外泌體是一種由活細(xì)胞分泌到細(xì)胞外環(huán)境的小囊泡,是細(xì)胞間信息傳遞的重要載體。外泌體攜帶大量特異性的蛋白質(zhì)以及功能性的DNA、mRNAs、miRNAs等,在體內(nèi)參與細(xì)胞通訊、細(xì)胞遷移、促血管新生和抗腫瘤免疫等生理過程,與多種疾病的發(fā)生和進(jìn)程密切相關(guān)。外泌體的各個組分既可以當(dāng)成疾病診斷的標(biāo)志物,又可以作為疾病治療的特異性靶點(diǎn)。接下來會重點(diǎn)介紹外泌體各個組分的功能與研究方向。
大小:直徑約30~140 nm,比微泡??;
密度:密度約為1.13~1.19g/ml;
結(jié)構(gòu):雙層膜囊泡狀結(jié)構(gòu)小體;
數(shù)量:人體中大約有1014個,平均每個細(xì)胞產(chǎn)生1000~10000個;
細(xì)胞源:人體中幾乎所有類型的活細(xì)胞均能產(chǎn)生外泌體;
異質(zhì)性:同一種細(xì)胞分泌的外泌體,也會存在功能區(qū)別;
分布:外周血、尿液、唾液、乳汁、腹水、羊水等體液中;
外泌體產(chǎn)生于細(xì)胞中的多泡體。
外泌體microRNA是目前研究最為廣泛的小分子,因為相對于其他的DNA、lncRNA、tRNA等,外泌體miRNA最穩(wěn)定,可以調(diào)節(jié)多個靶基因表達(dá),而且miRNA也已經(jīng)被證實(shí)可作為診斷多種疾病的標(biāo)志物,可調(diào)節(jié)細(xì)胞分化、增殖、凋亡。
比如研究發(fā)現(xiàn)外泌體的miRNA分子是心臟結(jié)節(jié)病的標(biāo)志物【1】,外泌體miRNA全轉(zhuǎn)錄組測序鑒定多發(fā)性硬化癥分子標(biāo)志物【2】。2016年作者通過基因測序以及MTT試驗等,識別分離自卵巢癌細(xì)胞和卵巢癌相關(guān)成纖維細(xì)胞(CAF)和脂肪細(xì)胞(CAA)外泌體中的差異miRNA,發(fā)現(xiàn)外泌體miR21通過靶向APAF1促進(jìn)卵巢癌細(xì)胞產(chǎn)生耐藥性,證明了miRNA調(diào)節(jié)卵巢癌細(xì)胞基因表達(dá)的作用機(jī)制。【3】
圖1. 外泌體miR21通過抑制AFAP1影響卵巢癌細(xì)胞耐藥性
目前外泌體循環(huán)RNA(lncRNA)已經(jīng)成為早期癌癥檢測的有效分子標(biāo)志物,以及早期癌癥治療的有效治療靶點(diǎn)。2018年Molecular Cancer發(fā)表了一篇,作者通過分離早期胃癌患者和正常人的外泌體,首次通過lncRNA測序、外泌體lncRNA診斷能力分析等手段,篩選出外泌體lncRNA可以做為潛在的早期胃癌生物標(biāo)志物【4】。除此之外,2019年EBioMedicine期刊上,作者發(fā)表了一篇關(guān)于外泌體circPTGR1可以降低miR449a–MET相互作用,破壞腫瘤細(xì)胞穩(wěn)定性,有望可以作為肝癌的早期檢測的標(biāo)志物和治療靶點(diǎn)。【5】
圖2. 血漿外泌體lncUEGC1的AUC值較高【4】
外泌體tRNA是一種主動的調(diào)控因子,參與細(xì)胞增殖與細(xì)胞分化過程,在乳腺癌、肝癌、胸腺等疾病中特異性表達(dá),這種表達(dá)特異性與與許多疾病病理相關(guān)聯(lián),賦予tRNA更好的生物標(biāo)志物潛力。四川大學(xué)魏霞蔚課題組于《Molecular Cancer》雜志發(fā)表文章,通過小RNA測序技術(shù)和分析健康人血漿和肝癌患者的外泌體tsRNA(tRNA衍生的小RNA)的水平差異,發(fā)現(xiàn)了肝癌患者血漿外泌體中四種tsRNA(tRNA-ValTAC-3、tRNA-GlyTCC-5、tRNA-ValAAC-5和tRNA-GluCTC-5)水平顯著增加,揭示了血漿外泌體tsRNA可作為一種新型的腫瘤診斷分子標(biāo)志物,奠定了外泌體tsRNA在腫瘤診斷中的潛在價值。【6】
圖3. 腫瘤細(xì)胞的分泌外泌體中的tsRNA譜圖【6】
近年來許多文獻(xiàn)報道,前列腺癌細(xì)胞/肺癌細(xì)胞分泌的外泌體中富含多種蛋白質(zhì),促進(jìn)腫瘤細(xì)胞的生長,是早期腫瘤診斷的有效途徑。加利福利亞大學(xué)Robert Blelloch教授在《Cell》雜志,展示了外泌體PD-L1蛋白可以通過另一種機(jī)制抑制腫瘤增殖。作者通過比較兩種腫瘤細(xì)胞分泌PD-L1蛋白水平的差異,發(fā)現(xiàn)外泌體中PD-L1可以抑制腫瘤生長,以及抑制淋巴T細(xì)胞的活化,成為腫瘤發(fā)展的主要調(diào)控因子,且抑制作用具有長期性。【7】
圖4. 外泌體PD-L1抑制結(jié)直腸癌模型的腫瘤進(jìn)展【7】
除此之外,外泌體的脂類物質(zhì)也是目前比較火熱的研究對象,目前有很多研究表明,可以將脂類物質(zhì)作為前列腺癌和肺癌的診斷和治療的標(biāo)志物。
綜上所述,外泌體不僅可以作為診斷多種疾病的生物指標(biāo),也可以作為治療手段,未來有可能作為藥物的天然載體用于臨床治療,是液態(tài)活檢領(lǐng)域“三駕馬車”之一。
目前翌圣生物公司提供的細(xì)胞上清/血清血漿外泌體提取試劑盒(貨號:41201ES25和41202ES)可以快速從細(xì)胞培養(yǎng)上清中獲得大量完整的外泌體顆粒,適用于下游的細(xì)胞共培養(yǎng)、電鏡分析、Western Blot、熒光定量(qPCR)和高通量測序等應(yīng)用。除此之外,還提供了高效且方便的外泌體鑒定試劑盒(貨號:41203ES),適用于人、大鼠、小鼠外泌體的鑒定。
在進(jìn)行外泌體功能研究過程中,一般需要經(jīng)過外泌體提取、純化、鑒定、染色、測序等一系列的過程,提取的外泌體的量的多少,以及純度的高低是實(shí)驗成功與否的關(guān)鍵,下面將介紹一下外泌體提取過程中需要注意的細(xì)節(jié)。
1. 不同樣本提取外泌體參考體積?
2. 外泌體血液樣本提取需注意事項?
全血經(jīng)過長時間放置,冷凍、離心、會發(fā)生溶血現(xiàn)象,無法提取外泌體,必須做好血清血漿的分離,以去除血清外源的外泌體。
3.如何去除血清外源的外泌體。
a.將細(xì)胞培養(yǎng)用的血清通過1×105g超速離心10h,去除血清外泌體;b. 選擇無血清培養(yǎng)基進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)。
4.細(xì)胞上清外泌體提取試劑盒(貨號:41202)可以提取哪些樣本的外泌體?
細(xì)胞上清液、尿液(可直接提?。?、腦脊液(需處理后再提?。?。其他的組織液包括體液、唾液、卵泡液、精液等提取效率較低,建議客戶用專門的組織液提取試劑盒。
5.如何提取組織細(xì)胞外泌體?
無菌環(huán)境下將組織剪成小塊(越小越好),然后在無血清的培養(yǎng)基中培養(yǎng)12h;將培養(yǎng)液轉(zhuǎn)移至離心管中,于4℃以3000g離心20 min去除培養(yǎng)液中雜質(zhì)和細(xì)胞碎片,將上清液轉(zhuǎn)移至新的離心管中;先使用0.45μm濾器過濾上清液,接著使用0.2μm濾器過濾上清液,再按照說明書提取外泌體。
6.外泌體如何保存?
純化后的外泌體可于 4℃保存不超過一周,-80℃條件下可長期保存,避免反復(fù)凍融。
【1】Crouser E D, Hamzeh N Y, Maier L A, et al. Exosomal microRNA for detection of cardiac sarcoidosis[J]. American journal of respiratory and critical care medicine, 2017, 196(7): 931-934.
【2】Selmaj I , Cichalewska M , Namiecinska M , et al. Global exosome transcriptome profiling reveals biomarkers for multiple sclerosis[J]. Annals of Neurology, 2017, 81(5).
【3】Chi Lam Au Yeung, Ngai-Na Co1, Tetsushi Tsuruga1, et al. Exosomal transfer of stroma-derived miR21 confers paclitaxel resistance in ovarian cancer cells through targeting APAF1.NATURE COMMUNICATIONS. 2016.
【4】Ling-Yun Lin, Li Yang, Qiang Zeng, et al. Tumor-originated exosomal lncUEGC1 as a circulating biomarker for early-stage gastric cancer. Molecular Cancer (2018) 17:84.
【5】Wang G,Liu W,et al.Three isoforms of exosomal circPTGR1 promote hepatocellular carcinoma metastasis via the miR449a-MET pathway.EBioMedicine,2019.
【6】Zhu L, Li J, Gong Y, Wu Q, Tan S, Sun D, Xu X, Zuo Y, Zhao Y, WeiYQ, Wei XW, Peng Y. Exosomal tRNA-derived small RNA as a promising biomarker for cancer diagnosis. Mol Cancer. 2019 Apr 2;18(1):74.
【7】Poggio,M.,Hu,T.Y.,Pai,C.C.,Chu.B.,Belair,C.D.,Chang,A., Montabana,E.,Lang,U.E., Fu,Q., Fong, L., Blelloch, R.(2019).Suppression of Exosomal PD-L1 Induces Systemic Anti-tumor Immunity and Memory.Cell 177,414-427.
名稱 | 貨號 | 規(guī)格 | 價格(元) | |
外泌體提取 | HieffTM?Quick?exosome?isolation?kit for?Cell?Culture?Media)細(xì)胞培養(yǎng)上清外泌體快速抽提試劑盒HOT | 41201ES25/50 | 25 mL/50 mL | 2155.00/ 3855.00 |
41202ES30 | 30 mL | 2155.00 | ||
20201ES76 | 500T(100?mL) | 228.00
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外泌體鑒定(Western Blot) | 36231ES10 | 1盒(10塊) | 573.00 | |
外泌體標(biāo)記 | 40725ES10/25 | 10/25 mg | 488.00/988.00 | |
40757ES25 | 25 mg | 988.00 |
HB201118