常规生物学实验中,实时定量PCR技术(RT-PCR)普遍用于microRNA的检测实践中,但外泌体样品中的microRNA丰度极低,普通RT-PCR技术的灵敏度已经不能够满足。第三代微滴式数字PCR——ddPCR技术,成为外泌体microRNA检测的选择技术。微滴式数字PCR(DropletdigitalPCR),又成为“油包水PCR”,在传统的PCR扩增前对样品进行微滴化处理,即将含有核酸分子的反应体系分成成千上万个纳升级的微滴,其中每个微滴或不含待检核酸靶分子,或者含有一个至数个待检核酸靶分子。经PCR扩增后,逐个对每个微滴进行检测,有荧光信号的微滴判读为1,没有荧光信号的微滴判读为0,根据泊松分布原理及阳性微滴的个数与比例即可得出靶分子的起始拷贝数或浓度。外泌体通过内体途径分泌到细胞外空间,并将各种生物活性分子(货物)转运至靶细胞。辽宁外泌体芯片
外泌体的来源与特征:外泌体是一种存在于细胞外的多囊泡体,通过细胞内吞泡膜向内凹陷形成,其大小均一,直径为40-100nm,密度为1.10-1.18g/mL。外泌体可由间充质干细胞、淋巴细胞和肿细胞细胞等多种类型细胞主动分泌释放。外泌体内主要含有核酸、蛋白质和脂质等,可作为疾病诊断标记物、调控靶细胞功能、参与细胞生物学活动等。例如:含有miR-140-5p的滑膜间充质干细胞来源外泌体(SMSC-Exo影响软骨组织再生;骨髓间充质干细胞来源外泌体携带的miR-196a可调节成骨细胞分化促进大鼠颅骨缺损的骨再生。外泌体作为核酸的药物递送载体。组织外泌体摄取外泌体功能在研究初期阶段发现是参与细胞成熟过程中去除不必要的蛋白质。
外泌体研究背景:胞外囊泡是从细胞膜上脱落或者由细胞分泌的具有双层膜结构的囊泡状小体,主要由微囊泡、凋亡小体、外泌体组成。而外泌体是其中一类小囊泡,直径为30~150nm,密度1.10~1.18g/ml,可携带核酸、蛋白质质和脂质等,存在于血液、唾液、尿液等多种体液中。越来越多的研究证实,外泌体可以通过细胞间转移核酸、蛋白质、脂质等特定物质,发挥特殊的功能。如在抗原提呈细胞中呈递抗原程中、肿细胞细胞发生了发展、神经细胞信号转导过程中都发挥着重要作用。对外泌体的分析和检测可以辅助疾病的早期诊断、疗效评价和预后分析。外泌体可通过其携带的蛋白质、核酸、脂类等来调节受体细胞的生物学活性。
密度梯度离心法根据在蔗糖、碘海醇或碘克沙醇等惰性溶液中的浮力密度将外泌体分成特定的层,目前普遍应用的是蔗糖,这种方法可以成功地将亚细胞成分(例如过氧化物酶体,线粒体和核内体)分离到密度梯度溶液中的不同层中。样品被放置在梯度的顶部,当施加离心力时,样品中的颗粒以独特的速率通过梯度,该梯度以从上到下的密度增加。样品中的外泌体将在1.13-1.19g/ml的密度范围富集,随后可以通过分馏收集,密度梯度超速离心对从蛋白质聚集体和非膜颗粒中分离出外泌体非常有效。此方法获得的外泌体纯度较高,但步骤繁琐、费时且会造成外泌体损失。免疫印迹或蛋白质印迹是分析外泌体较常用的方法之一,其原理是外泌体上特异性抗原与抗体结合。外泌体鉴定方法从物理特征到表面分子标志物,多角度进行鉴定。
外泌体中常见的细胞质蛋白是Rabs蛋白,是鸟苷酸三磷酸酶家族的一种。它可以调节外泌体膜与受体细胞的融合,有文献报道称RAB4,RAB5和RAB11主要出现在早期以及回收的核内体中,RAB7和RAB9主要出现在晚期的核内体。现有大量的研究发现外泌体中含有40种RAB蛋白。除了RAB蛋白,外泌体中富含具有外泌体膜交换以及融合作用的膜联蛋白(包括膜联蛋白1、2、4、5、6、7、11等)。外泌体膜上富含参与外泌体运输的四跨膜蛋白家族(CD63,CD81和CD9))、热休克蛋白家族((HSP60,HSP70,HSPA5,CCT2和HSP90以及一些细胞特异性的蛋白包括A33(结肠上皮细胞来源)、MHC-Ⅱ(抗原提呈细胞来源)、CD86(抗原提呈细胞来源)以及乳凝集素(不成熟的树突状细胞)。提取的外泌体的鉴定方式主要是通过形态学(电子显微镜技术)、粒子大小以及标志蛋白等方式实现的。湖南外泌体miRNA测序
流式细胞技术是细胞和小颗粒定性和定量表征的有效方法,其用于外泌体定量检测的准确性也在不断上升。辽宁外泌体芯片
胞外囊泡和外泌体的异质性。细胞外囊泡的两大类是胞外体和外泌体。胞外体通过质膜出芽释放,大小在50~1mm之间。外泌体起源于内泌体途径,通过形成包含ILVs的ESEs、LSEs,较终形成多泡体。当MVBs与质膜融合时,外泌体释放(尺寸范围~40~160nm)。外泌体是一个高度异质性的群体,具有独特的诱导复杂生物学反应的能力。外泌体的异质性可以根据其大小、含量(载物)、对受体细胞的功能影响以及细胞来源来概念化。这些特征的不同组合导致了外泌体的复杂异质性。辽宁外泌体芯片
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