调节机体免疫,但外泌体相对于间充质干细胞又有许多优势。首先,间充质干细胞来源外泌体更稳定,更好保存,易于管理和控制,可以人为改变其内容物的种类和数量。其次,它们没有活细胞,不会像间充质干细胞那样可能会过多增殖而放大疗效或者病变导致疾病加重;另外,它有可能避免某些针对间充质干细胞的调控问题,间充质干细胞来源外泌体有代替间充质干细胞的趋势。植物外泌体lncRNA芯片外泌体膜含有MHC-1/2蛋白,能绑定特异性的肽链。
外泌体的提取、纯化和鉴定:每一个外泌体研究者较初都要为外泌体的分离提取而烦恼。选择的分离方式是利用超速离心的方式分离外泌体,并且可以选用梯度密度离心法得到纯度更高的外泌体。另外利用外泌体自身的物理化学性质所研发的各种市售的外泌体分离提取试剂盒也能达到分离效果。提取的外泌体的鉴定方式主要是通过形态学(电子显微镜技术)、粒子大小以及标志蛋白等方式实现的。近来的研究发现外泌体在比较多生理病理上起着重要的作用,如免疫中抗原呈递、瘤子的生长与迁移、组织损伤的修复等。不同细胞分泌的外泌体具有不用的组成成分和功能,可作为疾病诊断的生物标志物。外泌体具有脂质双层膜结构,能比较好的保护其包被的物质,且能靶向特定细胞或组织,因此是一种比较好靶向给药系统。
酶联免疫吸附测定(ELISA):将其中一种针对外泌体表面抗原的抗体固定在微孔板的表面上,将外泌体样品暴露于含有固定抗体的孔中,由于抗体-抗原相互作用,表达抗原的外泌体将被捕获固定在板上。将未捕获的样品内容物洗掉,并使用另一种抗体检测固定的外泌体。ELISA已用于从尿液、血浆和血清中分离出外泌体,当使用标准液(已知外泌体的量)创建标准曲线时,甚至可以进行定量。但是,此方法需要通过超速离心或超滤对样品进行预处理。同样,流场-流分离与紫外线分析仪和光散射检测器相结合已被用于分析外泌体的大小和纯度。1983年,外泌体初次于绵羊网织红细胞中被发现。
外泌体中常见的细胞质蛋白是Rabs蛋白,是鸟苷酸三磷酸酶家族的一种。它可以调节外泌体膜与受体细胞的融合,有文献报道称RAB4,RAB5和RAB11主要出现在早期以及回收的核内体中,RAB7和RAB9主要出现在晚期的核内体。现有大量的研究发现外泌体中含有40种RAB蛋白。除了RAB蛋白,外泌体中富含具有外泌体膜交换以及融合作用的膜联蛋白(包括膜联蛋白1、2、4、5、6、7、11等)。外泌体膜上富含参与外泌体运输的四跨膜蛋白家族(CD63,CD81和CD9))、热休克蛋白家族((HSP60,HSP70,HSPA5,CCT2和HSP90以及一些细胞特异性的蛋白包括A33(结肠上皮细胞来源)、MHC-Ⅱ(抗原提呈细胞来源)、CD86(抗原提呈细胞来源)以及乳凝集素(不成熟的树突状细胞)。外泌体发挥功能:将细胞或组织中多余的或者有害的分子排除,这为研究生物标志物提供了可能。随着外泌体研究的不断深入,它的应用已经涉及医学基础和免疫领域、寄生虫领域。细胞外泌体提取试剂盒分类
基于外泌体的液体活检在病症和其他疾病的诊断和确定预后方面具有潜在的应用价值。外泌体的产生
外泌体分离的主要挑战之一是消除纳米级污染物,包括干扰外泌体标志物解析的游离核酸和脂蛋白。超速离心是目前分离外泌体的主要技术。尽管如此,它仍难以符合临床应用所需的标准,主要是由于该方法得到的外泌体纯度不足,产量较低,完整性欠佳且分离纯化操作耗时长。其他方法,例如基于聚乙二醇(PEG)的沉淀,磷脂酰丝氨酸亲和捕获,尺寸排阻色谱法和膜亲和捕获,近年来已经出现在特定的应用中,但是只适用于特定场景。近来,非对称流场-流分离方法已被用于从细胞和瘤子培养基中高分辨率地分选EV亚群,但其通量受到繁琐的样品制备程序的影响。单一分析耗时的过程也限制了其普遍的应用。因此,目前亟需开发创新技术以提高外泌体分离纯化的效率,纯度,产量,速度和耐用性。基于超滤的技术提供了潜在的有前途的替代方法,但它们也有缺点。在切向流过滤中,使进料流平行于多孔膜流动,以避免堵塞。然而,尽管已实现使用切向流过滤从大量条件细胞培养基中浓缩外泌体,但受制于其一次性模块的成本高,高剪切应力,难以处理小体积样品等因素而难以应用于临床分析。外泌体的产生
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