外泌体（Exosome)研究的前世今生

什么叫Exosome（外泌体）

Exosome（外泌体）是细胞向胞外分泌的囊泡类小体，直径约为30-150 nm之间，具有典型的脂质双分子层膜结构，可存在于细胞培养上清液、血浆、血清、唾液、尿液、羊水和恶性腹水以及其它生物体液中；其携带有母细胞的多种蛋白质、脂类、DNA和RNA等重要信息，在细胞-细胞间的物质和信息传递中起重要作用。

外泌体（Exsome）发展历程：

外泌体的发现要追溯到1986年，Eberhard G. Trams和R.M.Johnstone在体外培养的绵羊红细胞培养液上清中发现了一种有膜结构的小囊泡，并将其命名为Exosome（外泌体）。随后的10年，外泌体并未受到足够的重视。直至1996年，G.Raposo发现类似于B淋巴细胞能分泌抗原提呈外泌体，这种外泌体携带MHC-Ⅱ类分子、共刺激因子和粘附因子。研究表明这种B细胞来源的外泌体可以直接刺激效应CD4+细胞的抗肿瘤反应。1998年，L.Zitvogel等发现树突细胞（DC cell）也能产生有抗原提呈能力的外泌体，而且外泌体含有功能性的MHC-Ⅰ类和Ⅱ类分子，还有共刺激因子。这种外泌体启动了特异性的CTL杀伤作用，促进了T细胞依赖的抗肿瘤效应。

2007年，H.Valadi等发现，细胞之间可以通过外泌体中的RNA来交换遗传物质。这意味着细胞可以通过外泌体影响另外一个细胞，甚至可以把自己的基因强加给另外一个细胞。研究人员逐渐对小小的外泌体产生了极大的好奇。他们发现，肿瘤细胞的外泌体与正常细胞的外泌体之间存在差异，肿瘤的外泌体会促进肿瘤的生长和转移，肿瘤周围组织细胞分泌的外泌体具备杀伤肿瘤细胞的能力，等等。2013年的诺贝尔生理或医学奖颁给了三位科学家，他们分别是美国科学家James E. Rothman和Randy W. Schekman，德国科学家Thomas C. Südhof，以表彰他们发现细胞内部囊泡（外泌体等）运输调控机制。使外泌体的研究达到全新的高度。就外泌体的研究方向而言，干细胞、免疫、microRNA、靶向给药、癌症的诊断及治疗等都是热门研究领域。

2015年JHuan等人证实了急性髓细胞白血病（AML）的外泌体在白血病的骨髓微环境中具有抑制造血干细胞的功能。同年WANGY等人发现诱导多能干(iPS)细胞的外泌体可以在心肌细胞受到急性心肌缺血（MIR）影响时，给心肌细胞传送保护信号。

目前，已有越来越多的学者开始关注外泌体在肿瘤发生和发展中的作用及其机制，外泌体将在癌症的诊断及治疗等领域发挥重要作用。2015年德克萨斯大学MD安德森癌症中心的一项研究在6月24日的《自然》（Nature）杂志上发布，研究发现存在于癌症外泌体（exosomes）上的glypican-1 (GPC1)基因编码蛋白，或许可以作为一种潜在非侵入性诊断和筛查工具的组成部分，用来检测有可能尚处于适合手术治疗阶段的早期胰腺癌。研究发现，在胰腺癌小鼠模型还未显示出MRI可以检测到的胰腺疾病迹象之时，GPC1+ crExos就检测到了胰腺癌的可能性。相比常用的CA 19-9生物标志物，GPC1+ crExos似乎是一种更可靠的筛查工具。

“不同于循环肿瘤细胞(CTCs)需要大量的新鲜血液，在大约30年前保存到冷冻库的血液样本中也可以检测和分离出GPC1+ crExos。可以从储存样本分离出的癌症外泌体中提取出DNA、RNA和蛋白质，用于进一步的遗传和生物分析。因此，癌症外泌体不仅仅是一种生物标记物，分离出它们还可为我们提供一个癌症特异性信息的宝库。”由于胰腺癌确诊时常常已到晚期，只有15%的患者适合于接受手术。如果能够早期检测到癌症，就可以采用胰十二指肠切除术来治疗胰腺癌患者。

目前有关外泌体的研究，主要集中在外泌体颗粒的提取、纯化和内容物分析上。其中，外泌体的粒径表征和浓度信息是极为重要的参数。    

外泌体的分离

目前，外泌体的分离多采用超速离心、磁珠免疫捕获、沉淀或过滤三种方法。

超速离心：耗时耗力，往往需要8-30个小时；每次最多只能处理6个样品；需要大量的起始材料；产量不高。需一台超速离心机。

磁珠免疫捕获：利用外泌体表面特有的表面标记物（如CD63、CD9蛋白），用包被抗标记物抗体的磁珠与外泌体囊泡孵育后结合，即可将外泌体吸附并分离出来。磁珠法具有特异性高、操作简便、不影响外泌体形态完整等优点，但是效率低，外泌体生物活性易受pH和盐浓度影响，不利于下游实验，难以广泛普及。

外泌体分离：

通过简单离心，从体液、血液、尿液、细胞中分离外泌体（Exosome），相比超速离心，安全、快速，经过两次柱子纯化，很好的去除了白蛋白，从而获得高纯度和高产量的外泌体。

外泌体RNA/蛋白的分析

目前，通常使用组织诊断法进行癌症检测，如荧光原位杂交（FISH）和免疫组织化学（IHC）。但是这样基于组织诊断的方法具有很大的局限性，因为需要较大量的组织样本，其不能对癌症变化进行实时监控，不能准确地反映当前的疾病状态。而外泌体诊断测试通过从尿液、血液和体液中提取的外泌体获得遗传信。Exosomes是由所有含RNA、DNA和蛋白的活细胞释放的信使。因为Exosome包含来源于母细胞的信息，因此在肿瘤学上，基于外泌体的体液活检对整个肿瘤活动提供了一个实时监控并可对疾病的重要变化进行检测。

2016年1月21日，ExosomeDiagnostics的ExoDx Lung(ALK)通过了美国食品药品监督管理局(FDA)认证，成为世界上首款癌症临床诊断产品，并于美国市场率先销售。

参考来源：诺为生物

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