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科普日谈丨揭“泌”——外泌体的纯化与鉴定

发布时间:2022-09-15    浏览量:0

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  2013年,3位外泌体领域的科学家荣获诺贝尔奖,以表彰他们在“细胞的囊泡运输调控机制”的研究成果。“外泌体”这一类细胞外囊泡也开始被众人知晓,那时估计没人能想到他们的发现会给未来科学界带来这样惊喜和改变。近几年,外泌体相关研究受到越来越多的关注,逐渐从小众走向大众,从科研界走向产业界。目前的外泌体相关研究主要还是集中于临床前研究和早期临床试验阶段,分离纯化及鉴定是外泌体相关基础研究和临床应用的第一步。今天就来和大家聊一聊如何搞定外泌体研究中的第一步也是这最关键的一步。  

  1、外泌体——理化性质  

  Physicochemical property  

  首先,我们先一起来了解一下外泌体的理化性质,外泌体分离纯化和鉴定的方式都是基于外泌体的理化性质进行。外泌体(Exosomes)是起源于胞内体直径为50-150 nm的一类细胞外囊泡,具有脂质双分子层,密度1.13-1.18 g/mL,含有细胞质蛋白、某些脂筏相互作用蛋白和核糖核酸等。

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  图1:细胞外囊泡与常见物质粒径大小的比较

  2、外泌体——分离纯化技术  

  Separation and purification technology  

  EVs的大小和理化性质与脂蛋白、蛋白质复合体和乳糜颗粒等均有不同程度的重叠,基于密度和大小的超速离心法、超滤法、排阻色谱法、微流控芯片技术及其它分离方法都存在各自的局限性。目前尚无公认的“金标准”,图2为目前外泌体常规分离纯化方式的简介与比较。2020年,ISEV委员会基于细胞外囊泡的分离和表征方法进行的全球调查结果表明,超速离心和密度梯度离心等分离方法仍然是最常用的方法。尺寸排除色谱的使用有所增加,约10%的研究者正在使用基于切向流和微流体的分离技术(图3)。

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图2:目前外泌体常规分离纯化方式的简介与比较

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图3:2020年ISEV委员会基于细胞外囊泡的分离方法进行的全球调查结果

  3、外泌体——表征技术 

  Characterization technique  

  关于外泌体的表征技术主要是依据国际囊泡协会(ISEV)规定的EV研究最小实验要求以及中国研究型医院学会发布的《人间充质干细胞来源的小细胞外囊泡团体标准》,最主要的目的是确保研究对象确实存在EVs,并且确定实验现象主要贡献来自于EVs组分。2020年,ISEV委员会基于细胞外囊泡的分离和表征方法进行的全球调查结果表明,国内外研究者多采用透射电镜、蛋白质印迹、单颗粒分析技术以及蛋白浓度测定对外泌体进行综合表征(图4)。

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图4:2020年ISEV委员会基于细胞外囊泡的鉴定方法进行的全球调查结果
  综上所述,外泌体的分离纯化和鉴定不能一概而论,而是应该是根据样本形式(样本来源、样本体积、潜在的杂质类型)和下游的应用,并且综合考虑得率、纯度、成本和时间,灵活选择一种或多种方法,以量体裁衣的方式进行。齐鲁细胞基于标准化细胞培养条件,建立了完善的外泌体分离纯化及检测鉴定平台,处理通量高、分离时间短、杂质去除率高。透射电子显微镜、蛋白标志物检测以及纳米流式检测结果显示,外泌体产品产量和纯度均处于国际领先水平。

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图5:先进的外泌体制备与检测鉴定平台

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图6:MSC-Exo的检测鉴定结果