外泌体,作为细胞间通讯的重要载体,近年来在临床医学精准治疗领域中引起了广泛的关注。外泌体含有丰富的活性物质,可以调控细胞间的信息交流,在药载递送、无细胞治疗、疾病诊断方面具有潜在的技术应用蓝海。
目前可以通过差速离心、过滤、免疫亲和、层析、流式细胞分选、密度梯度离心等多种手段大致分离出不同的细胞外囊泡亚群,再利用外泌体示踪技术追踪外泌体在体内的分布和归宿,以及它们与细胞的相互作用,在细胞治疗领域中具有重要作用。
外泌体示踪方法 01荧光染料标记
亲脂性染料可以与外泌体的脂质双层膜稳定结合,直接使用荧光染料(如PKH26、PKH67、DAPI、DiO等)标记外泌体,通过荧光显微镜观察和分析外泌体,染色效果较好,是目前较为常见的示踪方法。
02核酸标记
通过将外泌体表面或内部的核酸(如miRNA、siRNA等)标记为荧光探针或放射性标记物,利用核酸杂交或放射性测量等技术来追踪外泌体的运输和内部化过程。
03蛋白质标记
利用特定的抗体或标记蛋白(如GFP、Luciferase等)标记外泌体表面的特定蛋白质,通过免疫荧光染色或酶活性测量等方法来追踪外泌体的位置和内部化情况。例如,外泌体的特定蛋白 CD63 和绿色荧光蛋白 GFP 的表达元件构建成质粒再包装到慢病毒中,随后用此慢病毒感染细胞,使细胞分泌的外泌体带有绿色荧光,如下图2。
04磁性标记
利用磁性纳米颗粒(如超顺磁性铁氧体颗粒)标记外泌体,通过磁共振成像或磁力测量等技术来追踪外泌体的位置和内部化过程。
05放射性标记
使用放射性同位素(如99mTc、125I等)标记外泌体,通过放射性测量技术(如放射性计数或正电子发射断层扫描)来追踪外泌体的位置和内部化情况。例如,研究人员用锆 89 ( 89 Zr)标记GMP级别外泌体的定量生物分布和药代动力学,如图4。与荧光或生物发光成像相比,放射性核素成像因其对深部组织成像的出色灵敏度和定量测量的潜力而为生物分子治疗的体内跟踪提供了多种优势。
外泌体染料怎么选? 01
稳定性
选择具有良好稳定性的染料,以确保染料在外泌体内的持久性和可靠性;
02
选择性
选择能够特异性地与外泌体结合的染料,以避免与其他细胞或细胞组分结合。
03
可观察性
选择能够在所使用的观察技术中产生强烈信号的染料,以确保外泌体的可视化和检测。
04
毒性
选择对细胞和外泌体没有或很低毒性的染料,以避免对实验结果的干扰。
常用的外泌体染料包括荧光染料(如DiI、DiO、PKH67等)和蛋白质标记染料(如CD63、CD81等抗体标记染料)。这些染料可以通过荧光显微镜、流式细胞术和电子显微镜等技术来观察和检测外泌体。PKH可提供长时间的活细胞荧光膜标记,且无明显毒性作用。膜染料PKH67是一种绿色荧光染料,其激发(490 nm)和发射(504 nm)波长与荧光素和FITC相近。PKH26是红色光谱中的荧光染料,其峰值激发(551 nm)和发射(567 nm)波长特性与罗丹明或藻红蛋白(PE)检测通道兼容,并且也可以被488 nm激光激发。目前PKH染料已成功用于体外和体内跟踪实验中标记外泌体和细胞外囊泡。例如,一项研究发现,人脂肪组织源间充质干细胞(ADSCs)释放的外泌体可以通过荧光染料PKH26进行标记,并且这些标记的外泌体可以释放功能性的neprilysin,从而对肿瘤具有治疗效果。
总的来说,外泌体在临床医学中也有十分光明的应用前景,主要是因为它们含有丰富的生物标志物,可用于监测临床状态,治疗反应,疾病进展等,同时由于它们具有递送生物分子的功能,因此它们还有发展成临床药物递送载体的潜力
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货号 |
规格 |
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5 T |
文献参考:
[1]Busato A, Bonafede R, Bontempi P, Scambi I, Schiaffino L, Benati D, Malatesta M, Sbarbati A, Marzola P, Mariotti R. Magnetic resonance imaging of ultrasmall superparamagnetic iron oxide-labeled exosomes from stem cells: a new method to obtain labeled exosomes. Int J Nanomedicine. 2016 Jun 1;11:2481-90.[2]Choi H, Kim MY, Kim DH, Yun H, Oh BK, Kim SB, Song IH, Park HS, Kim SE, Park C, Choi C. Quantitative Biodistribution and Pharmacokinetics Study of GMP-Grade Exosomes Labeled with 89Zr Radioisotope in Mice and Rats. Pharmaceutics. 2022 May 24;14(6):1118.
[3]Polanco JC, Li C, Durisic N, Sullivan R, Götz J. Exosomes taken up by neurons hijack the endosomal pathway to spread to interconnected neurons. Acta Neuropathol Commun. 2018 Feb 15;6(1):10.
[4]Ren R, Tan XH, Zhao JH, Zhang QP, Zhang XF, Ma ZJ, Peng YN, Liu QB, Zhang HY, Li YQ, He R, Zhao ZQ, Yi XN. Bone marrow mesenchymal stem cell-derived exosome uptake and retrograde transport can occur at peripheral nerve endings. Artif Cells Nanomed Biotechnol. 2019 Dec;47(1):2918-2929.