2024年8月電子報
外泌體簡介
外泌體 (Exosomes) 是直徑約30-150奈米的細胞外囊泡，由多種細胞分泌並存在於體液如血液、尿液、唾液和乳汁中。外泌體具有雙層磷脂膜結構，內含蛋白質、脂質、核酸（如mRNA和miRNA）等多種生物分子。外泌體作為細胞外囊泡，因其獨特的生物學功能和應用潛力，已成為生命科學和醫學研究中的熱點。了解和利用外泌體在細胞間通信、疾病診斷和治療中的角色，將有助於推動生物醫學領域的發展。
外泌體的生成和釋放
- 內吞作用(Endocytosis)：細胞膜內陷形成內吞小體 (Endosome)。
- 多囊泡體形成(Multivesicular Body, MVB)：內吞小體內形成含有小囊泡的多囊泡體。
- 外泌體釋放(Exocytosis)：多囊泡體與細胞膜融合，小囊泡被釋放到細胞外，成為外泌體(Exosome)。
外泌體的功能
- 細胞間通信 (Cell-Cell Communication)：外泌體通過攜帶和轉運蛋白質、脂質和核酸，在細胞間傳遞信息，調節多種生理和病理過程。
- 免疫調節 (Immune Modulation)：外泌體在免疫系統中起重要作用，可以影響免疫細胞的活化和反應。
- 疾病診斷 (Disease Diagnosis)：外泌體中的生物標誌物可用於診斷和監測疾病狀態，如癌症、心血管疾病和神經退 行性疾病。
- 治療潛力 (Therapeutic Potential)：由於其天然的細胞間通信功能，外泌體被研究作為藥物和基因治療的運載工具。
外泌體的應用
- 生物標誌物 (Biomarkers)：外泌體中的特定蛋白質或核酸可作為疾病的早期診斷標誌物。
- 藥物傳遞 (Drug Delivery)：外泌體可以攜帶藥物、基因或小分子，實現精準治療。
- 細胞療法 (Cell Therapy)：利用幹細胞衍生的外泌體進行組織修復和再生治療。
- 疫苗開發 (Vaccine Development)：利用外泌體中的抗原成分開發新型疫苗。
常見的外泌體檢測工具和技術
| 檢測方法 | 原理 | 優點 | 缺點 |
|---|---|---|---|
| 超速離心法 (Ultracentrifugation) | 利用高轉速離心分離不同密度的顆粒 | 傳統且常用的方法，無需特殊試劑 | 耗時且需要昂貴的設備，可能導致外泌體損失和破壞 |
| 分子篩色譜法 (Size Exclusion Chromatography, SEC) | 將溶液中的分子按其大小（有時是分子量）分開的色譜法 | 可維持外泌體的完整性和功能性 | 分離效率取決於樣品的複雜性 |
| 免疫捕獲法 (Immunocapture Techniques) | 利用針對外泌體表面標誌物的抗體進行捕獲 | 特異性高，可濃縮特定亞群的外泌體 | 需要已知的外泌體標誌物，成本較高 |
| 奈米顆粒追踪分析 (Nanoparticle Tracking Analysis, NTA) | 追踪和測量顆粒的布朗運動來確定顆粒大小和濃度 | 直接定量，提供外泌體的尺寸分布和濃度 | 需要高質量的樣品和設備 |
| 動態光散射 (Dynamic Light Scattering, DLS) | 測量顆粒在溶液中的動態光散射強度變化來估算顆粒大小 | 靈敏度高、樣品製備簡單、快速且不破壞樣品 | 需要高質量的樣品和設備 |
| 透射電子顯微鏡 (Transmission Electron Microscopy, TEM) | 利用電子束穿透樣品來觀察其超微結構 | 提供高解析度的外泌體形態圖像 | 樣品制備繁瑣且操作技術要求高 |
| 掃描電子顯微鏡 (Scanning Electron Microscopy, SEM) | 利用電子束掃描樣品表面來獲得其形態信息 | 提供三維形態圖像，操作相對簡單，手動計數 | 解析度不如TEM，樣品製備複雜，流程緩慢 |
| 流式細胞術 (Flow Cytometry) | 利用雷射光束對流動中的顆粒進行多參數分析 | 直接定量，能對外泌體表面標誌物進行多重標記檢測 | 對較小的外泌體不敏感，需要標誌物特異性抗體，設備昂貴 |
| 可調電阻脈衝感測 (TRPS) | 檢測單一顆粒通過膜孔的情況 | 直接定量 | 毛孔堵塞。對較小的外泌體不敏感。也可以測量非外泌體污染物 |
| 表面等離子體共振 (Surface Plasmon Resonance, SPR) | 基於光與金屬表面自由電子的相互作用來檢測分子間相互作用 | 無標記即時定量分析技術 | 難以區分特定和非特定交互作用。需要專門的儀器設備 |
| 單粒子乾涉反射成像感測器 (SP-IRIS) | 單色光照射感測器表面，CMOS相機偵測來自單一奈米囊泡的散射訊號 | 定量、免標記、動態檢測方法，直徑 50–200 nm 的單一 EV 進行多重表型分析和數字計數 | 檢測極限 3.94E+09 顆粒/mL |
| 微流控晶片技術 (Microfluidics) | 利用微米或奈米尺度的流體通道進行外泌體分離和分析 | 快速、高效且需要樣品量少 | 技術門檻高，需要專門的設備和設計 |
結論
外泌體在細胞通信、免疫調節、疾病診斷和治療有重要的作用。外泌體檢測方法多樣，每種方法都有其特點和應用範圍，選擇合適的方法需要根據實驗的具體需求來決定。利用多種檢測技術的組合，能夠更全面和準確地分析外泌體的特性和功能。
參考資料
