外泌体专题——外泌体的提取方法都有哪些?

更新时间:2022-03-09  |  点击次数:1247
     外泌体(Exosome)发现于1986年,是一种直径约30~100nm的双层膜囊泡状结构小体,可由机体内多种细胞如免疫细胞、干细胞、心血管细胞、网织红细胞、血小板、神经细胞和肿瘤细胞等主动分泌产生,广泛分布于外周血、尿液、唾液、乳汁、腹水、羊水等体液中。
  外泌体携带大量特异性的蛋白质(如细胞因子、生长因子)以及功能性的mRNAs、miRNAs等生物活性物质,在体内参与细胞通讯、细胞迁移、促血管新生和抗肿瘤免疫等生理过程,与多种疾病的发生和进程密切相关[1][2]。由于外泌体的特殊结构和功能,使得它具有潜在的应用价值,一方面可以作为诊断多种疾病的生物指标,另一方面也可以作为治疗手段,未来有可能作为药物的天然载体用于临床治疗。
  外泌体的分离纯化一直是科研工作者关注的问题,获得高纯度的外泌体对后续的研究至关重要。据了解,目前人们多采用超速离心、免疫磁珠、超滤、沉淀或试剂盒等方法实现外泌体的提取分离:
  1、超速离心法(差速离心)超离法是常用的外泌体纯化手段,采用低速离心、高速离心交替进行(如图所示),可分离到大小相近的囊泡颗粒。超离法因操作简单,获得的囊泡数量较多而广受欢迎,但过程比较费时,且回收率不稳定(可能与转子类型有关),纯度也受到质疑;此外,重复离心操作还有可能对囊泡造成损害,从而降低其质量[3]。
  2、密度梯度离心:在超速离心力作用下,使蔗糖溶液形成从低到高连续分布的密度阶层,是一种区带分离法。通过密度梯度离心,样品中的外泌体将在1.13-1.19g/ml的密度范围富集。此法获得的外泌体纯度较高,但步骤繁琐,耗时。
  3、超滤离心:由于外泌体是一个大小约几十纳米的囊状小体,大于一般蛋白质,利用不同截留相对分子质量(MWCO)的超滤膜对样品进行选择性分离,便可获得外泌体。超滤离心法简单高效,且不影响外泌体的生物活性,是提取细胞外泌体的一种新方法。
  4、磁珠免疫法:外泌体表面有其特异性标记物(如CD63、CD9蛋白)[5],用包被抗标记物抗体的磁珠与外泌体囊泡孵育后结合,即可将外泌体吸附并分离出来。磁珠法具有特异性高、操作简便、不影响外泌体形态完整等优点,但是效率低,外泌体生物活性易受pH和盐浓度影响,不利于下游实验,难以广泛普及。
  5、PEG-base沉淀法:聚乙二醇(PEG)可与疏水性蛋白和脂质分子结合共沉淀,早先应用于从血清等样本中收集病毒,现在也被用来沉淀外泌体,其原理可能与竞争性结合游离水分子有关。利用PEG沉淀外泌体存在不少问题:比如纯度和回收率低,杂蛋白较多(假阳性),颗粒大小不均一,产生难以去除的聚合物,机械力或者吐温-20等化学添加物将会破坏外泌体等,因此发表文章时易受质疑。
  6、试剂盒提取:近几年来,市场上已出现各种商业化的外泌体提取试剂盒,有的是通过特殊设计的过滤器过滤掉杂质成分,有的则采用空间排阻色谱法(SEC)进行分离纯化,也有的则利用化合物沉淀将法外泌体沉淀出来。这些试剂盒不需要特殊设备,随着产品不断更新换代,提取效率和纯化效果逐渐提高,因而逐渐取代超速离心法并推广开来。有些试剂盒操作简便,不用超速离心,同时可获得高纯度和高回收率的外泌体——如101bio开发的系列试剂盒,可分别针对尿液、血液、细胞上清液等多种样品进行提取[6][7],并可进一步从外泌体中获得想要的蛋白质或者RNA分子,方便快速,因而受到大多数人的欢迎,并发表了不少高质量的文章!
  然而,市场上各类产品纯化效果良莠不齐,目前仍没有绝对的方法或试剂盒能满足所有要求,从各类样品中分离到理想的外泌体。
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