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外泌體分離

  • 簡介
  • 外泌體分離的方法
  • 外泌體(exosomes)

           外泌體是活細胞經過"內吞-融合-外排"等一系列調控過程而形成的膜性囊泡,來源于晚期核內體(也稱為多囊泡體 ),直徑約為30-150nm,密度在1.13-1.21g/m1,天然存在于血液、唾液、尿液及母乳等體液中,同時外泌體也存在于組織和細胞間隙中。人體中幾乎所有類型的細胞均能產生外泌體,人體中大約有1014個外泌體,大約平均每個細胞產生1000-10000個。

    圖1.外泌體的形成過程


    表1.外泌體與常見的囊泡顆粒的比較



    外泌體的成分:

           外泌體的膜與細胞膜相似,同為磷脂雙分子層,外泌體膜上有脂質筏限制膜流動,參與包括跨膜信號轉導、物質內吞、脂質及蛋白定向分選的多種功能。外泌體中含有核酸(miRNA、DNA、lncRNA、mRNA、tRF等),蛋白和脂類,在細胞間物質和信息轉導中發揮著重要作用。

    圖2.外泌體的組成


    外泌體的功能:

    外泌體發揮功能主要通過兩種方式:

    1. 細胞-細胞之間的通訊,譬如抗原遞呈,這是發揮功能的主要方式。

    2. 垃圾中轉站:將細胞或組織中多余的或者有害的分子排除,這為研究生物標志物提供了可能。

    基于以上兩種作用模式,外泌體在干細胞治療、免疫調控、腫瘤轉移和血管生成以及生物標志物等領域發揮著非常重要的作用。

    圖3.外泌體的功能

    為什么研究外泌體?

    1. 揭示疾病發病機制:從微環境角度揭示細胞之間通訊促進疾病發生的原因

    2. 尋找疾病診斷和預后的分子標志物

    3. 外泌體作為藥物載體,實現靶向給藥


  • 要研究外泌體,首先就必須獲得外泌體。目前外泌體分離方法主要有以下幾種:

    分離方法 原理 優勢 劣勢
    超速離心 利用差速離心的方法分別將細胞碎片、大的囊泡及其他的雜質去除,最后得到外泌體 最常用的外泌體純化手段,可分離到大小相近的囊泡顆粒。操作簡單,獲得的囊泡數量較多 對于血清血漿樣本,分離效率較低,純度不夠。操作費時,回收效率不穩定
    密度梯度離心 將超速離心與蔗糖密度梯度聯合使用,根據外泌體的密度特性來進行分離純化 得到的外泌體純度最高 周期長,操作繁瑣,且此方法對超離的時間要求非常高。
    色譜法 根據凝膠孔隙的孔徑大小與樣品分子尺寸的相對關系而對溶質進行分離的分析的方法 區分大的和小的囊泡,保持外泌體結構的完整性 一次處理一個樣本,耗費時間較多,需要特殊的設備,應用不廣泛
    超濾 由于外泌體是一個大小約幾十納米的囊狀小體,大于一般蛋白質,利用不同截留相對分子質量(MWCO)的超濾膜對樣品進行選擇性分離,便可獲得外泌體 簡單高效,且不影響外泌體的生物活性 從超濾膜上回收外泌體損失大,且在處理過程中外泌體結構遭到破壞
    多聚物沉淀 聚乙二醇(PEG)為常用的多聚物,可與疏水性蛋白和脂質分子結合共沉淀,進而利用此原理分離外泌體 操作簡單,快捷 純度和回收率低,雜蛋白較多(假陽性),顆粒大小不均一,產生難以去除的聚合物,機械力或者吐溫-20等化學添加物將會破壞外泌體
    免疫親和 外泌體表面有其特異性標記物(如CD63、CD9蛋白),用包被抗標記物抗體的磁珠與外泌體囊泡孵育后結合,即可將外泌體吸附并分離出來 特異性高、操作簡便、不影響外泌體形態完整 效率低,外泌體生物活性易受pH和鹽濃度影響,不利于下游實驗

    表2.外泌體分離方法的總結比較


           鑒于目前的外泌體提取方法的各自的優缺點,Aksomics結合現有的方法以及相關的資料,開發出新的外泌體分離方法,與現有的方法相比具有以下優點:

           1. 操作簡單,快捷,對于血清血漿樣本只需1.5-2h即可拿到外泌體

           2. 純度高:血液樣本中高豐度污染蛋白含量非常低(對于蛋白組學實驗特別重要)。