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【收藏】外泌体提取方法汇总

发布日期:2018/10/19 11:09:41

外泌体是指包含了复杂 RNA 和蛋白质的小膜泡 (30-150nm),现今,其特指直径在40-100nm的盘状囊泡。其主要来源于细胞内内溶酶体微粒内陷形成的多囊泡体,经多囊泡体外膜与细胞膜融合后释放到胞外基质中。现已证实可以分泌外泌体的细胞有:肥大细胞、淋巴细胞、树突状细胞、肿瘤细胞、间充质干细胞等。



       外泌体在免疫中抗原呈递、肿瘤的生长与迁移、组织损伤的修复等生理病理上起着重要的作用。同时,不同细胞分泌的外泌体具有不用的组成成分和功能,可作为疾病诊断的生物标志物。

1983年,外泌体首次于绵羊网织红细胞中被发现, 1987年Johnstone将其命名为“exosome”。多种细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体。其主要来源于细胞内溶酶体微粒内陷形成的多囊泡体,经多囊泡体外膜与细胞膜融合后释放到胞外基质中 。

所有培养的细胞类型均可分泌外泌体,且外泌体天然存在于体液中,包括血液、唾液、尿液、脑脊液和乳汁中。 有关他们分泌和摄取及其组成、“运载物”和相应功能的精确分子机制刚刚开始研究。 外泌体目前被视为特异性分泌的膜泡,参与细胞间通讯,对外泌体的研究兴趣日益增长,无论是研究其功能还是了解如何将其用于微创诊断的开发。

外泌体携带大量特异性的蛋白质(如细胞因子、生长因子)以及功能性的mRNAs、miRNAs等生物活性物质,在体内参与细胞通讯、细胞迁移、促血管新生和抗肿瘤免疫等生理过程,与多种疾病的发生和进程密切相关。由于外泌体的特殊结构和功能,使得它具有潜在的应用价值,一方面可以作为诊断多种疾病的生物指标,另一方面也可以作为治疗手段,未来有可能作为药物的天然载体用于临床治疗。  

外泌体的分离纯化一直是科研工作者关注的问题,获得高纯度的外泌体对后续的研究至关重要。据了解,目前人们多采用超速离心、免疫磁珠、超滤、沉淀或试剂盒等方法实现外泌体的提取分离:

 

 

 

1. 超速离心法(差速离心)

超离法是最常用的外泌体纯化手段,采用低速离心、高速离心交替进行(如图所示),可分离到大小相近的囊泡颗粒。超离法因操作简单,获得的囊泡数量较多而广受?欢迎,但过程比较费时,且回收率不稳定(可能与转子类型有关),纯度也受到质疑;此外,重复离心操作还有可能对囊泡造成损害,从而降低其质量。



2. 密度梯度离心

在超速离心力作用下,使蔗糖溶液形成从低到高连续分布的密度阶层,是一种区带分离法。通过密度梯度离心,样品中的外泌体将在1.13-1.19g/ml的密度范围富集。此法获得的外泌体纯度较高,但步骤繁琐,耗时。


3. 超滤离心

由于外泌体是一个大小约几十纳米的囊状小体,大于一般蛋白质,利用不同截留相对分子质量(MWCO)的超滤膜对样品进行选择性分离,便可获得外泌体。超滤离心法简单高效,且不影响外泌体的生物活性,但同样存在纯度不高的问题。


 4. 磁珠免疫法

外泌体表面有其特异性标记物(如CD63、CD9蛋白),用包被抗标记物抗体的磁珠与外泌体囊泡孵育后结合,即可将外泌体吸附并分离出来。磁珠法具有特异性高、操作简便、不影响外泌体形态完整等优点,但是效率低,外泌体生物活性易受pH和盐浓度影响,不利于下游实验,难以广泛普及。



 

5. PEG-base沉淀法

聚乙二醇(PEG)可与疏水性蛋白和脂质分子结合共沉淀,早先应用于从血清等样本中收集病毒,现在也被用来沉淀外泌体,其原理可能与竞争性结合游离水分子有关。利用PEG沉淀外泌体存在不少问题:比如纯度和回收率低,杂蛋白较多(假阳性),颗粒大小不均一,产生难以去除的聚合物,机械力或者吐温-20等化学添加物将会破坏外泌体等,因此发表文章时易受质疑。

 

6. 色谱法

这种方法分离到的外泌体在 电镜下大小均 一, 但是需要特殊的设备 , 应用不广泛 。


7. 试剂盒提取

近几年来,市场上已出现各种商业化的外泌体提取试剂盒,有的是通过特殊设计的过滤器过滤掉杂质成分,有的则采用空间排阻色谱法(SEC)进行分离纯化,也有的则利用化合物沉淀将法外泌体沉淀出来。这些试剂盒不需要特殊设备,随着产品不断更新换代,提取效率和纯化效果逐渐提高,因而逐渐取代超速离心法并推广开来。有些试剂盒操作简便,不用超速离心,同时可获得高纯度和高回收率的外泌体——如新西兰IZON开发的系列的外泌体排阻剂,可分别针对尿液、血液、细胞上清液等多种样品进行提取,并可进一步从外泌体中获得想要的蛋白质或者RNA分子,方便快速,因而受到大多数人的欢迎,并发表了不少高质量的文章!(比如世界多家著名研究机构,如剑桥大学、哈佛医学院、波士顿大学、阿姆斯特丹大学,以及国内清华大学、中科院上海生命院、复旦大学、上海交通大学、浙江大学等。)


然而,市场上各类产品纯化效果良莠不齐,目前仍没有绝对的方法或试剂盒能满足所有要求,从各类样品中分离到理想的外泌体。


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