国自然“新星”：如火如荼的外泌体研究

如火如荼的外泌体研究

自2013年外泌体的研究者获得诺贝尔生理或医学奖，近年来外泌体研究一直是国自然的热点，其中标项目比例不断攀升。2022年外泌体中标项目数量跻身国自然热点前五；2023年外泌体中标项目数量依旧占据高位，国自然资助金额超2亿。

那么外泌体到底有什么过人之处，让我们一起来看看吧！

外泌体介绍

外泌体（Exosomes）是一类直径约为40-160 nm的小泡状结构，由细胞通过外胞吞作用释放到细胞外环境中。它们存在于几乎所有生物体的体液中，包括血液、尿液、唾液、乳汁和体外培养的细胞上清液中等。外泌体能够携带并传递蛋白质、脂质、RNA和DNA等多种生物分子，从而在调控免疫反应、促进组织修复、传递遗传信息等方面发挥重要作用。

图1：外泌体形成过程以及内部结构示意图

（引自：Science. 2020 Feb 7;367(6478):eaau6977）

外泌体研究热点

对近年来外泌体研究项目进行分析，可以发现外泌体研究主要集中在以下几个方面。

功能机制研究

外泌体作为细胞的通讯载体，和疾病的发生发展密切相关。深入理解外泌体的生物学功能和作用机制具有重要意义。目前有关于外泌体的机制研究主要集中在肿瘤、心血管、神经、免疫方向。

工程化外泌体

工程化外泌体是对外泌体进行修饰和改造，使得其可以满足临床的应用需求，如进行特定修饰后实现药物靶向递送。

体外诊断标志物

外泌体因其在血液、尿液等体液中的存在，成为了非侵入性疾病诊断的重要工具。目前外泌体作为生物标志物在癌症、心血管疾病、神经退行性疾病等多种疾病的早期诊断中显示出巨大的潜力。

总而言之，外泌体是目前研究的热门方向之一。

那么如何进行外泌体研究呢？下面我们介绍一下外泌体研究中最常见的提取-鉴定-标记-保存实验思路。

外泌体提取

外泌体研究的首要工作就是从样本中提取得到外泌体，目前有多种方法可以提取外泌体，但各有优缺点，实际应用时可以结合几种方法以得到高纯度高浓度的外泌体。

外泌体鉴定

外泌体提取后需要对其进行鉴定。外泌体研究权威---国际细胞外囊泡学会发表的指导手册建议主要从以下三个方面鉴定外泌体。

TEM鉴定

双层囊泡结构是外泌体的标志之一，但是普通光学显微镜无法观察到这一现象，需要借助透射电镜（TEM）。TEM可以直接观察外泌体的形态结构和完整度，是外泌体鉴定的金标准。

NTA检测

TEM可以直接观察外泌体，但是它无法检测到所有外泌体的大小和浓度。纳米颗粒追踪分析（NTA）可以快速检测并反映出外泌体的粒径分布和浓度，是外泌体鉴定的又一重要指标。

WB检测标志蛋白

除了TEM和NTA，也可以对外泌体上的标志蛋白进行检测。常用的检测标志蛋白有跨膜蛋白（如CD63/CD9/CD81），以及膜结合蛋白或者游离蛋白（如TSG101/Alix/HSP70），一般至少需要检测两个指标，最常见的组合是CD63 和TSG101。

文献举例

为了研究心外膜脂肪来源的细胞外囊泡（eFat-EVs）在房颤（AF）中的作用，研究者通过超速离心得到了AF患者和非AF患者来源的eFat-EVs，并通过NTA鉴定了EVs的粒径和浓度、通过TEM观察到了EVs的形态、通过WB对标志蛋白CD63/TSG101/CD81进行了检测，结果显示符合EVs特征。