为什么这么多科学家投身外泌体(Exosomes)?—你也该行动了~

发布者:艾美捷科技发布时间:2020-09-09

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      Why do so many scientists devote themselves to exosomes?

 

外泌体提取产品

   

(Exosome,Gif动画)

 

      相信投身科研的你最近肯定看到过一个小身影,个头不大,却刚等Nature没有多久,又上了Science!它是就是外泌体(Exosomes)!不禁有人问了,它到底有多火?

 

      根据2019年度中标国自然基金项目显示,外泌体相关项目多达近500项,高居Top榜前列。

 

Science

 

      之所以热度如此高,是因为外泌体在生物学过程中扮演着重要角色,以及它作为疾病诊断与治疗的特殊功能。外泌体在国自然基金中一般存在有两种研究方向,一种是作为基因和药物递送的载体,一种是促进疾病进程的因素和疾病的生物标志物和预后因子来研究。

 

      话不多说,让我们进入正题,外泌体:

 

 

      细胞外囊泡(extracellular vesicles,EVs)是广泛存在的细胞外膜泡结构,从原核生物到真核生物都有,细胞外囊泡可分为Ectosomes(核外粒体,胞外体)和 Exosomes(外泌体)。

 

      Ectosomes是由质膜直接向外出芽产生的囊泡,其会产生直径约50 nm至1 000nm的微囊泡(microvesicles)、微粒(microparticles)和大囊泡(large vesicles)。

 

      Exosomes是由细胞内的内涵体通过胞吐作用释放到胞外形成的,直径范围约为50至160 nm(平均约为100 nm)。含有细胞众多成分,包括DNA、RNA、脂类、代谢产物、胞浆和膜表面蛋白。

 

人体内具有多效功能的细胞间转运系统

 

外泌体:人体内具有多效功能的细胞间转运系统

 

      外泌体的形成与鉴定:

  

      首先,细胞膜内陷形成一个杯状结构,包括细胞表面蛋白和与细胞外环境相关的可溶性蛋白,导致早期胞内体(early-sorting endosome,ESE)的从头形成,或者是杯状结构直接和已经存在的ESEs融合;trans-高尔基体和内质网也能协助形成ESEs。ESE成熟后形成晚期胞内体(late-sorting endosomes ,LSEs),最终形成MVBs(也称为多囊内小体)。MVBs是通过endosome限制膜向内凹(即质膜双凹)形成的,这一过程导致MVBs含有多个ILVs。MVB可以与溶酶体或自噬体融合,最终降解或与质膜融合释放作为外泌体的ILVs。

 

      外泌体表面蛋白包括四聚体蛋白、整合蛋白、免疫调节蛋白等。外泌体可以包含不同类型的细胞表面蛋白、细胞内蛋白、RNA、DNA、氨基酸和代谢物。

 

外泌体的形成与鉴定

 

      外泌体的异质性:

 

      外泌体是一个高度异质性的群体,具有独特的诱导复杂生物学反应的能力。外泌体的异质性可以根据其大小、含量(载物)、对受体细胞的功能影响以及细胞来源来概念化。这些特征的不同组合导致了外泌体的复杂异质性。(规格异质性、内容异质性、功能异质性、来源异质性)

 

外泌体的异质性

 

      外泌体的功能:

 

      外泌体可能作为细胞之间物质和信号通讯的途径,不同的细胞通过分泌携带不同组分的外泌体实现细胞间通讯,这些外泌体被受体细胞吸收,通过物质交换或释放内含物实现物质和信号的交流。

 

外泌体

 

      外泌体可以通过不同的机制直接进入细胞(红色)。外泌体由细胞通过内吞作用过程从头生成(蓝色)。外泌体不断地被细胞产生和吸收。它们可能是新生成的外泌体和消耗的外泌体的混合物(红色和蓝色)。目前尚不清楚内生性产生或消耗的外泌体是一起释放还是单独释放。

 

        外泌体与生殖发育,抗病毒:

 

      人类的生殖,妊娠和胚胎发育需要精确,微调和动态的细胞间通讯。精液,羊水,血液和母乳均含有具有特定功能的外泌体:

 

      精浆来源的外泌体与生殖器免疫有关,还有助于阻断HIV的感染;胎盘滋养细胞来源的外泌体可将一类miRNA输送至非胎盘细胞,促进自噬和病毒防御机能;母乳来源的外泌体也对婴儿的免疫系统有帮助。

 

外泌体与生殖发育,抗病毒

 

       外泌体与免疫系统:

 

      不同的细胞来源的外泌体,包括免疫细胞(B细胞和树突状细胞)、癌细胞、上皮细胞和间充质细胞,释放出带有载体的外泌体,可影响先天免疫系统和适应性免疫系统中受体细胞的增殖和各自的活性。CD4+和CD8+ T细胞可直接或间接地受到外泌体的影响,刺激或抑制其增殖和功能。

 

外泌体与免疫系统

 

      外泌体与代谢性和心血管疾病:

 

      外泌体可以通过携带miRNA或代谢物分子在代谢性疾病和心血管疾病的发生发展过程中起作用。体外培养心血管疾病的细胞收集的外泌体与疾病相关的代谢适应有关;体外培养的间充质干细胞和胚胎干细胞的外泌体具有保护心血管的作用。这些发现表明不同来源的外泌体可以通过传递miRNA,蛋白等物质改变受体细胞的代谢状态。

 

      外泌体与神经退行性疾病:

 

      外泌体可能促进或限制大脑中未折叠和异常折叠的蛋白质的聚集。AD病人脑脊液外泌体中均可检测到Tau和Aβ蛋白。类似的现象也在PD和ALS疾病中发现。PD病人脑脊液外泌体可检测到α-synuclein,ALS病人外泌体中也可以检测到SOD1或TDP-43。

 

      外泌体与疾病诊断(应用潜能):

 

      外泌体生成机制表明,通过分析外泌体的组分,可以帮助识别其来源的细胞类型。这一特性已被应用于开发心血管疾病,中枢神经系统疾病和肿瘤的分子诊断方法,也在肝肾肺相关疾病中进行研发测试。

 

      miRNA因在机体内起着调节作用被认为有诊断的生物标志物的潜力,外泌体miRNA富集的变化可反映生理病理的改变。肿瘤特异性循环外泌体miRNA已被开发为肺癌的早期诊断生物标记。据报道,miR-23b-3p,miR-10b-5p和miR-21-5p是非小细胞肺癌(NSCLC)患者有希望的预后生物标志物。

 

      外泌体与疾病治疗(应用潜能):

 

      外泌体由于其表面具有多种粘附蛋白已经成为基因治疗的潜在载体,纳米尺寸和柔韧性使它们能够跨越主要的生物屏障,如血脑屏障(BBB)等。

 

      与脂质体制剂相反,外泌体是天然存在的分泌性膜囊泡,毒性较低,从它们在体内普遍存在可以推断出其在体内的耐受性很好。另外,外泌体固有的归巢能力暗示了它们在药物递送中的潜在效用。例如,源自黑色素瘤的外泌体优先进入前哨淋巴结,这种归巢能力可以用作药物的靶向递送。

 

外泌体与疾病治疗(应用潜能)

 

* 参考文献:http://dx.doi.org/10.1126/science.aau6977

 

      外泌体特殊的生成途径,复杂的来源渠道决定了我们认识和利用外泌体的道路还很漫长,但这些都是值得去深入探究的问题。那么如何进行开展外泌体研究呢?我想您肯定需要下面这些工具:

 

     1.分离纯化提取工具:

 

样品类型 分离纯化提取产品
血清/血浆、尿液
细胞培养基、唾液等
外泌体分离纯化试剂盒
外泌体RNA提取试剂盒
外泌体RNA+cfRNA提取试剂盒
外泌体清除试剂盒

分离纯化提取工具

 

      2.外泌体标志物研究抗体:

 

外泌体标志物研究抗体

 

* 如上仅为部分展示,更多外泌体抗体,欢迎垂询艾美捷科技

 

      3.外泌体标准品(冻干粉):

 

来源 分类
细胞培养上清液 【细胞】
A549,B16F10,BLCL21,BPH-1,COLO1,DAUD1,HCT116,K-562,MM1,PC3,SK-N-SH,U87 MG
人类体液 血浆,血清,唾液,尿液

 

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