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一文读懂国自然科研热点:外泌体

和元生物

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最近,娱乐界有两部宫廷剧比较火,估计大家都略有耳闻,那便是《延禧攻略》和《如懿传》。其实在我们科研界,最近也有个比较火的“明星”,它就是外泌体(Exosomes)。

那么到底什么是外泌体?它又有哪些特征及作用呢?如何研究外泌体呢?接下来我们将一一为大家解答。

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一、什么是外泌体?

外泌体是由细胞分泌的直径为 30~150 nm 的小囊泡,内含来源于细胞相关的蛋白质与核苷酸等生物分子,在细胞交流间起重要作用。具有减少细胞凋亡、减轻炎症反应、促进血管生成、抑制纤维化、提高组织修复潜力等重要生物学功能。其具有以下特征:

  • 典型的“杯托”形态

  • 内含的核苷酸包括 DNA、mRNA、miRNA、lncRNA 等

  • 几乎存在于所有的体液、组织及细胞间隙中

  • 几乎所有的细胞都能分泌外泌体

  • 不同细胞分泌的外泌体成分不同

二、外泌体有哪些功能?

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 mRNA、miRNA 等生物活性物质,在体内参与免疫应答抗原提呈细胞迁移细胞分化肿瘤侵袭促血管新生等生理过程,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治疗手段,未来有可能作为药物的天然载体用于临床治疗。

三、如何分离外泌体?

外泌体的样本来源主要有细胞培养上清、血清/血浆、尿液、腹水、乳汁、脑脊液、唾液、滑液等,其中细胞培养上清、血清/血浆、尿液是最常见的来源。如果是使用细胞培养上清,要注意细胞培养中一定不能添加 FBS

外泌体分离方法有很多种,包括超速离心、过滤离心、密度梯度离心、免疫磁珠和商用试剂盒。但是这么多方法中,我们通常推荐选用超速离心法进行提取和分离,因为超速离心方法得到的外泌体不管是从得率还是纯度上都比较好。其他方法的特点如下:

  • 过滤离心:得率比较低

  • 密度梯度离心:步骤繁琐,得率较低

  • 免疫磁珠:特异性比较高,得率较低

  • 商用试剂盒:价格高,效果一般

综合以上,超速离心是目前价格适中、得率和纯度都能兼得的一种方法。

四、如何鉴定外泌体?

外泌体鉴定是进一步研究外泌体功能和机制的工作基础。目前的鉴定方法主要包括透射电子显微镜(TEM)进行形态学观察、纳米颗粒追踪分析(NTA)进行粒径和密度分析、用 WB 进行蛋白标志物的鉴定。WB 鉴定包括 CD63、CD9、CD81、TSG101、Hsp70、syntenin1 等。

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透射电镜图

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纳米颗粒追踪分析

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WB

五、如何研究外泌体?

外泌体的研究方向主要包括以下三个方面:

  1. 寻找疾病诊断和预后的分子标志物。

  2. 揭示疾病发病机制,从微环境角度解释细胞之间通讯促进疾病发生的原因。

  3. 外泌体作为药物载体,实现靶向给药。

针对寻找分子标志物,通常的研究思路如下:

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针对疾病研究,常见的研究思路如下(以外泌体 miRNA 为例):

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以上是我们总结的一些研究思路,在之后的文章中我们将根据这些研究思路解读相关的外泌体研究文章,敬请期待!

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