外泌體（Exosomes）的特殊性與研究性潛能展望

       Why do so many scientists devote themselves to exosomes？

 

 

（Exosome，Gif動(dòng)畫）

 

       相信投身科研的你最近肯定看到過一個(gè)小身影，個(gè)頭不大，卻剛等Nature沒有多久，又上了Science！它是就是外泌體（Exosomes）！不禁有人問了，它到底有多火？

 

       根據(jù)2019年度中標(biāo)國自然基金項(xiàng)目顯示，外泌體相關(guān)項(xiàng)目多達(dá)近500項(xiàng)，高居Top榜前列。

 

 

       之所以熱度如此高，是因?yàn)橥饷隗w在生物學(xué)過程中扮演著重要角色，以及它作為疾病診斷與治療的特殊功能。外泌體在國自然基金中一般存在有兩種研究方向，一種是作為基因和藥物遞送的載體，一種是促進(jìn)疾病進(jìn)程的因素和疾病的生物標(biāo)志物和預(yù)后因子來研究。

 

       話不多說，讓我們進(jìn)入正題，外泌體：

 

 

       細(xì)胞外囊泡（extracellular vesicles，EVs）是廣泛存在的細(xì)胞外膜泡結(jié)構(gòu)，從原核生物到真核生物都有，細(xì)胞外囊泡可分為Ectosomes（核外粒體,胞外體）和 Exosomes（外泌體）。

 

       Ectosomes是由質(zhì)膜直接向外出芽產(chǎn)生的囊泡，其會產(chǎn)生直徑約50 nm至1 000nm的微囊泡（microvesicles）、微粒（microparticles）和大囊泡（large vesicles）。

       Exosomes是由細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)涵體通過胞吐作用釋放到胞外形成的，直徑范圍約為50至160 nm（平均約為100 nm）。含有細(xì)胞眾多成分，包括DNA、RNA、脂類、代謝產(chǎn)物、胞漿和膜表面蛋白。

 

 

外泌體：人體內(nèi)具有多效功能的細(xì)胞間轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)

 

       外泌體的形成與鑒定：

 

       首先，細(xì)胞膜內(nèi)陷形成一個(gè)杯狀結(jié)構(gòu)，包括細(xì)胞表面蛋白和與細(xì)胞外環(huán)境相關(guān)的可溶性蛋白，導(dǎo)致早期胞內(nèi)體(early-sorting endosome，ESE)的從頭形成，或者是杯狀結(jié)構(gòu)直接和已經(jīng)存在的ESEs融合；trans-高爾基體和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)也能協(xié)助形成ESEs。ESE成熟后形成晚期胞內(nèi)體(late-sorting endosomes ，LSEs)，最終形成MVBs(也稱為多囊內(nèi)小體)。MVBs是通過endosome限制膜向內(nèi)凹(即質(zhì)膜雙凹)形成的，這一過程導(dǎo)致MVBs含有多個(gè)ILVs。MVB可以與溶酶體或自噬體融合，最終降解或與質(zhì)膜融合釋放作為外泌體的ILVs。

 

       外泌體表面蛋白包括四聚體蛋白、整合蛋白、免疫調(diào)節(jié)蛋白等。外泌體可以包含不同類型的細(xì)胞表面蛋白、細(xì)胞內(nèi)蛋白、RNA、DNA、氨基酸和代謝物。

 

 

       外泌體的異質(zhì)性：

 

       外泌體是一個(gè)高度異質(zhì)性的群體，具有獨(dú)特的誘導(dǎo)復(fù)雜生物學(xué)反應(yīng)的能力。外泌體的異質(zhì)性可以根據(jù)其大小、含量(載物)、對受體細(xì)胞的功能影響以及細(xì)胞來源來概念化。這些特征的不同組合導(dǎo)致了外泌體的復(fù)雜異質(zhì)性。（規(guī)格異質(zhì)性、內(nèi)容異質(zhì)性、功能異質(zhì)性、來源異質(zhì)性）

 

 

 

       外泌體的功能：

 

       外泌體可能作為細(xì)胞之間物質(zhì)和信號通訊的途徑，不同的細(xì)胞通過分泌攜帶不同組分的外泌體實(shí)現(xiàn)細(xì)胞間通訊，這些外泌體被受體細(xì)胞吸收，通過物質(zhì)交換或釋放內(nèi)含物實(shí)現(xiàn)物質(zhì)和信號的交流。

 

 

       外泌體可以通過不同的機(jī)制直接進(jìn)入細(xì)胞(紅色)。外泌體由細(xì)胞通過內(nèi)吞作用過程從頭生成(藍(lán)色)。外泌體不斷地被細(xì)胞產(chǎn)生和吸收。它們可能是新生成的外泌體和消耗的外泌體的混合物(紅色和藍(lán)色)。目前尚不清楚內(nèi)生性產(chǎn)生或消耗的外泌體是一起釋放還是單獨(dú)釋放。

 

       外泌體與生殖發(fā)育，抗病毒：

 

       人類的生殖，妊娠和胚胎發(fā)育需要精確，微調(diào)和動(dòng)態(tài)的細(xì)胞間通訊。精液，羊水，血液和母乳均含有具有特定功能的外泌體：

 

       精漿來源的外泌體與生殖器免疫有關(guān)，還有助于阻斷HIV的感染；胎盤滋養(yǎng)細(xì)胞來源的外泌體可將一類miRNA輸送至非胎盤細(xì)胞，促進(jìn)自噬和病毒防御機(jī)能；母乳來源的外泌體也對嬰兒的免疫系統(tǒng)有幫助。

 

 

       外泌體與免疫系統(tǒng)：

 

       不同的細(xì)胞來源的外泌體，包括免疫細(xì)胞(B細(xì)胞和樹突狀細(xì)胞)、癌細(xì)胞、上皮細(xì)胞和間充質(zhì)細(xì)胞，釋放出帶有載體的外泌體，可影響先天免疫系統(tǒng)和適應(yīng)性免疫系統(tǒng)中受體細(xì)胞的增殖和各自的活性。CD4+和CD8+ T細(xì)胞可直接或間接地受到外泌體的影響，刺激或抑制其增殖和功能。

 

 

       外泌體與代謝性和心血管疾病：

 

       外泌體可以通過攜帶miRNA或代謝物分子在代謝性疾病和心血管疾病的發(fā)生發(fā)展過程中起作用。體外培養(yǎng)心血管疾病的細(xì)胞收集的外泌體與疾病相關(guān)的代謝適應(yīng)有關(guān)；體外培養(yǎng)的間充質(zhì)干細(xì)胞和胚胎干細(xì)胞的外泌體具有保護(hù)心血管的作用。這些發(fā)現(xiàn)表明不同來源的外泌體可以通過傳遞miRNA，蛋白等物質(zhì)改變受體細(xì)胞的代謝狀態(tài)。

 

       外泌體與神經(jīng)退行性疾�。�

 

       外泌體可能促進(jìn)或限制大腦中未折疊和異常折疊的蛋白質(zhì)的聚集。AD病人腦脊液外泌體中均可檢測到Tau和Aβ蛋白。類似的現(xiàn)象也在PD和ALS疾病中發(fā)現(xiàn)。PD病人腦脊液外泌體可檢測到α-synuclein，ALS病人外泌體中也可以檢測到SOD1或TDP-43。

 

       外泌體與疾病診斷（應(yīng)用潛能）：

 

       外泌體生成機(jī)制表明，通過分析外泌體的組分，可以幫助識別其來源的細(xì)胞類型。這一特性已被應(yīng)用于開發(fā)心血管疾病，中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病和腫瘤的分子診斷方法，也在肝腎肺相關(guān)疾病中進(jìn)行研發(fā)測試。

 

       miRNA因在機(jī)體內(nèi)起著調(diào)節(jié)作用被認(rèn)為有診斷的生物標(biāo)志物的潛力，外泌體miRNA富集的變化可反映生理病理的改變。腫瘤特異性循環(huán)外泌體miRNA已被開發(fā)為肺癌的早期診斷生物標(biāo)記。據(jù)報(bào)道，miR-23b-3p，miR-10b-5p和miR-21-5p是非小細(xì)胞肺癌（NSCLC）患者有希望的預(yù)后生物標(biāo)志物。

 

       外泌體與疾病治療（應(yīng)用潛能）：

 

       外泌體由于其表面具有多種粘附蛋白已經(jīng)成為基因治療的潛在載體，納米尺寸和柔韌性使它們能夠跨越主要的生物屏障，如血腦屏障（BBB）等。

 

       與脂質(zhì)體制劑相反，外泌體是天然存在的分泌性膜囊泡，毒性較低，從它們在體內(nèi)普遍存在可以推斷出其在體內(nèi)的耐受性很好。另外，外泌體固有的歸巢能力暗示了它們在藥物遞送中的潛在效用。例如，源自黑色素瘤的外泌體優(yōu)先進(jìn)入前哨淋巴結(jié)，這種歸巢能力可以用作藥物的靶向遞送。

 

 

* 參考文獻(xiàn)：http://dx.doi.org/10.1126/science.aau6977

 

       外泌體特殊的生成途徑，復(fù)雜的來源渠道決定了我們認(rèn)識和利用外泌體的道路還很漫長，但這些都是值得去深入探究的問題。那么如何進(jìn)行開展外泌體研究呢？我想您肯定需要下面這些工具：

 

       1.分離純化提取工具：

 

樣品類型	分離純化提取產(chǎn)品
血清/血漿、尿液 細(xì)胞培養(yǎng)基、唾液等	外泌體分離純化試劑盒
	外泌體RNA提取試劑盒
	外泌體RNA+cfRNA提取試劑盒
	外泌體清除試劑盒

 

 

 

       2.外泌體標(biāo)志物研究抗體：

 

       * 如上僅為部分展示，更多外泌體抗體，歡迎垂詢艾美捷科技

 

       3.外泌體標(biāo)準(zhǔn)品（凍干粉）：

 

來源	分類
細(xì)胞培養(yǎng)上清液	【細(xì)胞】 A549，B16F10，BLCL21，BPH-1，COLO1，DAUD1，HCT116，K-562，MM1，PC3，SK-N-SH，U87 MG
人類體液	血漿，血清，唾液，尿液

 

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