背景介紹
外泌體(exosomes)是一類由細(xì)胞分泌到胞外的囊泡,最早由Pan和Johnstone在綿羊網(wǎng)織紅細(xì)胞中發(fā)現(xiàn)并命名。隨著研究的深入,人們發(fā)現(xiàn)包括血細(xì)胞、免疫細(xì)胞、癌細(xì)胞、干細(xì)胞等在內(nèi)的幾乎所有細(xì)胞都可以產(chǎn)生外泌體,所產(chǎn)生的外泌體不僅存在于細(xì)胞培養(yǎng)液中,也存在于血液、尿液、母乳、唾液、胸腔積液等體液中。外泌體可攜帶供體細(xì)胞中的一些物質(zhì),被認(rèn)為是細(xì)胞間通訊和物質(zhì)交換的重要載體,可通過直接或間接的形式調(diào)控細(xì)胞的功能和生物學(xué)行為。研究表明,外泌體參與腫瘤疾病的發(fā)展進(jìn)程,可作為腫瘤的無創(chuàng)液體活檢中重要的標(biāo)志物。外泌體的應(yīng)用主要在疾病治療、生物標(biāo)志物、藥物遞送等三大領(lǐng)域。
一、外泌體的提取與純化
如何高效、高純度地富集外泌體是實(shí)現(xiàn)其組學(xué)分析和功能研究的關(guān)鍵。然而外泌體體積小,密度低,加之在粒徑與組成方面存在異質(zhì)性,即使同種細(xì)胞產(chǎn)生的外泌體也有可能形態(tài)各異,給外泌體的提取帶來巨大困難。如今已發(fā)展了多種基于外泌體尺寸、密度及免疫表型的提取方法,包括超速離心法、密度梯度離心法、聚合物沉淀法、超濾法、尺寸排阻色譜、免疫親和法等[1]。
圖1 常用的外泌體分離方法
1、超速離心法:首先在300、2000和10000g離心力作用下去除樣本中的細(xì)胞、細(xì)胞碎片和大囊泡,隨后在110000g條件下收集外泌體,最后用磷酸鹽緩沖液(PBS, abs962)清洗沉淀以去除可溶的干擾蛋白質(zhì)(圖1a);
2、密度梯度離心法:屬于一種更為嚴(yán)格的超速離心法,能夠根據(jù)樣品密度進(jìn)一步純化囊泡,克服蛋白質(zhì)共沉淀造成的污染。常用的分離介質(zhì)包括碘克沙醇(abs44121314)和蔗糖(abs47050864)。以蔗糖為例,實(shí)際操作時,需要預(yù)先制備不同濃度梯度的蔗糖/D2O(abs47051532)溶液,隨后加入待分離物質(zhì)。在超速離心力的作用下,外泌體將在等密度區(qū)域(1.13~1.19g/mL) 駐留,收集該組分即可得純化的外泌體(圖1b);
3、尺寸排阻色譜法:以不同粒徑的聚合物凝膠填料作為分離介質(zhì),基于尺寸特征實(shí)現(xiàn)外泌體的分離(圖1c)。色譜柱采用穩(wěn)定、多孔的凝膠顆粒填充,將含有外泌體的溶液加入到色譜柱中時,較小的顆粒將被捕獲在孔中,而較大的分子則不會進(jìn)入孔中并被先洗脫。因此,不同階段的洗脫部分將包含不同大小的分子,首先是較大的外泌體顆粒,其次是較小的蛋白質(zhì)和脂質(zhì)顆粒(abs9777);
4、超濾法:其原理與傳統(tǒng)的膜分離法相同。該方法通常選用相對分子截留量為100kDa 的超濾管,能夠在提取外泌體的同時濃縮樣本量,尤其適用于細(xì)胞培養(yǎng)液、尿液等大體積樣本(圖1d);
5、親和法:親和提取法是目前特異性很好的一種外泌體提取方法,也是wei一一種能夠識別特定細(xì)胞來源的外泌體的方法。外泌體的親和提取主要通過抗體與外泌體膜蛋白質(zhì)之間的特異性相互作用實(shí)現(xiàn)(圖1e)。所使用的抗體為單抗或多抗,目標(biāo)蛋白質(zhì)可以是外泌體表面普遍具有的CD63(abs159125)、CD9(abs131217)、CD81(abs159270)等跨膜蛋白質(zhì)、膜聯(lián)蛋白質(zhì)和上皮細(xì)胞黏附分子(EpCAM)等,也可以是癌細(xì)胞外泌體表面du有的標(biāo)志性蛋白質(zhì);
6、基于聚合物的共沉淀法:聚合物沉淀法是商業(yè)化外泌體提取試劑盒通常采用的策略,其中聚乙二醇(abs42155612)是目前zui常用的沉淀試劑。一般認(rèn)為聚合物沉淀法的原理是聚合物通過“劫持"水分子,降低外泌體溶解度,進(jìn)而在低速離心條件下發(fā)生沉降(圖1f)。
二、外泌體的表征手段
目前可以通過電鏡、動態(tài)光散射、納米顆粒跟蹤分析儀、蛋白質(zhì)免疫印跡、酶聯(lián)免疫吸附法、流式細(xì)胞儀等對外泌體進(jìn)行表征。
通過電鏡可獲得外泌體的形態(tài)信息,不同類型的顯微鏡由于操作環(huán)境不同,得到的外泌體形態(tài)存在差異。例如,在掃描電鏡、透射電鏡和原子力顯微鏡中,外泌體呈現(xiàn)囊泡的茶托形(圖2a),可能由于樣品在固定或染色過程中極度脫水,導(dǎo)致外泌體塌陷所致。與之相反,在冷凍電鏡中外泌體呈現(xiàn)圓形,由于不會脫水變性,所得的外泌體形態(tài)可能更加接近囊泡的真實(shí)狀態(tài)(圖2b)。另外,由于透射電鏡和原子力顯微鏡具有較高分辨率,也能夠提供外泌體磷脂雙分子層厚度、粒徑分布等信息(圖2c)。
圖2a 掃描電鏡下外泌體呈現(xiàn)囊泡的茶托形[2]。
圖2b 冷凍電鏡下外泌體呈現(xiàn)圓形,形態(tài)可能更加接近囊泡的真實(shí)狀態(tài)[3]。
圖2c 透射/原子力電鏡下可觀察到外泌體磷脂雙分子層[4]。
圖2 用不同類型顯微鏡觀察的外泌體形態(tài)
雖然目前幾種常用的表征方法尚有不足,但是多種方法結(jié)合能夠提高對外泌體的表征精度。隨著各項技術(shù)的發(fā)展,未來有望實(shí)現(xiàn)外泌體的準(zhǔn)確、快速、可靠分析。
三、外泌體的示蹤技術(shù)
對分離的外泌體進(jìn)行體外標(biāo)記或體內(nèi)活體示蹤,有助于對外泌體的功能進(jìn)行進(jìn)一步的研究。目前對于外泌體的標(biāo)記方法有很多種,如熒光標(biāo)記、生物素標(biāo)記、量子點(diǎn)標(biāo)記、免疫標(biāo)記、同位素標(biāo)記、基因標(biāo)記等。其中,熒光標(biāo)記由于操作簡單方便,是科研人員zui常用的外泌體標(biāo)記方法。外泌體標(biāo)記熒光染料包括DiR(abs45153692)、DiI(abs42002237)、DiO(abs45153674)、DiD(abs47048165)等,其中DiR的近紅外熒光可以穿透細(xì)胞和組織,也常用于小動物體內(nèi)示蹤。此外,標(biāo)記細(xì)胞膜的PKH26(abs9819)和PKH67(abs9820)試劑盒也被用于外泌體的標(biāo)記。
下面小愛就以文獻(xiàn)為例給大家詳細(xì)介紹DiR標(biāo)記外泌體并用于體內(nèi)示蹤的具體步驟[5]。
1、準(zhǔn)備好分離純化的外泌體;
2、用2μM DiR(abs45153692)在37℃下標(biāo)記外泌體1h,然后用SuperEV 0.5純化柱純化。
3、將不同量的外泌體腹腔注射到小鼠體內(nèi)。注射24h后,將小鼠麻醉,并使用NIR-II Imaging System H成像系統(tǒng)成像。
為了進(jìn)一步分析外泌體在組織中的位置,對組織進(jìn)行篩選、固定和切片,并使用尼康TI2-E+A1 R共聚焦顯微鏡檢測DiR信號(Ex/Em = 748/780nm)。
圖3 外泌體(EVs)治療24h后,大多數(shù)熒光信號仍留在正常小鼠的注射部位(a)。相反,在EVs處理的AP小鼠中,熒光信號擴(kuò)散到腹部,胰腺顯示出比用F4/80- EVs治療的AP小鼠更強(qiáng)的熒光信號。
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參考文獻(xiàn)
[1] 高方園,焦豐龍,張養(yǎng)軍,等.外泌體分離技術(shù)及其臨床應(yīng)用研究進(jìn)展[J].色譜, 2019, 37(10):13.
[2] Shao H, Im H, Castro C M, et al. New Technologies for Analysis of Extracellular Vesicles[J]. Chemical Reviews, 2018, 118(4):1917.
[3] Li P, Kaslan M, Lee S H, et al. Progress in Exosome Isolation Techniques[J]. Theranostics, 2017,7(3):789.
[4] Pisitkun T, Shen R F, Knepper M A. Identification and proteomic profiling of exosomes in human urine[J]. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, 2004, 101(36): 13368.
[5] Gao Y, Mi N, Wu W, et al. Transfer of inflammatory mitochondria via extracellular vesicles from M1 macrophages induces ferroptosis of pancreatic beta cells in acute pancreatitis[J]. J Extracell Vesicles, 2024;13(2):e12410.
外泌體研究產(chǎn)品推薦:
類別 | 貨號 | 產(chǎn)品名稱 |
外泌體提取與純化 | abs42155612 | 聚乙二醇 |
abs44121314 | 碘克沙醇 | |
abs47050864 | 蔗糖 | |
abs47051532 | 重水(D2O) | |
abs50039 | 血漿血清外泌體提取試劑盒 | |
abs50040 | 細(xì)胞上清外泌體提取試劑盒 | |
abs60263 | 外泌體RNA提取試劑盒 | |
abs60364 | 外泌體DNA提取試劑盒 | |
abs962 | PBS | |
abs9777 | 外泌體純化試劑盒(SEC) | |
外泌體鑒定抗體 | abs131217 | Rabbit anti-CD9 Recombinant Monoclonal Antibody(143-53) |
abs159125 | Rabbit anti-CD63 Monoclonal Antibody(4G3) | |
abs159270 | Rabbit anti-CD81 Monoclonal Antibody(3D6) | |
外泌體輔助試劑 | abs9232 | BCA蛋白定量試劑盒 |
abs9587 | 外泌體專用裂解液 | |
外泌體示蹤 | abs42002237 | DiI高氯酸鹽 |
abs45153674 | DiO高氯酸鹽 | |
abs45153692 | DiR碘化物 | |
abs47048165 | DiD對氯苯磺酸鹽 | |
abs9819 | PKH26紅色熒光細(xì)胞連接試劑盒 | |
abs9820 | PKH67綠色熒光細(xì)胞連接試劑盒 | |
外泌體抑制劑 | abs810270 | U-104 |
abs811902 | GW 4869 | |
abs813596 | (R)-Lansoprazole | |
abs814457 | Neticonazole Hydrochloride | |
abs814876 | Lansoprazole | |
abs818914 | Heparin sodium salt | |
細(xì)胞培養(yǎng) | abs9430 | 外泌體專用無血清培養(yǎng)基 |
abs993 | 無外泌體胎牛血清 |
Absin產(chǎn)品線:
爆款產(chǎn)品:試劑盒(mIHC、IHC、凋亡、ELISA、ChIP、Co-IP、TR-FRET、生化檢測、殘留檢測、多因子檢測);細(xì)胞培養(yǎng)(類器官試劑盒+基質(zhì)膠,胎牛血清+培養(yǎng)添加劑+細(xì)胞因子)、分化試劑盒;分子(mRNA合成服務(wù)+提取試劑盒);化合物大包裝;輔助試劑、耗材/儀器、定制服務(wù)(抗體/多肽/蛋白/標(biāo)記/檢測)...
特色產(chǎn)品:雞胚提取物CEE、B27、N2、霍亂毒素B亞單位CTB、牛腦垂體提取物BPE、百日咳毒素PTX、重組人胰島素Insulin、人源低密度脂蛋白LDL...
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