外泌體(Exosome)是發(fā)現(xiàn)于1986年,一種直徑約30~150nm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)。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。
外泌體的研究日益活躍并令人矚目。但是,由于外泌體的納米尺寸,同其它類型的胞外囊泡在理化和生化特征上部分重疊,以及自身在大小、組成和功能方面存在異質(zhì)性,其分離純化也面臨挑戰(zhàn)。下面小欣給大家從文獻(xiàn)中總結(jié)出了目前幾大主流外泌體純化方法,供大家參考。
1、差速離心法(UC)
通過(guò)差速超速離心分離外來(lái)體通常包括一系列不同離心力和持續(xù)時(shí)間的離心循環(huán),以根據(jù)外來(lái)體與樣品中其他成分的密度和大小差異來(lái)分離外來(lái)體,是目前最常用的分析方法。
優(yōu)勢(shì):降低了使用分離試劑造成的污染和成本;樣本處理量大,產(chǎn)量高。
缺點(diǎn):儀器成本投入高,笨重,運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),耗人力,不便攜;超速離心可能破壞外泌體而影響下游分析;經(jīng)常存在雜蛋白和脂蛋白污染。
2、基于大小的分離技術(shù)
超濾離心法也是目前很常用的純化方法之一,其采用不同膜大小和截留分子量(MWCO)的膜過(guò)濾器,使大于MWCO的顆粒留下,而小于MWCO的顆粒被丟棄,超濾法作為一種有效的濃縮方法經(jīng)常與其他外泌體分離方法聯(lián)合應(yīng)用。
分子排阻層析(SEC)也常被報(bào)道用于外泌體制備,使用具有化學(xué)惰性和穩(wěn)定性的多孔填料,采用非吸附的層析方法,按照不同大小分子流經(jīng)的路徑長(zhǎng)短不同來(lái)進(jìn)行樣品分離。外泌體在填料的排阻極限之外,無(wú)法進(jìn)入填料的孔隙中,而緊跟著外水體積最先排出;蛋白等其它雜質(zhì)由于分子量小,可以進(jìn)入填料孔隙中,經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)的路徑而晚出峰,由此分離。
優(yōu)勢(shì):超濾:快速,不需要特殊儀器,便攜。將RNA提取液流經(jīng)膜可直接用于RNA抽提。SEC:較高純度外泌體;通常在重力流下操作從而保留了外泌體的完整性和生物活性;可重復(fù)性好;中度樣本處理量。
缺點(diǎn):超濾:儀器成本低,中等純度;剪切力可引起外泌體損傷;有可能造成聚集和囊泡陷入膜孔中,或外泌體吸附在膜上而損失。SEC:儀器成本中等,需要專用的設(shè)備;不易放大,運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)。
3、外泌體沉淀(PEG-base)
聚乙二醇(PEG),它在水中具有超溶性,可以“束縛”水分子,迫使較難溶的成分,如EV、外泌體、蛋白質(zhì)和其它較難溶的成分從溶液中分離出來(lái)。通常是4℃用PEG孵育樣品過(guò)夜,隨后通過(guò)低速離心或過(guò)濾即可沉淀回收外泌體。
優(yōu)勢(shì):容易操作,不需要特殊儀器;樣本處理量大,具有可放大性。
缺點(diǎn):缺乏選擇性的分離機(jī)制,容易和非外泌體污染共沉淀,如其它胞外囊泡、蛋白聚集體、 高豐度蛋白等;運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng),需要在分離前先去除脂蛋白等亞細(xì)胞顆粒,在分離后去除聚合物材料。
4、免疫親和捕獲技術(shù)
免疫捕獲過(guò)程需要使用微珠,通常約1μm,其帶有鐵核,通常被稱為磁珠,這些磁珠表面包被有可識(shí)別外泌體表面標(biāo)記物(如CD9、CD63和CD81)的捕獲分子。捕獲分子通常是抗體,但也可能是配體或納米小體。磁珠可生產(chǎn)用于捕獲一個(gè)表面標(biāo)記,如CD63,或使用泛捕獲方法捕獲所有這三個(gè)表面標(biāo)記。
優(yōu)勢(shì):針對(duì)特定來(lái)源或亞群的外泌體分離是很好的選擇;相比于其它分離方法,純度要高出很多;利于外泌體的分型。
缺點(diǎn):試劑成本高,需要預(yù)先確認(rèn)好的外泌體標(biāo)簽(抗原);樣本處理量低,只有帶標(biāo)簽的外泌體被識(shí)別而產(chǎn)量低;僅適用于Cell-free樣品;腫瘤的異質(zhì)性妨礙了免疫識(shí)別,可能會(huì)造成假陰性;抗原表位可能被封閉或掩藏。
5、微流控技術(shù)
微尺度下,利用外泌體的生理和生化特性進(jìn)行分離,如免疫親和特性、大小和密度,結(jié)合新興的聲波納濾、電磁和電泳等技術(shù)。微流控技術(shù)包括捕獲微流控技術(shù)、過(guò)濾微流控技術(shù)、磁分離微流控技術(shù)、聲學(xué)分離微流控技術(shù)和介電泳微流控技術(shù)等。
優(yōu)勢(shì):快速、低成本、高度便攜、容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,可將外泌體分離和后續(xù)檢測(cè)進(jìn)行集成。
缺點(diǎn):缺乏標(biāo)準(zhǔn)化和大規(guī)模的臨床樣本測(cè)試,缺少方法驗(yàn)證,低/中等程度的樣本處理量。
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