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科普日常 | 揭“泌”-外泌体的小动物水平实验

发布时间:2022-11-22    浏览量:0

外泌体

外泌体是由细胞释放到胞外基质的膜性小囊泡,它广泛存在于体液和细胞上清中,作为机体的一部分,外泌体时刻与机体内组织、细胞和分子维持紧密联系,进行相互作用,参与细胞通讯和迁移、血管生成、细胞生长等过程。目前外泌体相关研究逐渐从小众走向大众,从科研界走向产业界,在生命科学和医学领域的受到越来越多的关注。如果说外泌体的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,那么如何确保外泌体的安全性和有效性,是打通外泌体临床应用的“最后一公里”。基于小动物和人类生理结构和基因编码蛋白的相似性,小动物实验的开展为探索EVs在活体内的生物学行为提供了重要平台。今天就来和大家聊一聊外泌体小动物水平实验需要考虑的几点问题。

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图1、小鼠和人体器官分布示意图


·动物模型的选择·

实验动物诸如小鼠、大鼠、兔、猪、猫、狗和猴等,不仅在遗传组成上与人类高度同源,而且具有和人类相似的器官和系统,并以大致相同的方式完成其生理功能,同时还会患与人类疾病类似的各种疾病。目前外泌体实验动物多选用小鼠,包括裸鼠、C57BL/6小鼠或Balb/c小鼠,通过造模进行实验研究。近几年来,学者们在小动物水平研究了外泌体的体内循环时间、组织分布、清除规律和组织靶向性,以及在特定疾病(如恶性肿瘤、心脑血管疾病)发生、发展和治疗中的作用

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图2、Balb/c小鼠(左)和裸鼠(右)


·注射方式的选择·

外泌体的体内注射方式有很多,目前常见方式主要包括静脉注射、腹腔注射、皮下注射和局部注射几类。静脉注射以小鼠尾静脉注射为主,外泌体经尾静脉进入下腔静脉,然后依次流经心脏、主动脉及各级分支动脉迅速分布至全身脏器。腹腔注射法是将EVs注射入小鼠胃肠道浆膜以外、腹膜以内(即腹腔),药物经过肠系膜上静脉-肝门静脉-肝静脉-下腔静脉-右心房一右心室,然后分布至全身脏器。皮下注射法目前在外泌体的小动物实验中应用较少。为了提高目的组织中外泌体的浓度,可采用局部注射法,如鼻饲或瘤内注射。经鼻途径可让外泌体更容易通过血-脑屏障进入脑组织;瘤内注射可使肿瘤组织局部维持较高外泌体浓度。

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图3、小鼠腹腔注射(左)和尾静脉注射(右)


·观察指标的选择·

目前关于外泌体小动物水平研究主要涉及生物安全性评估、体内循环时间、组织分布、清除规律以及外泌体在各种具体病理生理过程中的作用等。外泌体的体内安全性评估的主要参数包括动物体重、血常规、肝肾功能、主要器官组织形态、致瘤或促瘤检测。外泌体的体内循环时间、组织分布及清除规律观察指标包括动物全身、外周血、各主要脏器、尿液和粪便等排泄物中外泌体标记材料的荧光,CT或MRI信号随时间的变化情况,通过不同的观察指标可多方面观测到外泌体的体内生物分布,深入分析EVs对生理病理过程的影响。

总体而言,外泌体在小动物的体内循环时间、组织分布、代谢等基本生物学行为及在疾病进展中的作用,受多个方面因素影响。因此,设计、实施和分析EVs小动物实验需综合、细致考虑上述因素。同时还会受到其他因素的影响,不同细胞来源的外泌体不仅具有不同的体内半衰期,其组织分布也存在较大区别。当然,还有最重要的一个影响因素就是外泌体的质量。山东省齐鲁细胞治疗工程技术有限公司以标准化、良好表征、经过中检院质量复核的脐带间充质干细胞作为外泌体制备的种子细胞,基于标准化细胞培养条件,自主研发了临床级外泌体分离纯化工艺,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、纳米流式检测结果显示,外泌体产品产量和纯度均处于领先水平。

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图4、亲脂染料DiR标记的EVs在小鼠体内的荧光成像

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图5、先进的外泌体制备与检测鉴定平台


参考文献

[1]Extracellular organelles important in intercellular communication.

[2]Exosomes in cancer: Small transporters with big functions.

[3]Cell-specific uptake of mantle cell lymphoma-derived exosomes by malignant and non-malignant B-lymphocytes.

[4] The uptake of extracellular vesicles is affected by the differentiation stats of myeloid cells.

[5] Exosome adherence and internalization by hepatic stelate cells triggers sphingosine 1-phosphate-dependent migration.

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