辛耘知識分享家: 外泌體(exosome)簡介與檢測方法

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外泌體(exosome)簡介與檢測方法

2024年8月電子報

Ø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。

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● 外泌體的生成和釋放

1. 內吞作用(Endocytosis)：細胞膜內陷形成內吞小體 (Endosome)。
2. 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。
3. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 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

1. 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。
2. 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。
3. 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。
4. 疫苗開發 (Vaccine Development)：利用外泌體中的抗原成分開發新型疫苗。

Ø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：
1. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/prd.12520?af=R
2. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6595474/

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