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外泌体提取和鉴定
外泌体是指包含了复杂 RNA 和蛋白质的小膜泡(30 - 150 nm),现今,其特指直径在40 – 100 nm的盘状囊泡。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。
1)提取方法
① 超速离心法:超速离心法是外泌体提取中最早建立并使用的一种方法。这种方法原理就是通过外泌体与其他细胞器的沉降系数不同,将细胞、细胞碎片以及其他细胞器等,分离出去,从而得到纯净的外泌体。
② 密度梯度离心法:这是一种普通超速离心法与密度梯度离心法结合的方法。由于外泌体的密度范围是1.13 g/ml-1.21 g/ml,可以使用梯度介质去除非囊泡颗粒。最开始使用的梯度介质为蔗糖,所以又称蔗糖密度梯度超速离心,在后来经过方法的不断改进,可以使用碘克沙醇作为新的一种高效介质。相比于普通的超速离心法,它可以通过使用蔗糖等介质更好的去除样品中大的蛋白质集体等杂质,从而得到更加纯净的外泌体。
③ 聚合物沉降法:这种方法是通过高分子的疏水聚合物,如聚乙二醇(PEG),它可以改变外泌体的溶解性和分散性,使其能够在比较低的离心力下沉降出来。其原理可能与竞争性结合游离水分子和PEG本身形成的网状结构有关。这种方法的优点就是操作起来比较简单,不需要超速离心机,得到的外泌体数量较多,也适合大剂量的样品处理。
④ 超滤法:这种方法是将溶剂及小分子物质过滤到膜的另一侧,而将相对大分子物质截留在超滤膜上,以达到分离的目的。外泌体直径范围40~200 nm,我们用超滤膜经过长时间的低速离心就可以分离样本中的外泌体。
2)外泌体鉴定
① 透射电镜:双层囊膜结构是外泌体重要标志之一,但普通光学显微镜难以观察到此种亚显微结构。而透射电子显微镜 (Transmission electron microscope,TEM) 分辨率可达0.1 ~ 0.2 nm,可将被观察物体放大至数百万倍,非常适合进行外泌体双层囊膜超微结构观测。
② 纳米颗粒示踪:透射电镜观察能够确认外泌体的形态学特征,但无法体现样本中所有外泌体颗粒的粒径分布情况及整体浓度;流式细胞仪可测定的粒径大小为150 nm以上,并不适合检测游离的外泌体颗粒。Nanosight平台的纳米颗粒追踪分析(Nanoparticle Tracking Analysis,NTA)技术,快速、精准地分析外泌体粒径分布浓度,为外泌体存在提供有力证据。
③ Western blot:Western blot是通过抗原抗体特异性结合的原理,对外泌体标志蛋白进行检测,从蛋白质层面对外泌体进行鉴定。常用的外泌体标志蛋白包括CD81、CD63、TSG101及Alix等。
④ PKH染色:外泌体标记检测亲脂性染料:PKH-67(Green)/PKH-26(Red),染料可以稳定的与细胞膜脂质区结合并发出荧光,主要用于细胞体外标记、体外细胞增殖研究以及体内外的细胞失踪研究。