Extracellular Vesicles

细胞外囊泡

细胞外囊泡(EVs)是从各类细胞中分泌、释放出来的小型膜类结构。这些细胞外囊泡普遍存在于各种生物体液中,包括血液、尿液和唾液。它们包含多种生物活性分子,如蛋白质、脂质和核酸,在细胞间通讯中发挥着关键作用。鉴于细胞外囊泡在生物体的生理过程以及疾病状态研究中的重要性,人们对细胞外囊泡的相关分析重视度不断提高。

自上世纪80年代,研究人员首次发现细胞外囊泡的存在以来,学界对于这些细胞外囊泡的兴趣一直在增长。在过去二十年里,该领域的研究呈现指数级增长。

细胞外囊泡的分析涉及广泛的技术领域,这些技术对于表征细胞外囊泡的大小、浓度、运载量以及识别特定类型细胞中的细胞外囊泡释放至关重要。此外,对细胞外囊泡进行分析可以深入了解细胞外囊泡被受体细胞吸收(胞吞)的机制以及此类细胞介导的生物效应。

细胞外囊泡是什么?

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细胞外囊泡是什么?

不同种类的细胞外囊泡

细胞外囊泡(EVs)根据其生物成因与囊泡粒径大小的不同,大致分为以下三类:

外泌体(Exosomes):是一类来自细胞内源途径的小型细胞外囊泡(30-150 nm)。它们是由细胞质膜向内萌发,进一步转变成多泡体(MVBs),最后与细胞膜融合形成的。外泌体通常携带有多种生物分子,包括蛋白质、脂质和核酸,并参与细胞间通讯和物质递送过程。

微囊泡(Microvesicles):是一类粒径稍大的细胞外囊泡(100-1000 nm),由细胞膜向外萌芽形成。微泡中携带有多种生物活性分子,包括生长因子、细胞因子和信号脂质。它们参与细胞间通讯、生物体免疫调节和凝血过程。

凋亡小体(Apoptotic bodies):是一类粒径较大的细胞外囊泡(1-5µm),由正在经历程序性细胞死亡(凋亡)的细胞释放。凋亡体中携带有多种生物大分子,包括细胞染色质、酶和细胞器。凋亡体在吞噬细胞清除凋亡细胞和维持组织稳态的过程中发挥作用。

我们可以对不同粒径大小的小型细胞外囊泡(<200 nm)和中型/大型细胞外囊泡(> 200 nm)进行识别研究。

细胞外囊泡的作用是什么?

细胞外囊泡参与生物体中各类生理与病理过程,研究人员对细胞外囊泡在医学和生物技术中的潜在应用开展了大量研究。由于细胞外囊泡具有广泛的生物用途,目前许多临床前和临床中的研究都在探索其治疗潜力。

细胞间通讯(Intercellular communication):细胞外囊泡可以在细胞间传递蛋白质、脂质、核酸等生物大分子,因此其在细胞间通讯过程中发挥重要的作用。细胞外囊泡介入细胞间的通讯过程可以影响各种生理和病理过程,包括免疫反应、组织再生和癌症发展过程。

诊断标志物(Diagnostic markers):细胞外囊泡可以作为各种疾病的诊断标志物,因为其中包含反映分泌细胞生理状态的生物分子。例如,循环细胞外囊泡已被证明含有癌症和神经退行性疾病的生物标志物,针对这类细胞外囊泡的分析、研究可以帮助疾病诊断和预后。

药物递送(Drug delivery):细胞外囊泡可以通过工程化改造用于向靶细胞递送药物或核酸等治疗性分子。与传统药物递送系统相比,胞外囊泡递送系统具有生物相容性高、免疫原性低和能够跨越生物屏障等优势。

组织工程学(Tissue engineering):细胞外囊泡可以通过调节细胞行为和细胞信号通路,促进组织的再生和修复。目前,细胞外囊泡已被应用于各类组织工程学的研究中,包括骨再生、软骨修复和伤口愈合。

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HORIBA解决方案

HORIBA Scientific仪器提供的细胞外囊泡(EVs)表征方案如下:

粒径和浓度的测量- ViewSizer 3000 纳米颗粒追踪分析仪

HORIBA纳米颗粒追踪分析仪(NTA)可以精确测量细胞外囊泡EVs的大小和浓度。NTA是EVs表征的强有力工具,它可以同时测量颗粒的大小和浓度。此外,使用NTA荧光模块可以根据其生物分子含量区分不同的EVs亚群。

  • 多分散样品的精确尺寸分布
  • 无需校准标样
  • 颗粒浓度测量
  • 宽动态范围 (10 nm - 15 μm)
  • 无交叉污染
  • 纳米颗粒可视化,实时跟踪运动轨迹
  • 具有统计意义的逐个粒子检测方法       

Zeta 电位和粒径的测量- nanoPartica SZ-100V2 纳米粒度及 Zeta 电位分析仪

细胞外囊泡(EVs)的Zeta电位可以为其表面电荷和稳定性提供有价值的信息。HORIBA的Zeta电位分析仪可以测量EVs的Zeta电位,研究人员能够据此了解EVs如何与其他生物结构相互作用。纳米粒度及Zeta电位分析仪SZ-100V2还可以提供EVs大小的信息。

  • EVs粒径分布
  • EVs平均尺寸的测定
  • Zeta电位的测定
  • 悬浮液中EVs的胶体稳定性

细胞外囊泡的化学结构鉴定–LabRAM Soleil 高分辨率超灵敏智能拉曼成像仪

拉曼光谱技术是一种强大的分析技术,可用于识别细胞外囊泡的化学成分。利用极少量的样品就可以获得蕴含大量信息的高分辨率光谱,是理想的细胞外囊泡表征方法。

拉曼光谱与原子力显微镜技术(AFM)相结合,可以对纳米级的细胞外囊泡进行更高效地分析,获得纳米尺度的信息,如细胞外囊泡结构、化学组成以及形貌分布信息。这使得AFM-Raman平台成为外囊泡领域强有力的研究工具:

  • 化学组成成像
  • 囊泡可视化
  • 质量控制
  • 纯度分析
  • 机械性能

用于细胞外泌体的 A-TEEM 指纹荧光技术 – Aqualog 同步吸收-三维荧光光谱仪

A-TEEM 荧光方法可快速鉴定分子指纹、区分外泌体类型、检测污染物并研究细胞外泌体的生物分布。它是一种非破坏性、无标记的分析工具,对许多常见的辅料不敏感,但对蛋白质高度敏感,因此对细胞外泌体也十分敏感。A-TEEM图谱能更好地揭示复杂基质中的蛋白质特征。这使得 A-TEEM成为QA/QC和流程分析的重要工具。

  • 细胞外泌体独特的分子指纹表征
  • 细胞外泌体表型分析
  • 样本间差异分析
  • 聚集评估
  • 污染物检测
  • 分子结合
  • 溶剂效应可视化

生物相互作用 – OpenPlex 高通量、开放式表面等离子体成像仪

表面等离子体共振成像的主要优势在于它能够提供有关特定表面标记物存在的信息。这些信息可用于区分具有不同生物功能的不同外泌体亚群。

  • 生物分子相互作用
  • 动力学特征/亲和力测定
  • 无标记
  • 粗提样品分析

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应用文档和研讨会

典型应用

  • 外泌体的粒径分布和浓度表征

    外泌体作为生物标志物和药物递送系统的潜力引起了科学界的极大兴趣。然而,外泌体研究的发展一直受到分析技术的限制。人们一直都在寻找表征外泌体粒径和浓度的方法。其中纳米颗粒追踪分析技术(NTA),可以通过相机实时追踪颗粒的布朗运动并进行计算得到颗粒的粒径和浓度。 

    本应用文档展示了ViewSizer 3000作为下一代NTA分析仪器的强大分析能力,它能准确地表征外泌体的粒径和浓度。

  • 使用ViewSizer 3000表征荧光标记的细胞外囊泡
    本应用说明探讨了ViewSizer如何成为表征EVs大小和浓度的优秀工具,以及它如何能够以高重复性和准确性检测荧光标记的外泌体。 

阅读Readout文章

使用光谱分析仪为生命科学领域提供解决方案。(Readout No. E55)

READOUT是HORIBA发行的技术期刊。

特色论坛

外泌体:天然生物纳米颗粒的诊断与治疗潜力

在过去的二十年里,对外泌体和其他形式的细胞外囊泡(EVs)的研究迅速发展。这些被脂质包裹的纳米级递送载体从满载各种内含物的细胞中释放出来,经过长途运输以改变目标细胞的功能。EVs大量存在于血液等生物液体中,因此将其用作诊断标记物,或对其进行工程化改造以用于治疗递送,均具有重要的临床意义。观看本视频,您可以了解到什么是外泌体,研究人员如何研究它们,以及仍然存在哪些挑战。本讲座将重点介绍ViewSizer 3000多激光纳米颗粒追踪分析仪(NTA)及其在外泌体研究中的作用。

细胞外囊泡的分泌:组织特异性及其对健康和疾病的影响

科罗拉多州立大学健康与运动科学系“细胞外代谢调节”实验室主任Dan Lark教授将通过WebEVTalk系列活动发表演讲,重点介绍了他们在骨骼肌和白色脂肪组织之间的细胞外囊泡(EVs)分泌方面的发现。本研究使用转基因荧光标记小鼠和多种分析技术,包括多激光纳米颗粒跟踪分析(m NTA),共同研究了不同组织分泌的EV及其生物分布。论文链接: 点击这里。

WebEVTalk讲座由Carolina Soekmadji博士创立,是面向全球外囊泡研究者的系列讲座。Soekmadji博士是QIMR Berghofer医学研究所的首席研究员,也是《Journal of Extracellular Vesicles》的编辑委员会成员。

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细胞外囊泡手册

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