外泌体是指包含了复杂RNA和蛋白质的小膜泡(30-150nm),现今,其特指直径在40-100nm的盘状囊泡。1983年,外泌体初次于绵羊网织红细胞中被发现,1987年Johnstone将其命名为“exosome”。多种细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体。其主要来源于细胞内溶酶体微粒内陷形成的多囊泡体,经多囊泡体外膜与细胞膜融合后释放到胞外基质中。所有培养的细胞类型均可分泌外泌体,且外泌体天然存在于体液中,包括血液、唾液、尿液、脑脊液和乳汁中。有关他们分泌和摄取及其组成、“运载物”和相应功能的精确分子机制刚刚开始研究。外泌体目前被视为特异性分泌的膜泡,参与细胞间通讯,对外泌体的研究兴趣日益增长,无论是研究其功能还是了解如何将其用于微创诊断的开发。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。湖南外泌体脂质组学
外泌体研究背景:胞外囊泡是从细胞膜上脱落或者由细胞分泌的具有双层膜结构的囊泡状小体,主要由微囊泡、凋亡小体、外泌体组成。而外泌体是其中一类小囊泡,直径为30~150nm,密度1.10~1.18g/ml,可携带核酸、蛋白质质和脂质等,存在于血液、唾液、尿液等多种体液中。越来越多的研究证实,外泌体可以通过细胞间转移核酸、蛋白质、脂质等特定物质,发挥特殊的功能。如在抗原提呈细胞中呈递抗原程中、肉瘤细胞发生了发展、神经细胞信号转导过程中都发挥着重要作用。对外泌体的分析和检测可以辅助疾病的早期诊断、疗效评价和预后分析。巨噬细胞分泌的外泌体人体内多种细胞及体液均可分泌外泌体,包括内皮细胞、免疫细胞、血小板、平滑肌细胞等。
被特定部位的细胞获取的瘤子外泌体可为肿细胞的转移准备转移前微环境。用肺转倾向的肿细胞细胞来源的外泌体处理小鼠后可使骨转倾向的肿细胞细胞重新定向。外泌体的蛋白质组学分析发现不同部位倾向性的肿细胞细胞来源的外泌体具有不同的整合素(integrin)表达谱,整合素α6β4和α6β1与肺转有关,而整合素αvβ5与肝转有关。敲低整合素α6β4和αvβ5可减少外泌体被靶部位细胞获取,进而分别降低了肺和肝的转移。进一步研究发现外泌体整合素被细胞获取后活跃了Src的磷酸化和促炎的S100基因的表达。通过临床数据分析显示外泌体整合素可作为预测肿细胞转移的部位倾向性的诊断指标。外泌体的提取的方式:PS亲和法。
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。外泌体鉴定方法从物理特征到表面分子标志物,多角度进行鉴定。
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(CNS)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。外泌体膜中有膜转运融合蛋白annexins、RAN、GTPases。辽宁外泌体NTA
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。湖南外泌体脂质组学
流式细胞技术是细胞和小颗粒定性和定量表征的有效方法,其用于外泌体定量检测的准确性也在不断上升。将外泌体表面特异性标志物CD63、CD81等相应抗体进行标记,可用流式细胞仪检测到阳性表达,从而实现对外泌体的定量。但流式细胞技术检测时需要单颗粒悬浮液,当外泌体浓度高或分离过程中发生外泌体囊泡聚集时将导致一次观察到多个颗粒,从而导致数据不准确。因此,为了通过流式细胞仪观察,需要将外泌体通过免疫捕获或共价结合固定在磁珠表面上,从而便于将外泌体囊泡暴露于已知或者预期在外泌体表面表达的抗原的荧光偶联抗体中。在流式细胞术之前,可以在落射荧光显微镜(EPI)下观察与磁珠和荧光抗体偶联的外泌体囊泡。当样品通过流式细胞仪时采集荧光信号,不只可以对外泌体进行高通量分析,还可以基于抗原表达对外泌体进行定量或分类。湖南外泌体脂质组学
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