外泌體的研究進(jìn)展

于 歌，謝 風(fēng)

(吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院 檢驗(yàn)科,吉林 長(zhǎng)春130033)

外泌體的研究進(jìn)展

于 歌，謝 風(fēng)*

(吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院 檢驗(yàn)科,吉林 長(zhǎng)春130033)

外泌體是一種囊性小泡，其本質(zhì)是脂質(zhì)雙分子層，它是細(xì)胞通過主動(dòng)分泌作用產(chǎn)生并排出胞外的。外泌體在細(xì)胞間的信息交流以及物質(zhì)傳遞方面均發(fā)揮著及其重要的作用，而隨著醫(yī)療技術(shù)水平日益完善，使得外泌體在疾病的早期診斷、臨床治療及其預(yù)后中發(fā)揮不可或缺的作用。本文就現(xiàn)階段外泌體的研究進(jìn)展及臨床實(shí)際應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述。

1 概念與結(jié)構(gòu)

外泌體(Exosomes，EVs) ，是細(xì)胞通過內(nèi)吞-融合-外排等一系列生物學(xué)機(jī)制產(chǎn)生并通過主動(dòng)分泌作用排出細(xì)胞外的囊性小泡，其本質(zhì)是脂質(zhì)雙分子層[1]。外泌體的細(xì)胞來源，以及其內(nèi)部的蛋白質(zhì)含量決定了它的密度。一般來說，外泌體的分子直徑約為25- 95 nm。外泌體形態(tài)呈杯型或雙凹碟型，但在人體體液中呈球狀[2]。

2 發(fā)現(xiàn)與發(fā)展

1983年，約翰斯通初次在綿羊的網(wǎng)織紅細(xì)胞上發(fā)現(xiàn)了外泌體，它被定義為轉(zhuǎn)鐵蛋白受體的排泄通道。而在之后的研究過程中，驚訝的發(fā)現(xiàn)淋巴B細(xì)胞中也存在這種囊性小泡，并在淋巴T細(xì)胞的增值分化中有重要作用，它甚至可以抑制腫瘤的生長(zhǎng)發(fā)育[4]。而后在外周血、腦脊液、尿液等人體各種體液中陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了外泌體的存在[5]，這使得外泌體來源方面取得了新進(jìn)展，驗(yàn)證了其可由不同細(xì)胞產(chǎn)生并釋放的生物學(xué)特點(diǎn)[6]。而經(jīng)由不同細(xì)胞分泌的外泌體含有不同的生物學(xué)功能，如免疫調(diào)節(jié)、凝血功能、增值分化、細(xì)胞遷移、以及介導(dǎo)細(xì)胞間的物質(zhì)傳遞及交流作用等。

3 功能與特性

細(xì)胞分泌的膜性囊泡有多種存在形式，如外泌體、凋亡小體，以及脫落微球。外泌體內(nèi)含有miRNA，以及各種蛋白成分，參與調(diào)節(jié)細(xì)胞各項(xiàng)生理功能。而其后的研究證明其不僅在正常細(xì)胞內(nèi)發(fā)揮作用，外泌體及其內(nèi)部成分也廣泛指導(dǎo)腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育，但值得注意的是，外泌體均不含有DNA成分[7]。在外泌體廣泛的生理作用中，細(xì)胞間的信息交流以及物質(zhì)傳遞最為重要[8]，其機(jī)制為以下四方面：1) 外泌體作為一種信號(hào)物質(zhì)直接作用于受體細(xì)胞；2)外泌體將特異性傳染顆?；蚬δ苄缘鞍踪|(zhì)傳遞給受體細(xì)胞；3)外泌體通過mRNA、microRNA等物質(zhì)進(jìn)行遺傳信息的呈遞。4)外泌體可直接在細(xì)胞間進(jìn)行受體轉(zhuǎn)移；而此時(shí)外泌體進(jìn)入受體細(xì)胞后，通過指導(dǎo)轉(zhuǎn)錄和翻譯，對(duì)蛋白進(jìn)行修飾和定位，并通過一系列過程進(jìn)而影響受體細(xì)胞的細(xì)胞表型及生物功能[9]。

4 外泌體與miRNA

通過大量研究及試驗(yàn)得知外泌體內(nèi)的miRNA可調(diào)控生物信息，從而影響機(jī)體內(nèi)各種生理過程。miRNA經(jīng)肥大細(xì)胞釋放后，經(jīng)翻譯產(chǎn)生蛋白質(zhì)，而后經(jīng)運(yùn)輸?shù)竭_(dá)靶細(xì)胞這一過程，引發(fā)了猜想，即外泌體是否可以選擇性地輸送RNA分子？[10]這一大膽的猜想經(jīng)Valadi等得以證實(shí)，卻由于當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)發(fā)展不足使得其具體機(jī)制無法得以驗(yàn)證。

而后不久發(fā)現(xiàn)血清及血漿分泌的miRNA主要來源于外泌體，RNA酶可降解miRNA,而miRNA經(jīng)外泌體保護(hù)可免遭破壞。但有一部分研究者認(rèn)為miRNA通過與某種特異性蛋白質(zhì)結(jié)合后誘導(dǎo)miRNA特異復(fù)合物形成，而miRNA是在這種特異性蛋白質(zhì)的保護(hù)下得以免遭降解破壞[11]。

經(jīng)由不同腫瘤細(xì)胞內(nèi)的外泌體合成并分泌的miRNA擁有不同結(jié)構(gòu)。外泌體源性miRNA與腫瘤的形態(tài)、惡性程度、分期分級(jí)以及侵襲轉(zhuǎn)移息息相關(guān)。

5 提取，方法及鑒定

離心法最為常用[13]，其中密度梯度離心法是將梯度材料混入待測(cè)物質(zhì)中，利用不同組分間密度不同的原理對(duì)待測(cè)組分進(jìn)行分離提純。而過濾離心法，是應(yīng)用超濾膜將不同相對(duì)分子質(zhì)量的組分加以分離提純[14]。色譜法是通過凝膠孔隙的孔徑與待測(cè)物分子大小間的差額而對(duì)待測(cè)物質(zhì)進(jìn)行分離與分析[15]。此外，免疫磁珠法是應(yīng)用物質(zhì)結(jié)合原理，使得待測(cè)組分與特殊物質(zhì)結(jié)合后進(jìn)行分離與提純[16]。但研究至今，無論是離心法，還是其后的色譜法，免疫磁珠法，均不能同時(shí)保證外泌體的生物學(xué)活性與高純度，在分離提純方面，有待于進(jìn)一步研究與發(fā)展。

6 診斷與治療

6.1外泌體與腫瘤

腫瘤細(xì)胞也可以分泌外泌體，并進(jìn)入機(jī)體發(fā)揮雙重調(diào)控作用，既可促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展，同時(shí)也可以抑制其發(fā)生發(fā)展。外泌體及其分泌的各種生物學(xué)物質(zhì)，均可在腫瘤細(xì)胞的發(fā)生發(fā)展過程中起重要生理作用。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，腫瘤細(xì)胞分泌外泌體含量遠(yuǎn)大于正常細(xì)胞，期內(nèi)的遺傳信息物質(zhì)參與腫瘤發(fā)生發(fā)展的多個(gè)方面。

外泌體檢測(cè)可用于腫瘤的早期診斷，其中miRNAs 還可以反映腫瘤進(jìn)展，判斷腫瘤分期以及監(jiān)測(cè)腫瘤是否轉(zhuǎn)移。外泌體還可應(yīng)用于監(jiān)測(cè)腫瘤患者的病情變化，并及時(shí)反饋信息指導(dǎo)臨床。至今大量研究表明，應(yīng)用外泌體制備的腫瘤疫苗，在增強(qiáng)機(jī)體免疫功能方面發(fā)揮不可或缺的作用[17]。

6.2外泌體與神經(jīng)系統(tǒng)疾病

經(jīng)由腫瘤細(xì)胞分泌的外泌體，可通過兩方面發(fā)揮作用，其一是通過其內(nèi)蛋白及核酸促進(jìn)腫瘤發(fā)生發(fā)展，其二是利用其內(nèi)抗原誘導(dǎo)免疫反應(yīng)，及免疫耐受與抑制[18]。而在神經(jīng)退行性病變中，蛋白質(zhì)突變導(dǎo)致錯(cuò)誤分選或錯(cuò)誤折疊，蛋白質(zhì)降解途徑遭到阻礙使得大量蛋白質(zhì)堆積，進(jìn)而在特定部位形成包涵體。外泌體可攜帶錯(cuò)誤折疊或突變后的蛋白質(zhì)，造成有毒蛋白質(zhì)的擴(kuò)散，從而促進(jìn)神經(jīng)退行性疾病的發(fā)生發(fā)展[19]。

6.3外泌體與心血管疾病

心臟球，是在近期研究過程中產(chǎn)生的新概念，即在人體外對(duì)心臟組織進(jìn)行分離培養(yǎng)而獲得的細(xì)胞集團(tuán)，因其成球形外觀，故而得名。外泌體可經(jīng)由心臟球細(xì)胞分泌，與其它微粒體共同在心臟組織與異體細(xì)胞間的傳遞信息[20]。與此同時(shí)，內(nèi)皮細(xì)胞來源外泌體在心血管形成時(shí)發(fā)揮極其重要的功能[21]。

7 總結(jié)與展望

外泌體是細(xì)胞之間進(jìn)行生命活性物質(zhì)交換的一種重要工具，早已逐漸展開大量實(shí)驗(yàn)研究，因其包含多種蛋白質(zhì)和遺傳物質(zhì)， 并且廣泛分布于各種體液中，且具有較長(zhǎng)的半衰期，可作為非侵入疾病診斷方法，不僅可以提高疾病早期診斷率，還在極大程度上減輕了病患身體上的疼痛。而進(jìn)一步深入研究外泌體的生物學(xué)結(jié)構(gòu)及功能，在指導(dǎo)疾病早期診斷及臨床藥物研究方面均有前瞻性指導(dǎo)。

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*通訊作者

1007-4287(2017)12-2206-03

2017-04-15)