Pharos STEM 臺式場發(fā)射生物電鏡

外泌體是一類由細(xì)胞主動分泌的納米級細(xì)胞外囊泡，已成為生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)領(lǐng)域重要的研究方向。它們不僅是細(xì)胞間通訊的關(guān)鍵介質(zhì)，更在疾病診斷、治療機(jī)制和藥物遞送等方面展現(xiàn)出巨大潛力。

PART01.外泌體是什么？

所有細(xì)胞，包括原核生物和真核生物，在其正常生理過程中以及在獲得性異常情況下都會釋放細(xì)胞外囊泡（Extracellular vesicles，EVs）。EVs 可以分為 3 個亞群：外泌體（Exosomes，EXOs）、微囊泡（Microvesicles，MVs）和凋亡小體（Apoptotic bodies，ABs）。外泌體是其中最小的 EVs，直徑約為 30-150 nm （平均約 100 nm），起源于細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)吞系統(tǒng)。其廣泛存在多種生理體液中，例如精液、血液、尿液、唾液、母乳、羊水、腹水、腦脊液和膽汁等。

圖 1：細(xì)胞外囊泡的三種亞群

外泌體并非細(xì)胞廢物，而是細(xì)胞主動釋放的、用于精密通訊的“納米快遞"。其核心作用體現(xiàn)在：

01.細(xì)胞間通訊的關(guān)鍵介質(zhì)

外泌體攜帶蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、RNA（如miRNA、mRNA）和 DNA 片段，能在細(xì)胞之間遠(yuǎn)距離傳遞信息，從而協(xié)調(diào)生理和病理過程，如免疫調(diào)節(jié)、組織修復(fù)和腫瘤進(jìn)展。

02.與疾病密切相關(guān)

外泌體與免疫反應(yīng)、病毒致病性、妊娠、心血管疾病、中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病和癌癥進(jìn)展密切相關(guān)，其遞送至受體細(xì)胞的蛋白質(zhì)、代謝物和核酸能夠有效改變其生物學(xué)反應(yīng)。這種外泌體介導(dǎo)的反應(yīng)既可以促進(jìn)疾病進(jìn)展，也可以抑制疾病發(fā)展。

PART02.外泌體的形成

外泌體的生物合成過程復(fù)雜，細(xì)胞膜內(nèi)陷形成早期核內(nèi)體（Early sorting endosome，ESEs），隨后成熟為晚期核內(nèi)體（Late sorting endosome，LSEs）。晚期核內(nèi)體的膜向內(nèi)出芽，形成包含眾多腔內(nèi)囊泡（Intraluminal vesicles，ILVs）的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)即稱為多囊泡體（Multivesicular bodies, MVBs）。ESCRT 復(fù)合物等分子負(fù)責(zé)將特定的蛋白質(zhì)、核酸等“貨物"分選并裝載到這些囊泡中。MVBs 可與質(zhì)膜或溶酶體融合，如果 MVBs 與溶酶體融合，將被水解。而當(dāng) MVBs 與質(zhì)膜融合時，外泌體才會被釋放到細(xì)胞外環(huán)境中。另一類主要的細(xì)胞外囊泡——微囊泡（MVs），其形成方式不同，它是直接通過細(xì)胞膜向外“出芽"和脫落而產(chǎn)生的。

圖2：細(xì)胞外囊泡（EVs）的生物合成

PART03.外泌體的研究意義和挑戰(zhàn)

外泌體因其能夠調(diào)節(jié)復(fù)雜細(xì)胞內(nèi)通路，在神經(jīng)退行性疾病和癌癥等多種疾病的治療中展現(xiàn)出巨大潛力。它們可以被改造為遞送載體，精準(zhǔn)輸送短干擾 RNA、反義寡核苷酸、化療藥物及免疫調(diào)節(jié)劑等有效載荷至目標(biāo)細(xì)胞。此外，外泌體自身的脂質(zhì)與蛋白質(zhì)組成可影響其藥代動力學(xué)特性，其中的天然成分有助于提高生物利用度并降低不良反應(yīng)。

除了治療潛力外，外泌體還具有輔助疾病診斷的潛力。外泌體廣泛存在于多種生理體液中，可通過液體活檢獲取外泌體復(fù)雜成分的組成信息。因此，基于外泌體的液體活檢在癌癥等疾病的診斷、預(yù)后評估及治療反應(yīng)監(jiān)測中具有潛在應(yīng)用價值。

盡管前景廣闊，外泌體走向廣泛應(yīng)用仍面臨諸多瓶頸：

1. 分離純化技術(shù)瓶頸：目前主流方法（如超速離心、尺寸排阻色譜、免疫親和捕獲）在得率、純度、操作復(fù)雜度和成本上難以兼得。從復(fù)雜體液中高效分離出高純度的外泌體，仍是技術(shù)上的核心挑戰(zhàn)。

2. 規(guī)模化生產(chǎn)與標(biāo)準(zhǔn)化困難：如何實現(xiàn)臨床級、高產(chǎn)量、成分均一的規(guī)模化生產(chǎn)，是工程化外泌體療法商業(yè)化的關(guān)鍵。不同細(xì)胞來源、培養(yǎng)條件和分離方法導(dǎo)致的產(chǎn)品異質(zhì)性，給質(zhì)量控制和標(biāo)準(zhǔn)化帶來巨大困難。

3. 體內(nèi)藥代動力學(xué)與遞送效率：外泌體在體內(nèi)的分布、代謝、清除規(guī)律尚未闡明。如何提高其向特定器官或細(xì)胞遞送的效率，并避免被肝臟等單核吞噬細(xì)胞系統(tǒng)快速清除，是需要深入研究的課題。

4. 作用機(jī)制與安全性仍需深究：外泌體攜帶的分子種類繁多，其對受體細(xì)胞的長期、系統(tǒng)性影響，以及工程化改造后的潛在免疫原性和脫靶效應(yīng)，仍需更全面的評估。

PART04.Pharos STEM 下的外泌體

透射電鏡在外泌體研究中具有不可替代的核心意義，被視為該領(lǐng)域的 “金標(biāo)準(zhǔn)"工具之一。透射電鏡（尤其是結(jié)合圖像分析軟件）可以精確測量單個外泌體的直徑，并統(tǒng)計群體的粒徑分布。能直觀看到樣本中囊泡大小的異質(zhì)性，以及是否存在尺寸過大（可能為微泡）或過小（可能為脂蛋白）的污染物。

在 Pharos STEM 臺式場發(fā)射生物電鏡下，可見外泌體多為杯狀或凹陷的圓盤狀（這是 TEM 制樣干燥過程中常見的變形特征），也有球形。尺寸分布在一個較窄的范圍內(nèi)（典型為 30-150 nm），這是重要的鑒別依據(jù)。

圖片為客戶檢測的樣本，以下均為 Pharos STEM 臺式場發(fā)射生物電鏡的實拍圖。

參考文獻(xiàn)

1. Aryani, A., & Denecke, B. (2016). Exosomes as a nanodelivery system: A key to the future of neuromedicine? Molecular Neurobiology, 53(2), 818–834.

2. Raposo, G., & Stoorvogel, W. (2013). Extracellular vesicles: Exosomes, microvesicles, and friends. The Journal of Cell Biology, 200(4), 373–383.

3. Contreras-Naranjo, J. C., Wu, H.-J., & Ugaz, V. M. (2017). Microfluidics for exosome isolation and analysis: Enabling liquid biopsy for personalized medicine. Lab on a Chip, 17(21), 3558–3577.

4. Kalluri, R., & LeBleu, V. S. (2020). The biology, function, and biomedical applications of exosomes. Science, 367(6478), eaau6977.

5. Rezaie, J., Feghhi, M., & Etemadi, T. (2022). A review on exosomes application in clinical trials: Perspective, questions, and challenges. Cell Communication and Signaling, 20(1), Article 145.

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注：如需測樣，請自行完成透射電鏡標(biāo)準(zhǔn)制備，我司提供檢測服務(wù)