外泌体/细胞外囊泡

Author: Mika Huang     Date: February 16, 2023

细胞外囊泡（extracellular vesicles, EVs）是一种由细胞释放到细胞外基质的膜性小囊泡，其粒径分布范围为30 nm~1 μm，它们通过膜上的蛋白质、脂类等信号分子，以及膜内包裹的内容物（神经递质、酶、激素和核酸等）在细胞之间的通讯和机体调控中发挥着至关重要的作用。根据分泌途径的不同，EVs主要分为外泌体（exosomes, 30~150 nm）和微囊泡（microvesicles, 100~1,000 nm）两大类。外泌体经由细胞内多泡体（multivesicular body, MVB）与细胞膜融合而释放，而微囊泡则是通过细胞膜包裹信号分子直接释放到细胞外。研究发现EVs广泛存在于人体的血液、乳汁、尿液以及唾液等多种体液中，其种类和数量与机体的生理状态息息相关。因此，EVs有望成为新型的疾病诊断标志物、纳米药物载体、治疗制剂和药物作用靶标，在疾病的诊断和治疗领域具有非常广阔的应用前景。

图1. 细胞外囊泡的分泌途径（a）和结构示意图（b）

EVs常用的检测方法，例如Western Blot、ELISA等，均为基于EVs样本的总体检测，易导致重要的EVs亚群的信息被掩盖。因此，需要一种在单颗粒水平实现EVs多参数定量分析的技术，更为全面地揭示EVs的生化性质和细微差异。但是，由于EVs颗粒粒径小，异质性高，折射率低，且生物标志物含量低，对其进行单颗粒检测极具挑战性。

电子显微镜（透射电子显微镜和扫描电子显微镜）是在单颗粒水平对纳米颗粒的形貌和粒径表征的经典方法，但是存在样品制备繁琐、测量速度慢等不足，且难以提供具有统计代表性的量化信息。而对于EVs这种生物纳米颗粒，通常需要使用冷冻透射电镜（cryo-TEM）以保证样品形态的完整性。极其昂贵的仪器设备、严苛的实验技术要求以及繁琐的测试步骤使得cryo-TEM远不能满足日常的表征需求。纳米颗粒追踪分析技术（nanoparticle tracking analysis, NTA）和纳米孔可调电阻脉冲感应技术（tunable resistive pulse sensing, TRPS）是两种新近发展的可用于EVs粒径分析的方法，但是它们对EVs的检测灵敏度分别为70-90 nm和70-100 nm，远不能满足外泌体的日常检测需求。流式细胞术不仅可以检测EVs的粒径和浓度，而且通过标记蛋白可以检测EVs的来源，将其进行分类；通过核酸染色可以检测EVs内部的RNA，研究基因表达的调控机理。因此，流式细胞术是进行EVs快速、高通量、多参数表征的最优选择。然而，传统流式细胞仪针对的样本主要是细胞，散射光的检测极限通常是200-500 nm，而绝大多数EVs的直径都在200 nm以下，因而传统的流式细胞仪并不适用于细胞外囊泡，特别是外泌体的检测。

纳米流式检测仪为流式检测EVs开辟了蹊径，在保留传统流式细胞仪高通量、多参数检测优良性能的基础上，结合瑞利散射和鞘流单分子荧光技术，利用该设备可以建立EVs分析的标准方法。目前还有大量数据尚未发布，如有兴趣请关注网站内容更新www.nanofcm.cn。