于 歌，謝 風(fēng)

(吉林大學(xué)中日聯(lián)誼醫(yī)院 檢驗科,吉林 長春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 檢驗科,吉林 長春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)展及臨床實際應(yīng)用進(jìn)行簡要綜述。

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，驗證了其可由不同細(xì)胞產(chǎn)生并釋放的生物學(xué)特點[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物質(zhì)直接作用于受體細(xì)胞；2)外泌體將特異性傳染顆粒或功能性蛋白質(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；而此時外泌體進(jìn)入受體細(xì)胞后，通過指導(dǎo)轉(zhuǎn)錄和翻譯，對蛋白進(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，卻由于當(dāng)時的科學(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物質(zhì)中，利用不同組分間密度不同的原理對待測組分進(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物分子大小間的差額而對待測物質(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)展的多個方面。

外泌體檢測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)測腫瘤是否轉(zhuǎn)移。外泌體還可應(yīng)用于監(jiān)測腫瘤患者的病情變化，并及時反饋信息指導(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)致錯誤分選或錯誤折疊，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，內(nèi)皮細(xì)胞來源外泌體在心血管形成時發(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驗研究，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)