外泌体于1983年首次被发现,是由于细胞膜内吞形成内体,内体限制膜发生多处凹陷,向内出芽形成微囊泡,从而形成的具有动态亚细胞结构的多囊泡体。大多数类型的细胞均可分泌外泌体。构成外泌体的主要成分为蛋白质、核酸和脂质。外泌体有多种分泌途径,对细胞间通信、疾病的传播及组织修复具有重要的调节作用。外泌体与受体细胞的结合方式多种多样,外泌体可以将膜蛋白或其内容物转移至受体细胞,也可以直接与受体细胞膜融合;此外,外泌体上的跨膜蛋白还可以直接作用于受体细胞膜表面伍搜的信号分子。外泌体广泛存在虚困于生物体的免疫应答反应中,外泌体可以通过介导促炎症反应来促进免疫反应,肿瘤细胞分泌的外泌体还可以抑制免疫反应。肿瘤细胞分泌的外泌体可以促进癌症的侵袭和转移,加快癌症部位的血管生成,有助于肿瘤微环境中的上皮间充质转化,并且增强肿瘤的耐药性。外泌体通过与受体细胞特异性结合的方式,传递各种生物学信息,发挥重要的生差橘念物学作用。
外泌体——是一类有细胞释放的细胞外囊泡。外泌体的特点见正文。
细胞外囊泡——简称EV,是由细胞释放的各种具有膜结构的囊泡结构统称,这些囊泡的直径可以从30、40nm到8、9um。细胞外囊泡有不同的亚群,而目前研究最火热的是外泌体这个亚群。
然而由于目前很难纯化到非常纯的外泌体亚群,人们纯化到的通常是直径小于200nm的囊泡,因此越来越多的人开始称之为sEV(即 small extracellular vesicle,小细胞外囊泡)。为了严谨,所以今天我们也以细胞外囊泡来称呼这些膜泡结构。本文中没有特殊说明的情况下,细胞外囊泡主要指外泌体和微囊泡。
今天主要介绍内容包括细胞外囊泡的研乎衫没究意义、细胞外囊泡的分类、细胞外囊泡含有的成分、细胞培养上清的制备、细胞外囊泡的保存、细胞外囊泡的鉴定实验要求。所有内容都参考目前已发表的综述,并非hzangs杜撰。所以请新朋友们放心学习。
细胞外囊泡的研究意义
目前,细胞外囊泡的功能还没有完全阐明。已有的报道认为它们能够调节宿主-病原体的相互作用,参与传染性和炎性疾、神经疾病和癌症等很多种疾病的病理过程,同时在正常的生理过程中也发挥着介导细胞间通讯的重要功能,已有文章报道细胞外囊泡在发育中也发挥着重要作用。细胞外囊泡在临床医学中也有十分光明的应用前景,主要是因为它们含有丰富的生物标志物,可用于监测临床状态,治疗反应,疾病进展等,同时由于它们具有递送生物分子的功能,因此它们还有发展成临床药物递送载体的潜力。
细胞外囊泡的分类
细胞外囊泡—这个词是由国际细胞外囊泡学会(ISEV)创造的术语,根据细胞外囊泡的生物合成或释放途径可以对囊泡进行分类:外泌体(exosomes)直径为30-150nm,起源于内吞途径,其密度约为1.11-1.19g mL-1;微粒/微囊泡(microparticles/microvesicles)直接从质膜释放,直径约100-1000nm;凋亡小体(apoptotic body/bleb)直径约为50nm-2μm,由细胞凋亡产生;肿瘤小泡(large oncosomes)直径约1-10μm,由肿瘤细胞释放产生;以及其他各种EV亚群。由于不同EV亚群的大小以及它们的所包含的生物分子存在差异,因此现在已经有几个小组开始表征EV亚群的组成。最近的论文声称,基于一般表面蛋白质组学分析或个别EV群体的转录谱,对细胞外囊泡进行了成功的亚群分类。目前可以通过差速离心、过滤、免疫亲和、层析、流式细胞分选、密度梯度离心选取不同密度区域等多种手段大致分离不同的细胞外囊泡亚群,但是这些方法都不能完全纯化到特定的亚群,分离到的通常是富集了某一个亚群同时带有其他细胞外囊泡亚群。
细胞外囊泡含有的成分
细胞外囊泡的组成成分并不是随机的,每一个细胞外囊泡都会携带特定的分子信息。 实际上,这些纳米尺寸的细胞外囊泡能够携带蛋白质,脂质,核酸和糖等生物活性分子在细胞间传递信号,并且其包装的独特分子构成决定了要传递给受体细胞的细胞外信号的类型。有一个复杂的分选系统来决定那些分子能够进入细胞外囊泡。
细胞培养上清的制备
目前有两个策略来制备细胞培养上清用于提取细胞外囊泡。使用去除细胞外囊泡的胎牛血清(FBS)培养基培养细胞和使用不含FBS的培养基培养细胞(血清饥饿细胞)。但是目前一些高水平的文章报道使用的方法通常是前者。另外,有些文章开始关注去除细胞外囊泡的胎塌吵牛血清中游离RNA对实验结果的影响,但是目前并没有形成共识。如果需要先储存培养上清,一定量后再用于细胞外囊泡分离,那需要预先去除体系中的死细胞和细胞碎片。
细胞外囊泡的保存
Lőrincz等人曾对中性粒细胞来源的细胞外囊泡做了不同条件的储存,之后再去分析这些囊泡的特性,他们发现虽然细胞外囊泡样品中囊泡数量和形态没有明显变化,但即使是储存在-20或-80摄氏度情况下的细胞外囊泡也存在磷酯酰丝氨酸外翻明显增多的情况;但他们同时也发现,尿液来源的细胞外囊泡并没有这些变化。Kalra等人分离了来自结直肠癌细胞的细胞外囊泡,不同条件保存一定时间后进行PKH67染色跟踪细胞外囊泡的摄取,分析发现这些囊泡依旧可以被细胞摄取。就目前的情况,学者们并未就储存条件对细胞外囊泡是否有影响达成共识。因此建议大家实验岁纳时分离细胞外囊泡后尽快用于实验,尽量减少储存过程。
细胞外囊泡的鉴定及实验要求
根据国际细胞外囊泡协会于2014年发表的一个指导手册(MISEV),鉴定外泌体首先需要通过WB来鉴定细胞外囊泡的标志蛋白是否存在于样品中,通过电子显微镜来观察样品中细胞外囊泡的形态特征,通过NTA等手段来分析样品中细胞外囊泡的群体特征(粒子浓度、直径分布等)。
今天就先介绍到这里。细胞外囊泡领域作为生物学研究中的一个新兴领域越来越受到学者和生物公司的关注,也有越来越多的研究报道出现。但是我们也要清楚的认识到该领域的研究技术依旧不完善,对细胞外囊泡的认识依旧不充分,细胞外囊泡研究依旧处于一个起始阶段,要走的路还很长。
可以说,干细胞近年来一直是生物医学领差谈域关注的焦点,在改善人类疾病、延缓衰老和组织再生方面具有巨大潜力。仔细观察会发现,在很多关于干细胞研究进展的报道中,经常会出现一个睁芦数字,那就是外泌体。
1. 什么是外泌体?
1983年,外泌体首次在绵羊网织红细胞中被发现,约翰斯通于1987年将其命名为“外泌体”。在其发现之初,这种物质已被视为细胞废物。现在,外泌体作为细胞间通讯载体的作用已被科学界普遍接受。
外泌体是直径为40-100 nm 的微小囊泡,可以将脂质、碳水化合物、蛋白质、mRNA、miRNA 和DNA 等生物分子从一个细胞转移到另一个细胞,从而交换遗传信息并重新编程相互通信的宿主细胞. 细胞。
2.生物界的邮递员
人体内各种细胞在正常和病理条件下都能分泌外泌体,包括干细胞、免疫细胞、内皮细胞、血小板和平滑肌细胞。
外泌体包裹在坚硬的双层膜中。双层膜保护外泌体的内容物,允许外泌体在组织中移动很远的距离。由于干细胞外泌体在上皮组织的增殖、迁移、再生、炎症和疤痕控制中的作用,它们有望成为“无细胞细胞治疗”工具。
干细胞来源的外泌体可用于通过囊泡将干细胞精华,如——mRNA、miRNA、IncRNA 和蛋白质等转运出干细胞。通过“细胞间路”“快递”到人体各个组织。
三、干细胞外泌体与干细胞的区别
与干细胞不同:干细胞外泌体对受损的微环境没有反应,但可以通过改变细胞外基质和受体细胞的转录组和蛋白质组来调节细胞凋亡、生长、增殖和细胞分化。
因此,干细胞外泌体具有减少细胞凋亡、减轻炎症、促进血管生成、抑制纤维化、增强组织修复潜能等重要生物学功能,在调节组织再生方面具有良好的临床应用前虚早碰景。
4. 干细胞外泌体的优势
1. 体积小
纳米粒子大约是细胞大小的1/200,可以穿透一般毛细血管的细胞间隙到达目标,因此可以很好地被人体利用。
2.免疫反应程度低
外泌体不是细胞,只是作为载体,外膜表面抗原较少,免疫系统难以识别,对人体影响不大。
3. 穿透血脑屏障
外脂质膜的小尺寸和特性使其能够穿过血脑屏障并到达脑组织。
5. 干细胞外泌体显示出前景
1.皮肤修复和抗衰老。
研究发现,干细胞外泌体可以使皮肤再生并加强皮肤屏障,具有极佳的抗炎和再生作用,并且没有其他副作用。干细胞外泌体可成为治疗银屑病、特应性皮炎等全身性炎症性皮肤病的有效、安全、可靠的治疗方法。
2. 组织损伤的修复
如今,干细胞外泌体已在多种不同类型的疾病中显示出令人鼓舞的治疗效果,包括肾损伤、心脏损伤、脑损伤、肝和肺损伤等。主要机制可能是外泌体介导了MSC的旁分泌/自分泌机制。
也有研究结果表明,干细胞外泌体可以直接促进血管生成,改善缺氧后的脑损伤。因此,干细胞外泌体可用于中风治疗,改善神经预后,增加血管和神经发生。
3. 免疫调节功能
干细胞外泌体对多种类型的免疫细胞具有免疫调节作用,包括树突细胞、T细胞、B细胞和巨噬细胞。
参考资料:2018 Handbook of Clinical Neurology. The use of cerebrospinal fluid in biomarker studies.
脑脊液(CSF)中的多种成分,可用于多种目的的生物标志物研究,用于神经系统疾病通路中重要导联的诊断、预后、监测和识别。目前已广泛用于multiple sclerosis diagnosis和AD (tau蛋白的表达水平和磷酸化水平)的诊断。
由于需要通过腰椎穿刺获取脑脊液,属于侵入性取样,因此与其他样本(如血液)相比,脑脊液样本显得格外珍贵。
蛋白标志物主要有以下3种。
蛋白标志物的常用分析方法: ELISA(针对特定已知蛋白)和蛋白组学(蛋白质谱技术) 。CSF中的蛋白浓度比血浆中低大概200倍,因此需要高敏感度的方法来检测。
代谢物是细胞代谢的终产物或中间产物,参与能量转换、信号传导、表观修饰等过程。 CSF中最常用的代谢标志物是葡萄糖含量,其可作为感染、炎症、恶化等过程的标志物。
代谢组学方法:质谱分析法可分析了许多生物样品中不同的代谢物;核磁共振波谱法。
正常细胞在凋亡后会释放cfDNA,外周血中的cfDNA一般在150-200bp。CSF中的cfDNA主要用于 检测恶性肿瘤的体细胞突变或病原体感染 。肿瘤细胞释放的cfDNA的长度变化范围更广、可直接用于检测体细胞突变;CNS感染病原体后,来源于病原体的cfDNA可用于鉴慎清定病原体。
检测方法:PCR(针对点突变)或全基因组测序
miRNA更加稳定,是内源性的非编码RNA,参与mRNA调控并介导多种细胞过程,通常长22-24核酸,并有发卡结构。
miRNA的异常表达模式已在多种神经退行性疾病中被报道 ,如multiple sclerosis, AD, trauma, CNS tumors.
检测方法:RT-PCR / qRT-PCR (针对特定miRNA); 二代测序(针对新的miRNA)
外泌体是指包含了复杂 RNA 和蛋白质的小膜泡 (30-150nm),现今,其特指直径在30–100 nm的盘状囊泡。1983年,外泌体首次于绵羊网织红细胞中被发现, 1987年Johnstone将其命名为“exosome”。
多种细胞在正常及病理状态下均可分泌外泌体。其主要来源于细胞内溶酶体微粒内陷形成的多囊泡体,经多囊泡体外膜与细胞膜融合后释放到胞外基质中。其中 包含DNA、多种类型的RNA、脂质、蛋白和代谢分子等。
所有培养的细胞类型均可分泌外泌体,且外泌体天然存在于体液中,包括血液、唾液、尿液、脑脊液和乳汁中。外泌体目前被视为特异性分泌的膜泡,参与细胞间通讯。
胞外囊泡(1-2um)和外泌体(30-100nm)已被视为神经退行性疾病和恶性肿瘤生物标志物研究的热点。
方法:超速离心获取外泌体,,然后提取其中的mRNA或DNA。
作者大篇幅介绍了CSF成分的不稳定性,指出有多种因素会影响到分析结果。将其分为两类:患者相关的因素和环境(实验处理)因素。
不同对照组的纳入标准不同,由临床标准和实验室标准组成 (Table 1.4)。
QAlb:血浆和脑脊液之间的蛋白浓度梯度是由血-脑脊液屏障功能引起的,脑脊液球蛋白和与白蛋白的比例变化称作蛋白商。
现在常通过组学(蛋白组学等)方法比较疾病早期的CSF和晚期的组织,来鉴定新的标志物。如常用的蛋白质谱法,但是目前能用于临床的滚局标志物仍然很少,这主要归因于两点:一是目前的蛋白质谱的敏感度有限;二是CSF中宽备前蛋白含量很低。
另一个方法是利用多重抗体或aptamer-based芯片来提高抗体敏感性。这种芯片可以检测超过1000种蛋白。或者针对组织进行组学测定,找到差异表达蛋白,然后在CSF中检测这些蛋白;或根据溶解度和分泌亚型对CSF是否存在某些蛋白先进行预判。
什么是外泌体
人到中年,最难以启齿的矛盾便是脸上越来越多的皱纹和内心与日俱增的
“抗老需求”之间的矛盾。为了今天的容颜不被明天改变,什么玻尿酸、水光针甚至是干细胞美容,我都勇于“尝鲜”。而灶颤哪作为美容界的后起之秀——“外泌体”,我更是不愿错过。毕竟它虽然是近两年兴起的美容模式,但其发展历史也已经有40多年了,而它的美容功效更是有口皆碑,比干细胞美容有过之而无不及,一时间,关于外泌体美容的宣传铺天盖地,可谓是风头无两,颇有“江湖大佬”的地位。但也正因为如此,我们更要科学严谨的对待外泌体美容,了解它的原理,才能更好的应用它。
外泌体,从字面上看,就是细胞向外分泌的物体。科学释义是:细胞所分泌的直径为30~150nm的双层磷脂囊泡,主要功效成分包括蛋白质类物质及micRNA类核酸物质。
外泌体的作用机理
外泌体最大的功能便是人体的“通信兵”,它能在细胞间传递物质,从而调控受体细胞的功能及生物学行为。通俗的说,外泌体就好像一辆“细胞货拉拉”,装了自家一堆有用的东西隐码(里面有miRNA,mRNA和lncRNA等小分子核酸,还有细胞因子等蛋白),然后分泌出细胞外,再接着进入另一个细胞,进行“卸货搬家”。
希吉亚外泌体分离方法
外泌体天然存在于血液、尿液、唾液、母乳和细胞培养基等生物体液中,希吉亚外泌体的分离方法有很多种,常用的有超速离心法、免疫磁珠法等。
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超速离心法:超速离心法是大家最熟悉的一种分离方法,文献中应用最多且也是目前比较受到认可的方法。超速离心是先通过低速离心去除细胞和细胞凋亡碎片,再通过超高速去除大囊泡和沉淀外泌体。此方法耗时耗力,往往需要8-30个小时;且需要大量的起始材料和超速离心机;产量不高。
希吉亚外泌体美容机制
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免疫磁珠法:利用外泌体表面特有的表面标记物(如CD63、CD9蛋白),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。该方法具有特异性高、操作简便、不影响外泌体形态完整等优点,但外泌体的生物活性易受pH和盐浓度影响,不利于下游实洞差验。
促进细胞再生。外泌体可以有效刺激受体细胞,释放细胞活力,促进其再生和新生。因而可以帮助淡化祛除斑点,促使肌肤光亮细腻。
修复受损细胞。外泌体外泌体可以加速I型胶原和III型胶原的基因表达,促进成纤维细胞增殖、胶原合成,从而让帮助修复受损的肌肤屏障。而且它可以提高受损部位的修复能力和愈合能力。
抑制炎症产生。外泌体可以诱导巨噬细胞向M2型极化,从而降低了巨噬细胞诱发炎症反应的能力,从而抑制炎症。我们肌肤的很多问题都与肌底炎症有关,而外泌体可以通过抑制炎症来让肌肤从内而外的健康起来。
干细胞疗法围绕使用完整细胞来替代丢失的组织。相反,外泌体是与细胞分离的囊泡。外泌体促进恢复青春活力的方式是利用外泌体中携带的有效成分来帮助其他细胞。
干细胞和外泌体的另一个主要区别是前者仅从身体的特定部位获得,例如:骨髓、血液、脂肪组织。而外泌体,可以从几乎所有类型的细胞中获得。胎盘中也含有大量的外泌体。
通过上述科普,大家对外泌体美容一定有了更全面的认识