外泌体发现于1986年,是一种直径约30~100nm的双层膜囊泡状结构小体,可由机体内多种细胞如免疫细胞、干细胞、心血管细胞、网织红细胞、血小板、神经细胞和肉瘤细胞等主动分泌产生,普遍分布于外周血、尿液、唾液、乳汁、腹水、羊水等体液中。外泌体携带大量特异性的蛋白质(如细胞因子、生长因子)以及功能性的mRNAs、miRNAs等生物活性物质,在体内参与细胞通讯、细胞迁移、促血管新生和抗肉瘤免疫等生理过程,与多种疾病的发生和进程密切相关。由于外泌体的特殊结构和功能,使得它具有潜在的应用价值,一方面可以作为诊断多种疾病的生物指标,另一方面也可以作为诊疗手段,未来有可能作为药物的天然载体用于临床诊疗。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。外泌体的分离与鉴定
DLS使用由于粒子的布朗运动而产生的波动散射光的强度来估计外泌体颗粒的大小分布及其zeta电位。DLS样品制备方便,只需要简单的过滤,测量速度较快,需要的样品体积较少。但由于动态光散射技术是基于光强测量,散射光的强度与粒径的六次方成正比,使得当测量多种粒径的混合悬浮液时,通常会偏向于检测较大粒径产生的散射光,比较难检测到较小颗粒。所以DLS不适合对粒径分布较宽的外泌体样本的测量,只适合尺寸较为均一的外泌体样本,并且无法测量样品中外泌体的浓度。lncrna外泌体显示出了在诊疗各种疾病(如心肌病和神经病)方面的潜力。
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、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。
外泌体生物学功能:1、在心血管系统中,据报道,源自人胚胎干细胞(ESC)的间充质干细胞(MSC)外泌体可减少小鼠和猪模型中的心肌缺血和再灌注损伤;2、在免疫系统中,据报道趋化因子受体CCR5通过外泌体在细胞之间转移是细胞人类免疫缺陷病毒传染的一种机制;3、在中枢的神经系统中,外泌体的作用是消除废物并介导大脑活动,从而阻止神经退行性疾病的发病机理;迄今为止,尚未完全发现调节外泌体-细胞结合的途径。然而,比较明显,其结合过程从外泌体识别受体细胞PM上的特定受体开始。膜受体的识别是外泌体细胞反应的基础,它可能活跃受体并随后导致相关信号通路的活跃,外泌体与PM融合或外泌体的内吞作用,从而导致蛋白质和RNA直接释放到受体细胞中。外泌体可通过其携带的蛋白质、核酸、脂类等来调节受体细胞的生物学活性。
超速离心是外泌体提取较常用的方法也被认为是金标准,主要是根据外泌体的沉降系数、大小和形状将其分离出来。首先4℃低速离心(300-500g,10min)去除死细胞以及细胞碎片,随后以较高离心速度(2000xg,10min)去除生物聚合物以及凋亡小体,然后用10000xg,30min离心去除大型囊泡,结尾以超速离心沉淀外泌体。通过悬浮以及重复超速离心去除外泌体沉淀中的非外泌体蛋白。超速离心法具有操作简单、不易被分离试剂污染、获得的外泌体数量较多等优点。但是此方法需要昂贵的超高速离心机,每次处理的样本量较小,费时,电镜鉴定时还发现外泌体易聚集成块,且上清中仍能检测到大型囊泡,纯度不高,另外高速离心会损伤外泌体影响下游实验。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。外泌体细胞共培养
外泌体膜可以与靶细胞膜直接融合,非选择性的释放其所含的蛋白质、mRNA以及microRNA。外泌体的分离与鉴定
细胞摄取诊疗性外泌体:从树突状细胞、成纤维细胞和间充质细胞中分离出的诊疗性外泌体可对靶细胞产生特定的作用,包括新抗原呈递、免疫调节和药物有效载荷传递。诊疗性外泌体对靶细胞的影响可能是通过不同的进入或相互作用机制来控制的。完整的外泌体的进入可能包括受体介导的内吞作用、网格蛋白包被小凹、脂筏、吞噬作用、小凹和大胞饮作用。外泌体内容物的进入或外泌体信号的诱导可能涉及配体受体诱导的细胞内信号或融合,从而将外泌体内容物沉积到细胞质中。外泌体的分离与鉴定
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