外泌体,作为细胞间通讯的重要载体,近年来在临床医学精准治疗领域中引起了广泛的关注。外泌体含有丰富的活性物质,可以调控细胞间的信息交流,在药载递送、无细胞治疗、疾病诊断方面具有潜在的技术应用蓝海。
目前可以通过差速离心、过滤、免疫亲和、层析、流式细胞分选、密度梯度离心等多种手段大致分离出不同的细胞外囊泡亚群,再利用外泌体示踪技术追踪外泌体在体内的分布和归宿,以及它们与细胞的相互作用,在细胞治疗领域中具有重要作用。
亲脂性染料可以与外泌体的脂质双层膜稳定结合,直接使用荧光染料(如PKH26、PKH67、DAPI、DiO等)标记外泌体,通过荧光显微镜观察和分析外泌体,染色效果较好,是目前较为常见的示踪方法。
图1.染料标记外泌体染色效果
通过将外泌体表面或内部的核酸(如miRNA、siRNA等)标记为荧光探针或放射性标记物,利用核酸杂交或放射性测量等技术来追踪外泌体的运输和内部化过程。
利用特定的抗体或标记蛋白(如GFP、Luciferase等)标记外泌体表面的特定蛋白质,通过免疫荧光染色或酶活性测量等方法来追踪外泌体的位置和内部化情况。例如,外泌体的特定蛋白 CD63 和绿色荧光蛋白 GFP 的表达元件构建成质粒再包装到慢病毒中,随后用此慢病毒感染细胞,使细胞分泌的外泌体带有绿色荧光,如下图2。
图2.用 GFP 标记的外泌体分别与 SH-SY5Y、BV2细胞共培养
利用磁性纳米颗粒(如超顺磁性铁氧体颗粒)标记外泌体,通过磁共振成像或磁力测量等技术来追踪外泌体的位置和内部化过程。
图3.USPIO标记外泌体的体内核磁共振成像
使用放射性同位素(如99mTc、125I等)标记外泌体,通过放射性测量技术(如放射性计数或正电子发射断层扫描)来追踪外泌体的位置和内部化情况。例如,研究人员用锆 89 ( 89 Zr)标记GMP级别外泌体的定量生物分布和药代动力学,如图4。与荧光或生物发光成像相比,放射性核素成像因其对深部组织成像的出色灵敏度和定量测量的潜力而为生物分子治疗的体内跟踪提供了多种优势。
图4.89Zr标记外泌体不同注射时间在小鼠和大鼠体内的定量分布