外泌体即细胞外囊泡(简称EVs)是所有细胞主动分泌的纳米级囊泡,活细胞释放不同类型的细胞外囊泡进入细胞外环境进行细胞间交流,细胞外囊泡越来越多地被认为是有希望的液体活检生物学标志物。根据相似囊泡的直径大小可将细胞外囊泡分为三类,直径在50-150nm的外泌体,直径在100-1000nm的微囊泡、外粒体和微颗粒,直径在-100-5000nm的凋亡小体。目前主要认为,外泌体产生的过程是细胞膜内陷形成内体,再形成多泡体,多泡体与质膜融合导致其管腔内囊泡释放到细胞外,产生一种称为外泌体的EV亚型。
2 外泌体的提取纯化方法
2.1 基于密度的分离方法
2.1.1 超速离心法
超速离心法是最常用的外泌体提取方法,首先,施加较低速度的离心力300g以从细胞培养液中去除细胞;然后,对上清液施加较大的离心力(10000-20000g),去除大的细胞碎片和破碎的细胞器;最后,再次进行高速(100000-150000g)离心从 上清液 中收集外泌体,所有离心在4℃下进行。超速离心法获得的外泌体不被分离试剂污染,且分离数量多,处理样本小。尽管超速离心法是提取外泌体最广泛的“金标准”,但仍然有很多缺点,如所需的超高速离心仪器比较昂贵、样品量大、耗时长、电镜观察外泌体时仍存在蛋白质污染。
2.1.2 蔗糖密度梯度离心法
目前已发现,外泌体在蔗糖梯度为1.15-1.19g/mL密度中漂浮,所以根据这个特性,可以将样品与蔗糖梯度溶液一起超速离心,外泌体沉降到不同的密度区域就可以将其区分出来。蔗糖密度梯度离心法需要预先配好连续梯度浓度的蔗糖溶液,将蔗糖溶液铺于离心管底部,再将样本放于上部,4℃下100000g超速离心。蔗糖密度梯度离心法获得的外泌体纯度较高,但是前期准备复杂,耗时长,又不能完全将外泌体与蛋白质分离开。2013年10月ISEV会议一些研究人员表示,通过蔗糖密度梯度离心法分离囊泡时,细胞囊泡的生物功能丧失。
2.2 沉淀法
2.2.1 聚乙二醇 (PEG)
PEG 是一种水溶性非离子化合物,具有极强的亲水性,可以与疏水的脂质双分子层结合,从而改变外泌体的溶解度而使外泌体沉淀。RIDER等研究发现,PEG水平会影响外泌体的产率,且从外泌体中获得的总蛋白和RNA在数量和质量上足以用于蛋白质组学和测序分析。沉淀法操作简单,不需要特殊设备,更经济,外泌体产量高,但是会沉淀一些非外泌体的疏水性物质而导致外泌体纯度不够。
2.2.2 试剂盒法
最近已经开发出基于聚合物共沉淀的试剂盒,如ExoQuick、TEI等,可用于提取多种体液中的外泌体。聚合物沉淀剂ExoQuick与样品4℃共孵育30min,然后室温1500g离心30min,即可获得外泌体沉淀。与超速离心法比较,试剂盒法更简便、耗时短,且能获得更高的外泌体产量。试剂盒法获得外泌体沉淀含有的杂质较多,不同来源的样本需要使用不同的试剂盒来进行提取,且试剂盒价格较贵。
2.3 基于大小的分离方法
2.3.1 SEC SEC
主要根据外泌体的大小对外泌体进行分离和纯化。样品中大分子物质不能进入凝胶孔而被流动相快速洗脱出来,尺寸小于孔径的物质可进入多孔材料,需要较长时间被洗脱出来,即可通过不同的洗脱时间分离外泌体。BING等证明了琼脂糖凝胶可以从无血小板上清液中纯化出外泌体,通过这种方法,外泌体很容易从蛋白质和高密度脂蛋白中分离出来。HONG等通过改编和使用mini-SEC方法能够有效分离出外泌体,与漫长而复杂的超速离心法不同,它可在30min内完成外泌体分离。通过SEC分离的外泌体纯度较高,分离出结构上完整且功能活跃的囊泡是基于微型SEC分离的重要优势,但数量较少,而且需要特殊设备,故应用不广泛。
2.3.2超滤法
超滤法是根据外泌体的大小使用相应孔径的滤膜,将样品中小分子物质过滤到膜的另一侧,而将大分子物质滞留在膜上来达到分离的目的。超虑法简单、省时、成本低。LIU等改良了简单的超滤法,通过将不同孔径的膜(200、100、80、50、30nm)串联在一起,实现了不同大小外泌体的快速分离,且捕获效率明显高于超速离心法。然而,过滤器很容易被囊泡和其他大分子物质堵塞,这种情况很容易导致膜压力过大而破碎。
2.4 基于表面成分亲和力的分离法
2.4.1 蛋白质
外泌体表面含有丰富的蛋白质,所以基于其表面成分的亲和力特别适合于分离外泌体。CD63是外泌体中发现的最丰富的蛋白质之一,因此,常用抗CD63免疫吸附外泌体。ZHAO等通过使用抗CD63包裹的磁珠与血液样品不断混合,将外泌体捕获到磁珠上后,加 缓冲液 冲洗5min,然后引入3种不同荧光染料标记的抗体[抗CD24、抗上皮细胞黏附分子(抗EpCAM)、抗糖类抗原-125(抗CA-125)],通过观察不同荧光强度可以量化卵巢癌中不同肿瘤标志物的表达水平。
2.4.2 膜磷脂
虽然大部分基于表面成分的亲和方法是基于外泌体表面的蛋白质,但是脂质双层也是一种很好的检测目标。XU等利用外泌体膜上表达的磷脂酰 丝氨酸 (PS)可以被PS结合受体Tim4很好地结合,用Tim4固定化的磁珠与样品反应进行外泌体捕获,并且观察到洗脱的外泌体保持着完整的形态,与商业外泌体提取试剂盒相比,表现出更高的捕获率。CHEN等利用外泌体将带负电荷的PS暴露在膜上的特点,使用带正电荷基团的离子交换树脂的磁珠与血浆样品反应,血浆中的外泌体就能与磁珠结合,通过这种方法分离的外泌体具有比超速离心法更高的回收率和更少的杂质蛋白。
2.5 ACE分离法
ACE微阵列产生的介电泳(DEP)分离力是通过施加交流电场产生的,纳米级的粒子和其他纳米级实体物质被吸引到圆形微电极边缘周围的DEP高场区域,细胞和大的实体物质被吸引到DEP低场区域。 IBS EN等的ACE装置需要30-50μL血浆样品就能够在15min内将外泌体浓缩到微电极周围的高场区域。ACE设备流程明显快于目前使用的方法,这个装置简化了外泌体提取和回收过程的能力,明显减少了加工步骤和消耗时间。CHEN等构建了具有交叉电极的DEP芯片,能在30min内从血浆样品中分离出外泌体。经过测试证明,DEP芯片具有高捕获率和高回收率,需要的时间更短,并且不需要笨重和贵重的仪器。
2.6 微流控芯片法
微流控芯片法是新开发出来的用于快速高效分离样品中外泌体的方法。WOO等使用2个纳米过滤器(Exodisc)集成的实验盘在30min内实现了20-600nm外泌体的全自动富集。使用纳米粒子跟踪分析定量检测证实了细胞培养上清液中外泌体的回收率大于95%。与超速离心法相比,Exodisc提供了高出100倍的mRNA水平,更省时,所需样本量更少。FANG等开发了一种微流体芯片,将包裹了抗CD63的磁珠与血浆样品通入芯片,在第1个腔室中捕获到外泌体,通入一抗与磁珠-外泌体混合物结合,再通入荧光标记的二抗形成磁珠-外泌体-一抗-二抗混合物聚集在第2个腔室。微流控芯片法操作简单,捕获率高,特别适合于生物学研究。外泌体作为癌症诊断的有前景的生物学标志物,其在癌症的液体 活检 中受到关注。外泌体的生物学价值和临床应用价值凸显了开发有效提取和分离外泌体技术的重要性和必要性。相信随着技术的不断进步和创新,外泌体提取将变得更加简便经济,纯度越来越高,完整性越来越好。
提取后往往需要进一步检测,确定提取的是不是外泌体。有三种方法:1. 扫描电镜观察;2. NTA仪器粒径检测;3. WB检测。如图所示,在外泌体上往往存在许多标志物,这时候就可以选择相应的抗体进行WB检测。根据22 篇外泌体相关文献的统计,排在前4 位的检测指标为 CD63(13/22)、Tsg101(8/22)、CD9 和CD81并列第三位(6/22);接着检测较多的4 个指标为Alix (4/22)、HSP70(3/22)、flotillin (3/22)和Syntenin (2/22);此外还有一些指标仅在1 篇文献中出现过,例如HSP90、LAMP2B、LMP1、ADAM10、nicastrin、AChE、AQP2、RPL5、a-1AT。针对外泌体的定性检测至少选择两个指标就能满足文章发表需要了,比如检测CD63 和Tsg101。
说起冻龄美女你的脑海中第一个会想到谁?是青春可爱并且从小美到大的韩国演员宋慧乔,还是颜值和身材并存的杨幂?或者你还会想到哪一位与奶奶同辈但却可以一直保持20年前颜值高峰的“白素贞”赵雅芝?当然你可能还会想到哪位万千宅男的梦中情人“奶茶妹妹”章泽天。不过在这里值得说一句的是:现在20多岁的小姑娘皮肤好并不是她们多会保养,而是在年龄上占了非常大的优势,如果你到了40岁皮肤依旧可以像20多岁那样的话,那么才算得上真正的本事。现代很多女生都十分向往买一些昂贵的奢饰品,如包包、衣服,鞋子等等总觉得这些昂贵的奢饰品才能彰显自己高品质生活,但实际上我们的皮肤才是那个最容易出卖生活品质的罪魁祸首。
现在很多人自拍只要把美颜一开就会个个都宛如20岁,但是把美颜关了之后很多“东西”就会暴露出来,如鱼尾纹、抬头纹、法令纹等分分钟把你从梦幻世界拉回现实世界。其实从人的皮肤原理来分析:女性到了25岁之后,皮肤就会开始慢慢的走下坡路,如有骨骼支撑的皮肤会以每年0.02公分下垂,而没有骨骼支撑的皮肤每年会以0.06公分下垂,所以这也是为什么很多女性在25岁之后就会发现脸虽然还是自己的脸,但总会觉得没有以前那么精致了的原因。而为什么打开相机美颜功能40岁阿姨可以秒变20多小姐姐,其实很大的原因就是脸上皱纹没有了,然后皮肤也变得光滑、立体并且紧致了。
其实脸上的皱纹是最容易暴露女性的年龄的,皱纹和毛孔粗大、青春痘、粗糙等皮肤问题是有本质上的不同,女性的面部一旦出现有皱纹就意味着面部胶原蛋白不充足了,因为胶原蛋白的缺失使得无法去支撑皮肤,最后导致皮肤开始慢慢下垂,然后出现鱼尾纹、法令纹、木偶纹等,还有并伴随着胶原蛋白的流失一些皮肤问题也会随之而来,如常见的黑头、毛孔粗大和色斑等。肌肤的老化其实是一个群体的反应,通常都是有一个去引发多个,最后一点点把你推向“黄脸婆”的行列里面去。但如果你能让肌肤变得紧致起来、提升脸部轮廓、补充到足够的胶原蛋白,那么让你重回20岁的颜值巅峰也不是不可能的。今天我们就聊一聊今年在抗衰届很火的一个抗衰项目:外泌体。
首先外泌体是什么?
外泌体无疑是眼下生物科学领域最炙手可热的研究对象,它仅仅在几十年时间里就就在“囊泡运输”研究领域拿下了4次的诺贝尔生理学或医学奖,可以说得上是名副其实的“诺奖实力派”,在2013年的时候诺贝尔就授予美国科学家詹姆斯·罗思曼、兰迪·谢克曼和德国科学家托马斯·祖德霍夫生理医学奖,以此来表彰他们发现细胞的囊泡运输调控机制。
其实外泌体就好像是一位快递员,它主要是负责细胞之间的物质运输和信息传递,它从细胞阶段抗衰,传递运输营养或某种活性物质,发送抑制信号让炎症因子“闭麦”;其中发送促进信号可以加快细胞再生和胶原合成等让皮肤健康焕新。严格意义上来讲外秘体就是细胞的囊泡,它可以分泌出很多种细胞因子和大量的胶原因子,通常它的直径会在30-100纳米,简单来讲就是头发的千分之一,它可以自由的进入细胞的间隙(从表皮到真皮),外泌体作为细胞美容的升级版,它不仅克服了细胞的局限性,而且又可以设定明显的靶向性,为皮肤组织修复与改善开辟了新角度。
为什么抗衰需要外泌体?
衰老不是一天形成的。世界卫生组织说:“皮肤衰老的本质是细胞的衰老”。也就说所有的皮肤问题最终都会归结到细胞上,就拿皮肤的细胞来说:要是一个人的皮肤细胞出现了问题,那么会很容易出现以下这几种情况,一是炎症问题会造成细胞间的通讯中断,然后使得皮肤的自我调节功能无法正常工作。第二细胞一旦受损就很容易使得细胞的新陈代谢出现问题,如果细胞的生命周期变短后细胞分裂更新速度变得非常缓慢,这样一来就会随着人的年龄增长胞也会慢慢的“集体衰老”,而一旦衰老细胞会长时间累积起来后就会出现肌肤暗黄干燥、长皱纹等问题。
而能够直接调控细胞的外泌体就无疑是像拿到了影响细胞的关键钥匙,它会像一个小精灵一样利用细胞记忆去智能调控肌肤修复方向,并且激活自体细胞再生力和加强新陈代谢能力。而且外泌体作为细胞护肤的主要成分对多种细胞生理功能和代谢功能都能发挥生物调节作用,接着直接或间的去影响多种类型的细胞的生长、分裂、分化、扩增以及迁移。对那些受损细胞或失活细胞都进行一一的修复和唤醒工作,并且重建细胞屏障、激活皮肤细胞分化以及促进再生从源头上实现抗衰。此外还有研究表明:通过对细胞的整体应用可以在一定程度上恢复正常分泌的协调性,细胞的整体应用起到不单单是修复肌肤的作用,还能使得原有的肌肤和身体内环境变得年轻起到一个逆龄的效果,而这也是外泌体在美容领域备受很多明星青睐的原因。
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