外泌体(30~150nm大小)是活细胞分泌的最小类型的细胞外囊泡(为30~1000nm),通过所有体液的循环系统,如血液、尿液和眼泪,作为细胞间的信使。体液外泌体的来源混杂,可以是任何组织和细胞分泌的外泌体然后经体液循环进入。
其中,尿外泌体可以反映病理生理学,并为肾相关功能障碍提供生物学理解,是泌尿系统癌症很有前途的生物标志物来源。
尿外泌体和泌尿/非泌尿器官或细胞之间的遗传网络仍不清楚,本文旨在对尿外泌体bulk RNA-Seq数据进行组织和细胞类型溯源,为外泌体应用于疾病诊断和治疗提供重要理论依据。
本次介绍的文献信息如下:
在我们的体液中,纳米级细胞外囊泡的遗传起源尚不清楚。在这里,我们通过RNA测序对尿外泌体进行了跟踪分析,发现尿外泌体主要表达膀胱的组织特异性基因,并与内皮细胞、基底细胞、单核细胞和树突状细胞有密切的细胞遗传关系。对癌症的差异表达基因进行追踪和相应的富集分析显示,尿外泌体密切参与免疫活动,这表明它们可以作为癌症基因组诊断和精确医学中非侵入性液体活检的可靠生物标志物。
数据情况:
ssGSEA:观察到肾和胃的TSG在膀胱癌和对照样本中有差异表达(图1B);相比之下,膀胱、肺、脑和肝脏的TSG在肾癌样本及其对照组中存在差异表达Fig. 1C。
细胞类型signature matrix:
来自于 HCL,human cell landscape (HCL, )的单细胞数据和markers,主要包括肾脏的16种细胞类型与膀胱的16种细胞类型
CIBERSORT:构建了一个细胞类型矩阵,并研究了外泌体的细胞水平来源(Fig. 1D):
bulk RNA-seq分析通常通过识别DEGs来比较不同条件下的转录本丰度。当整个组织的RNA-seq(bulk RNA-seq)完成时,确定基因表达的变化 在多大程度上是由于细胞类型比例的变化 通常是一个挑战。而这一挑战可以通过单细胞RNA-seq(scRNA-seq)方法来解决。bulk RNA-seq通过去卷积分析,可以估计细胞类型比例的变化。
下面这张图展示了 细胞类型的特异性和细胞类型的比例如何导致基因差异表达(DEG) :
在上图中,形状表示细胞类型,每个形状的数量表示相对的细胞类型比例。颜色代差异分组。点代表每个细胞内基因表达水平。
使用了一个工具scMappR:分配贡献DEG的细胞类型,并确定了cwFoldChange最高的细胞类型
肾癌标志物中的S100A10和CCAR1,膀胱癌标志物中的CD248和MT-ATP已被证明在尿癌中具有促进肿瘤的功能
意外发现:DDX17的表达水平呈明显的变化趋势:肌肉浸润性膀胱癌 非肌肉浸润性膀胱癌 DDX17表达,这可能是由于人类RNA解旋酶DDX17通过调节几种DNA和染色质结合因子的选择性剪接来促进肿瘤细胞的侵袭性
各组的基因组合可以提高肿瘤样本与相关良性疾病样本的准确性,对这两种尿路癌的早期诊断具有指导意义
主要结果:
研究意义:
文献中使用的软件 scMappR 利用单细胞数据构建signature matrix来对bulk RNA-Seq进行去卷积分析,我们下期介绍~~~
说到外泌体,我做过奥本源的外泌体医美,这个具有高渗透性的优势,能够轻松直达肌底,激活细胞,从而从根源上抚平细纹,延缓衰老。还能促进与诱导胶原蛋白、弹性蛋白的生成,让肌肤更加年轻诱人~⌄
可以。梯度离心法提取外泌体可以用190000g,梯度的本意是一个向量(矢量),表示某一函数在该点处的方向导数沿着该方向取得最大值,即函数在该点处沿着该方向(此梯度的方向)变化最快,变化率最大(为该梯度的模)。
外泌体的实验的基础,很多童靴认为这是最简单的。如果你真的这么认为,那么就大错特错了。收集样本有不同的要求,一个比一个重要。那该如何去选择我们的实验样本?取样的时候又该注意些什么?分离好后的外泌体又如何保存呢?
一、外泌体样本的选择和注意事项
实验样本不同在收集的时候需要注意的点不同。你研究的是哪种样本,需要特别注意哪些方面呢?看以下阐述:
1、细胞上清
选用细胞培养上清作为分离外泌体的实验材料不会像血样等存在样本量限制的问题,而且操作简单,直接离心即可。但在细胞培养过程中需注意污染、培养时间、细胞死亡率及FBS的问题。和所有的细胞实验一样,培养过程中不允许有污染,但有些培养细胞本身带有病毒基因组,在培养过程中会释放出病毒颗粒,这就要衡量病毒颗粒是否会影响后续实验。
一般培养24-48h后细胞即可分离外泌体,在特殊情况下,如在培养基中添加特殊的化学物质,培养15-60min即可收集。因细胞死亡会分泌小体,所以在研究外泌体时细胞的死亡率一定要控制 5% 之内。未经处理的FBS中含有大量的外源外泌体,所以细胞培养一定要用经过处理不含外泌体的FBS。
2、唾液
唾液的成分会因取样的位置和时间不同而不同,所以同血样一样需定点定时。唾液主要由舌下腺,颌下腺及腮腺3个腺体分泌,所以不同位置的唾液成分不同,在收集的时候需固定位置或是收集所有的唾液。不同时间段的唾液成分也会不一样,所以也需定时取。其他如吸烟进食都是禁止的,一般建议采样1h之内不能有进食行为,包括饮料,且不要剧烈运动,在平息状态下取样。最后一点,不能刷牙。
3、血液
在第一次外泌体课程的时候,就有许多同学问到关于血清和血浆选择的问题,那到底应该选哪个呢?血浆=血液-血细胞 血清=血浆-纤维蛋白原-凝血因子
分不清楚两者的弄清血清的来源就能牢牢记住啦。血清是血液凝固之后收集的液体,所以其中少了纤维蛋白原,凝血因子,以及多了很多凝血产物。纤维蛋白原可转化为纤维蛋白,具有凝血功能。在凝血过程中血小板会分泌大量的外泌体,有研究发现血清中有接近50%的外泌体来自额外的分泌。所以一般实验选择血浆,在特殊情况下,如研究与血小板相关的疾病的时候,当然是血清更适合。
受限于样本,血样一般取2ml。那取血样的时候有什么注意的地方呢?在外泌体的血样研究中,经常被忽略的一个问题就是针头的大小。在抽血过程中,血液流经针头的时候会产生剪切力,若针头太细,剪切力较大,会使细胞破碎或刺激血小板分泌外泌体,从而影响后续的实验。有些文献报道21号针头的大小比较合适作为外泌体研究的血样收集。其他诸如采血的位置,人的生理周期,饮食周期及时间周期(24h)等都会影响样品中的外泌体。所以取样的时候尽量定点定时。最后还需注意,尽量在采血30min内处理样本,因血液收集在收集管中时,血细胞和血小板还会分泌外泌体。
4、鼻涕
研究鼻涕有一个特殊的价值,其可以探索治疗性外泌体。啥是治疗性外泌体?在脑部的疾病治疗中,药物可以外泌体的方式注射到鼻腔,这样药物就可以避开血脑屏障。鼻涕的收集与许多环境因素相关,如年龄、季节、性别 、城市、过敏史及职业风险。鼻涕的收集方法没有统一标准,只需保证所有样本取样方法一致即可。
5、尿液
在尿液的取样中,除性别、年龄、进食等影响外,还有一个特殊的点即是尿液的新鲜程度,这个新鲜度指的是尿液在膀胱中存在的时间。
6、乳汁
乳汁中存在的外泌体、抗体等会影响新生儿的发育,具有较大的研究价值。泌乳的阶段、 胎次、膳食、泌乳量、是否是母乳喂养、母亲的健康状态、精神状态等都会影响外泌体的分泌。需要注意的是乳汁中含有大量的脂蛋白,会对后面分离外泌体产生影响。
7、脑脊液
脑脊液研究面临的困难主要在样本的获取及样本中外泌体丰度少,有木有一种雪上加霜的感觉。那这个问题如何解决?国外可购买商业正常样本或者使用其他疾病样本作为对照。
二、外泌体的保存
对于外泌体的保存,和其他分子样品一样,提取的外泌体低温保存即可,短时间(一周之内)可放4度,长时间放-20或-80。也有人认为放4度更好,怕低温冻融会影响外泌体的完整性,但目前还没有一个定论,而且大部分文献认为没有影响。那到底放几度呢?有一招,分装放-20或-80,是不是妥妥的。
关键词:外泌体摄取实验对照组