细胞外囊泡是蛋白质、mRNA、miRNA和脂质运输来完成细胞间通讯通路的重要媒介,根据它们的大小和发生分为三类,包括外泌体、微泡和凋亡小体。其中,外泌体是直径大约为40-100nm的包装囊泡,由多种细胞分泌,内含有特定的蛋白质、脂质、细胞因子或遗传物质。来源于不同的组织的外泌体不只具有其特异性蛋白分子,而且还包含其行使功能的关键分子。近年来,随着外泌体研究的不断深入,它的应用已经涉及瘤子诊疗领域、医学基础和免疫领域、寄生虫领域;临床研究上已涉及心血管系统、内分泌代谢系统等。外泌体功能在研究初期阶段发现是参与细胞成熟过程中去除不必要的蛋白质。大通量外泌体自动提取设备
外泌体的来源与特征:外泌体是一种存在于细胞外的多囊泡体,通过细胞内吞泡膜向内凹陷形成,其大小均一,直径为40-100nm,密度为1.10-1.18g/mL。外泌体可由间充质干细胞、淋巴细胞和肿细胞细胞等多种类型细胞主动分泌释放。外泌体内主要含有核酸、蛋白质和脂质等,可作为疾病诊断标记物、调控靶细胞功能、参与细胞生物学活动等。例如:含有miR-140-5p的滑膜间充质干细胞来源外泌体(SMSC-Exo影响软骨组织再生;骨髓间充质干细胞来源外泌体携带的miR-196a可调节成骨细胞分化促进大鼠颅骨缺损的骨再生。外泌体作为核酸的药物递送载体。胞外囊泡和外泌体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。
外泌体的提取分离的方法:1、超速离心法(差速离心):超离法是较常用的外泌体纯化手段,采用低速离心、高速离心交替进行,可分离到大小相近的囊泡颗粒。超离法因操作简单,获得的囊泡数量较多而广受欢迎,但过程比较费时,且回收率不稳定(可能与转子类型有关),纯度也受到质疑;此外,重复离心操作还有可能对囊泡造成损害,从而降低其质量。2、密度梯度离心:在超速离心力作用下,使蔗糖溶液形成从低到高连续分布的密度阶层,是一种区带分离法。通过密度梯度离心,样品中的外泌体将在1.13-1.19g/ml的密度范围富集。此法获得的外泌体纯度较高,但步骤繁琐,耗时。
NTA技术已被作为外泌体表征手段之一,相较于其他表征方式NTA技术的样本处理更简单、更能保证外泌体原始状态、检测速度更快。大致方法是:将分离的外泌体样本注入纳米颗粒追踪分析仪,用激光光束穿过样本,激光在腔室内与颗粒相互作用时会发生散射,通过装有摄像头的显微镜收集散射光,捕捉外泌体的布朗运动,实现颗粒可视化。然后使用Stokes-Einstein方程来测量粒子的平均速度,继而估算粒子的大小。NTA能够测量粒径10-1000nm之间的颗粒,包含了外泌体50-150nm的径粒范围,但是NTA鉴定需要大于0.5毫升的样品体积以及优化的数据收集和分析参数,另外,NTA比较难区分与外泌体具有相似布朗运动的蛋白质聚集体,因此无法排除其他物质干扰。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。
密度梯度离心法根据在蔗糖、碘海醇或碘克沙醇等惰性溶液中的浮力密度将外泌体分成特定的层,目前普遍应用的是蔗糖,这种方法可以成功地将亚细胞成分(例如过氧化物酶体,线粒体和核内体)分离到密度梯度溶液中的不同层中。样品被放置在梯度的顶部,当施加离心力时,样品中的颗粒以独特的速率通过梯度,该梯度以从上到下的密度增加。样品中的外泌体将在1.13-1.19g/ml的密度范围富集,随后可以通过分馏收集,密度梯度超速离心对从蛋白质聚集体和非膜颗粒中分离出外泌体非常有效。此方法获得的外泌体纯度较高,但步骤繁琐、费时且会造成外泌体损失。免疫印迹或蛋白质印迹是分析外泌体较常用的方法之一,其原理是外泌体上特异性抗原与抗体结合。磁珠免疫法分离的外泌体,生物活性易受pH和盐浓度影响,不利于下游实验,难以普遍普及。脑脊液提取试剂盒原理
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