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北京西美杰科技有限公司
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exosomes分離純化|EXO
2015-12-14 閱讀(1540)
Exosomes分離純化|EXO
外泌體（Exosome）發(fā)現(xiàn)于1986年，是一種直徑約30~100nm的雙層膜囊泡狀結(jié)構(gòu)小體，可由機(jī)體內(nèi)多種細(xì)胞如免疫細(xì)胞、干細(xì)胞、心血管細(xì)胞、網(wǎng)織紅細(xì)胞、血小板、神經(jīng)細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞等主動(dòng)分泌產(chǎn)生，廣泛分布于外周血、尿液、唾液、乳汁、腹水、羊水等體液中。
外泌體（Exosome）攜帶大量特異性的蛋白質(zhì)（如細(xì)胞因子、生長(zhǎng)因子）以及功能性的mRNAs、miRNAs等生物活性物質(zhì)，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(guò)程，與多種疾病的發(fā)生和進(jìn)程密切相關(guān)[1] [2]。由于外泌體的特殊結(jié)構(gòu)和功能，使得它具有潛在的應(yīng)用價(jià)值，一方面可以作為診斷多種疾病的生物指標(biāo)，另一方面也可以作為治療手段，未來(lái)有可能作為藥物的天然載體用于臨床治療。
外泌體（Exosome）的分離純化一直是科研工作者關(guān)注的問(wèn)題，獲得高純度的外泌體（Exosome）對(duì)后續(xù)的研究至關(guān)重要。據(jù)了解，目前人們多采用超速離心、免疫磁珠、超濾、沉淀或試劑盒等方法實(shí)現(xiàn)外泌體（Exosome）的提取分離：
1、超速離心法（差速離心）
超離法是zui常用的外泌體（Exosome）純化手段，采用低速離心、高速離心交替進(jìn)行（如圖所示），可分離到大小相近的囊泡顆粒。超離法因操作簡(jiǎn)單，獲得的囊泡數(shù)量較多而廣受歡迎，但過(guò)程比較費(fèi)時(shí)，且回收率不穩(wěn)定（可能與轉(zhuǎn)子類型有關(guān)），純度也受到質(zhì)疑；此外，重復(fù)離心操作還有可能對(duì)囊泡造成損害，從而降低其質(zhì)量[3]。
2、密度梯度離心
在超速離心力作用下，使蔗糖溶液形成從低到高連續(xù)分布的密度階層，是一種區(qū)帶分離法。通過(guò)密度梯度離心，樣品中的外泌體將在1.13-1.19g/ml的密度范圍富集。此法獲得的外泌體（Exosome）純度較高，但步驟繁瑣，耗時(shí)。
3、超濾離心[4]
由于外泌體（Exosome）是一個(gè)大小約幾十納米的囊狀小體，大于一般蛋白質(zhì)，利用不同截留相對(duì)分子質(zhì)量(MWCO)的超濾膜對(duì)樣品進(jìn)行選擇性分離，便可獲得外泌體。超濾離心法簡(jiǎn)單，且不影響外泌體的生物活性，是提取細(xì)胞外泌體（Exosome）的一種新方法。
4、磁珠免疫法
外泌體（Exosome）表面有其特異性標(biāo)記物（如CD63、CD9蛋白）[5]，用包被抗標(biāo)記物抗體的磁珠與外泌體囊泡孵育后結(jié)合，即可將外泌體吸附并分離出來(lái)。磁珠法具有特異性高、操作簡(jiǎn)便、不影響外泌體形態(tài)完整等優(yōu)點(diǎn)，但是效率低，外泌體（Exosome）生物活性易受pH和鹽濃度影響，不利于下游實(shí)驗(yàn)，難以廣泛普及。
5、PEG-base沉淀法
聚乙二醇（PEG）可與疏水性蛋白和脂質(zhì)分子結(jié)合共沉淀，早先應(yīng)用于從血清等樣本中收集病毒，現(xiàn)在也被用來(lái)沉淀外泌體，其原理可能與競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合游離水分子有關(guān)。利用PEG沉淀外泌體存在不少問(wèn)題：比如純度和回收率低，雜蛋白較多（假陽(yáng)性），顆粒大小不均一，產(chǎn)生難以去除的聚合物，機(jī)械力或者吐溫-20等化學(xué)添加物將會(huì)破壞外泌體等，因此發(fā)表文章時(shí)易受質(zhì)疑。
6、試劑盒提取
近幾年來(lái)，市場(chǎng)上已出現(xiàn)各種商業(yè)化的外泌體提取試劑盒，有的是通過(guò)特殊設(shè)計(jì)的過(guò)濾器過(guò)濾掉雜質(zhì)成分，有的則采用空間排阻色譜法(SEC)進(jìn)行分離純化，也有的則利用化合物沉淀將法外泌體沉淀出來(lái)。這些試劑盒不需要特殊設(shè)備，隨著產(chǎn)品不斷更新?lián)Q代，提取效率和純化效果逐漸提高，因而逐漸取代超速離心法并推廣開來(lái)。有些試劑盒操作簡(jiǎn)便，不用超速離心，同時(shí)可獲得高純度和高回收率的外泌體——如101bio開發(fā)的系列試劑盒，可分別針對(duì)尿液、血液、細(xì)胞上清液等多種樣品進(jìn)行提取[6] [7]，并可進(jìn)一步從外泌體中獲得想要的蛋白質(zhì)或者RNA分子，方便快速，因而受到大多數(shù)人的歡迎，并發(fā)表了不少高質(zhì)量的文章！
然而，市場(chǎng)上各類產(chǎn)品純化效果良莠不齊，目前仍沒(méi)有的方法或試劑盒能滿足所有要求，從各類樣品中分離到理想的外泌體。
參考文獻(xiàn)：
[1] 盧婉, 楊人強(qiáng), 王伶. 外泌體的研究進(jìn)展[J]. 生命的化學(xué), 2013, 04期(04).
[2] Taixue An et al. Exosomes serve as tumour markers for personalized diagnostics owing to their important role in cancer metastasis[J]. Journal of Extracellular Vesicles 2015, 4: 27522.
- http://dx.doi.org/10.3402/jev.v4.27522.
[3] Richard J. Lobb et al. Optimized exosome isolation protocol for cell culture supernatant and human plasma[J]. Journal of Extracellular Vesicles 2015, 4: 27031.
- http://dx.doi.org/10.3402/jev.v4.27031.
[4] 胡國(guó)文,李青,牛鑫等. 旋轉(zhuǎn)超濾：一種提取細(xì)胞外泌體的新方法[J]. 第二軍醫(yī)大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 35(6): 598-602.
[5] Zhang et al. Exosomes in cancer: small particle, big player[J]. Journal of Hematology & Oncology, 2015, 8:83. doi:10.1186/s13045-015-0181-x.
[6] Korbelik M et al. Ceramide and Sphingosine-1-Phosphate/Sphingosine act as Photodynamic Therapy-Elicited Damage-Associated Molecular Patterns: Release from Cells and Impact on Tumor-Associated Macrophages. Janal Bioanal Tech. S1:009. doi: 10.4172/2155-9872.S1-009.
[7]Chen L., Chen R., Brigstock D. MicroRNA profiling of circulating exosomes during experimental liver fibrosis.Hepatology. AASLD abstract, 2014 Oct. (Presidential Honored Distinct Abstract).
