此前，小 M 已經給大家介紹過外泌體了，它是由細胞分泌的包含 RNA 和蛋白質的小囊泡，廣泛存在于血液、唾液、尿液及乳汁等體液中，具有細胞信使功能，參與細胞通訊。

 

外泌體是目前為止定義最為明確的細胞外囊泡 (Extracellular Vesicles, EVs)，其生成過程、釋放途徑、大小及功能區別于微囊泡 (Microvesicles) 和凋亡小體 (Apoptosis bodies)。

 

表 1. 外泌體、微囊泡和凋亡小體的區別

 

外泌體最早于 1983 年發現于體外培養的綿羊紅細胞上清液中；2013 年，三位國際科學家因 “發現并闡釋細胞囊泡運輸系統及其調控機制”，獲得諾貝爾生理學或醫學獎。 

 

近幾年，外泌體更是成為科研寵兒，幾乎所有疾病領域都有它的身影：由于其廣泛存在于各種體液中，便于獲取和檢測，具有疾病診斷和預后檢測的應用潛力；當外泌體與靶向蛋白等一起進行基因工程編輯，是優選的治療藥物的遞送方案 (生物相容性更好，低免疫原性)。

 

今年 6 月 4 日，Nature biomedical engineering 報道了程柯教授團隊 Exosomes decorated with a recombinant SARS-CoV-2 receptor-binding domain as an inhalable COVID-19 vaccine 一文。該文介紹了構建的 SARS-CoV-2 的 RBD 抗原修飾的人源肺球細胞外泌體，作為可霧化吸入的 COVID-19 疫苗 (RBD-Exo 疫苗)，RBD-Exo 疫苗經凍干后在室溫下穩定 3 個月以上。并且由于外泌體的強同源靶向能力，RBD-Exo 疫苗被霧化吸入后在呼吸道及肺組織表現出更長駐留時間，在動物實驗中，兩劑 RBD-Exo 疫苗可減弱重癥肺炎，并減少 SARS-CoV-2 活病毒感染后的炎癥浸潤。

 

圖 2. RBD-Exo 疫苗制備示意圖^[2]

通過吸入進入肺部。RBD-Exo 誘導倉鼠產生抗 SARS-CoV-2 感染的 RBD 特異性 IgA 和 IgG 抗體，產生黏膜免疫和全身免疫。

總之，外泌體研究正如火如荼，想要研究好外泌體，首要任務就是獲得高純度的外泌體，小 M 帶大家一起看下常見的提取方法及各自優缺點吧~

 

表 2. 不同外泌體提取方法優缺點

 

■ 外泌體提取試劑盒，讓高純度外泌體獲得更 Easy!

 

圖 3. 外泌體提取步驟

 

 以上方法都可以對外泌體進行富集和純化，大家可以根據需求選擇合適的提取方法，總有一款適合你哦~ 

獲得外泌體之后，如何對其進行鑒定又是一個困擾研究者的問題。國際細胞外囊泡學會 (ISEV) 在 2014 年提議，對于分離獲得的外泌體需要從三個層面進行鑒定：

■ WB 檢測外泌體標志蛋白表達情況

外泌體膜上富含參與外泌體運輸的跨膜蛋白家族 (CD63/CD81/CD9)、熱休克蛋白家族 (HSP60/HSP70/HSPA5/CCT2/HSP90) 和一些細胞特異性蛋白。其中 CD63/ TSG101 是最常用到的外泌體標志物。

 

■ TEM 鑒定外泌體形態

電鏡具有較高的分辨率，可以直接觀察到樣品中外泌體的形態。

 

■ NTA 檢測外泌體粒徑及濃度

TEM 可以觀察外泌體的形態學特征，但無法體現樣本中所有外泌體的粒徑分布情況及整體濃度。NTA (Nanoparticle Tracking Analysis) 技術可快速精準地分析外泌體的粒徑分布及濃度，為外泌體鑒定提供有力證據。

 

上實例！

Muyu Yu 等人在研究經阿伐他汀預處理后的骨髓間充質干細胞 (BMSC) 外泌體是否具有促血管生成能力時，對 BMSC 來源的外泌體進行了鑒定，如圖 4 所示：透射電鏡觀察到各組外泌體典型的球形、膜狀結構。WB 分析顯示，分離的顆粒中均檢測到外泌體標志蛋白 TSG101 和 CD81。NTA 結果表明，Exos 和 ATV-Exos 均在大約 80-120 nm 處顯示單峰。

 

圖 4. BMSC 來源的外泌體的鑒定^[3]

 

 

■ 對外泌體的標記示蹤

在對外泌體的探索中，對分離的外泌體進行體外標記或活體示蹤，更助于對外泌體的功能進行進一步的研究。目前對于外泌體的標記和鑒定方法較多，主要包括親脂性染料和膜滲透型化合物等。

 

01 親脂類染料示蹤

親脂類染料 (DiO, DiI, DiD, DiR) 可以很好的對外泌體進行標記，也是外泌體研究中的常用染料 。

 

體外示蹤：如下圖 5，Exos 和 ATV-Exos 外泌體用 PKH26 紅色熒光標記，細胞骨架和細胞核分別用鬼筆環肽和 DAPI 標記，激光共聚焦顯微鏡掃描結果表明：PKH26 標記的外泌體 (紅) 定位于 HUVEC 細胞核周區域，證實了外泌體被內化。

 

圖 5. HUVEC 對 Exos 和 ATV-Exos 的攝取驗證^[3]

  

體內示蹤：

圖 6. DIR 標記 4T1 外泌體在小鼠乳腺中的體內成像圖^[4]

向有 4T1 腫瘤的Balb/c小鼠靜脈注射4T1外泌體。外泌體用親脂性熒光探針 DIR 標記；在每幅圖像的右側給出了亮度效率的刻度。

 02 膜滲透型化合物示蹤

膜滲透型化合物 CFSE 也是一種親脂類熒光染料，可被動擴散進入細胞。其本身無顏色，進入細胞后脫去醋酸鹽基團，生成羧基熒光素琥珀酰亞胺酯 (綠色熒光)，也常用來對外泌體進行有效示蹤。

 

圖 7. CFSE 標記胚胎組織外泌體共聚焦圖像^[5]

看了這么多，相信大家對外泌體有了更深的認識。MCE 現已推出外泌體相關產品，心動不如行動，來 MCE 官網查詢具體的產品信息吧！ 

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參考文獻

1. Naveed Akbar, Valerio Azzimato, Robin P Choudhury, Myriam Aouadi, et al. Extracellular vesicles in metabolic disease. Diabetologia. 2019 Dec;62(12): 2179-2187.

2. Zhenzhen Wang, Kristen D Popowski, et al. Exosomes decorated with a recombinant SARS-CoV-2 receptor-binding domain as an inhalable COVID-19 vaccine. Nat Biomed Eng. 2022 Jul 4

 

3. Muyu Yu, Wei Liu, Junxian Li, et al. Exosomes derived from atorvastatin-pretreated MSC accelerate diabetic wound repair by enhancing angiogenesis via AKT/eNOS pathway. Stem Cell Res Ther. 2020 Aug 12;11(1):350.

 

4. Tyson Smyth, Max Kullberg, et al. Biodistribution and delivery efficiency of unmodified tumor-derived exosomes. J Control Release. 2015 Feb 10; 199: 145-55.

 

5. Samantha Sheller-Miller, Jayshil Trivedi, et al. Exosomes Cause Preterm Birth in Mice: Evidence for Paracrine Signaling in Pregnancy. Sci Rep. 2019 Jan 24;9(1):608