外泌體的定位觀察

癌癥的早期發(fā)現(xiàn)

研究人員認(rèn)為，外泌體可能與癌細(xì)胞的生存及惡化、轉(zhuǎn)移等存在關(guān)聯(lián)。在癌癥患者體內(nèi)癌細(xì)胞釋放的外泌體中，含有源于癌細(xì)胞的各類蛋白質(zhì)，會(huì)激活癌細(xì)胞特異的細(xì)胞殺傷性T細(xì)胞。這是因?yàn)樵从诎┘?xì)胞的外泌體含有癌癥基因。這也就意味著，通過觀察癌癥患者體內(nèi)細(xì)胞釋放的外泌體，就能實(shí)現(xiàn)癌癥的早期檢測(cè)。
作為一種著眼于外泌體細(xì)胞間信息傳遞性質(zhì)的癌癥診斷法，液體活檢（liquid biopsy）是發(fā)現(xiàn)早期癌癥的重要手段。在基于液體活檢的癌癥診斷中，外泌體內(nèi)容物能夠反映釋放源細(xì)胞的特征，例如癌癥相關(guān)基因發(fā)生變異的ctDNA（circulating tumor DNA），因此通過調(diào)查異常細(xì)胞的外泌體，或許能夠?qū)崿F(xiàn)癌癥的早期發(fā)現(xiàn)。

阿爾茲海默病的治療

阿爾茲海默病是一種因β-淀粉樣蛋白毒性損傷致使神經(jīng)細(xì)胞死亡，引起腦部萎蓑后發(fā)生的癡呆癥。在阿爾茲海默病的治療中，外泌體會(huì)對(duì)作為病因物質(zhì)的β-淀粉樣蛋白及Tau蛋白^*4的增減造成較大的影響。
除此以外，為了更加安全地將醫(yī)藥品高效輸送（delivery）至特定的患病組織及細(xì)胞，研究者們正在嘗試在“藥物傳遞系統(tǒng)（DDS：drug delivery system）"中，將藥劑、核酸等封入外泌體，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)給藥。

• *4：Tau蛋白（tau protein）

• Tau蛋白是一種存在于中樞及末梢神經(jīng)系統(tǒng)神經(jīng)細(xì)胞中的蛋白質(zhì)。它會(huì)與多種蛋白質(zhì)結(jié)合，參與發(fā)生在腦神經(jīng)系統(tǒng)中的各類現(xiàn)象，例如腦部的后天發(fā)育、成體的神經(jīng)發(fā)生等等。這種Tau蛋白的異常，或許就是阿爾茲海默病等神經(jīng)變性疾病的發(fā)病原因。

用于再生醫(yī)療

基于外泌體的再生醫(yī)療是指將干細(xì)胞等人工構(gòu)建的組織移植到患者體內(nèi)，從而再生和恢復(fù)受損臟器及組織的醫(yī)療方法。
間充質(zhì)干細(xì)胞（Mensenchymal Stem Cell：MSC）分泌的外泌體（MSC外泌體）對(duì)癌癥、腎臟疾病、心肌疾病、腦部疾病、肺部疾病等多種疾病具有治療效果。此外，MSC還可以分化為內(nèi)胚層及外胚層細(xì)胞，未分化的MSC分泌的分子對(duì)特定疾病以外的許多疾病具有治療效果。
MSC具有“歸巢"的能力，能夠自發(fā)尋找損傷的部位并集中于所找到的部位，這種能力可以用于對(duì)過去無法給藥的臟器和組織進(jìn)行靜脈給藥。然后，積聚在損傷部位的MSC會(huì)分泌MSC外泌體用于再生和恢復(fù)組織。
由此，基于MSC外泌體的再生醫(yī)療展現(xiàn)出與基于iPS細(xì)胞的再生醫(yī)療不同的細(xì)胞療法，在細(xì)胞治療領(lǐng)域，尤其是作為新型病毒感染的療法備受關(guān)注。

液體活檢診斷

液體活檢（liquid biopsy）就是利用對(duì)身體負(fù)擔(dān)較小的體液（體液、血液、尿液等樣本）進(jìn)行活檢的技術(shù)，主要在癌癥診斷領(lǐng)域發(fā)揮作用。
液體活檢的樣本中含有源自腫瘤及各類組織、細(xì)胞的信息，觀察這些樣本，可以全面掌握全身的腫瘤狀況。
利用內(nèi)窺鏡及穿刺針采集樣本的活檢技術(shù)，不僅會(huì)給病人帶來痛苦與風(fēng)險(xiǎn)，還只能采集極少部分的腫瘤組織，只能檢測(cè)到零碎的癌癥信息。
液體活檢光用體液就能完成檢測(cè)，可以在不對(duì)人體造成負(fù)擔(dān)的前提下，開展癌癥基因診斷及治療效果預(yù)測(cè)。

什么是藥物傳遞系統(tǒng)（DDS：drug delivery system）

藥物傳遞系統(tǒng)是一種利用外泌體細(xì)胞間物質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)特性的治療方法，可以將物質(zhì)（蛋白質(zhì)、核酸、脂質(zhì)）運(yùn)輸?shù)教囟ǖ募?xì)胞中。
這種療法面世至今，已經(jīng)成功驗(yàn)證了其對(duì)乳腺癌細(xì)胞的抗癌作用，并且曾通過將藥物導(dǎo)入神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞，成功減少了阿爾茲海默病誘發(fā)物質(zhì)——β-淀粉樣蛋白的量。
作為一種采用生物分子的療法，外泌體DDS療法與傳統(tǒng)的納米微粒藥物運(yùn)輸療法相比，毒性更低。人們?cè)谘芯恐羞€發(fā)現(xiàn)，外泌體DDS能夠到達(dá)傳統(tǒng)療法難以穿透的組織深處，因此外泌體作為一種強(qiáng)有效的運(yùn)輸分子，正在受到越來越多的關(guān)注。

外泌體研究的展望

正如上文所說，隨著醫(yī)學(xué)及觀察技術(shù)的發(fā)展，“傳遞細(xì)胞信息＝疾病轉(zhuǎn)移"這一外泌體的負(fù)面特性搖身一變，成為了在疾病預(yù)防、早期治療、細(xì)胞直接靶向投藥等領(lǐng)域開辟先進(jìn)療法的優(yōu)勢(shì)，并因此備受關(guān)注。
其實(shí)，蔬菜瓜果等植物的細(xì)胞同樣會(huì)分泌外泌體。以生姜為例，生姜具有抑制酒精性肝損傷的效果，這或許是因?yàn)樯尫诺耐饷隗w具有一定的護(hù)肝作用，可避免肝臟受損。還有研究報(bào)告指出，煮雞蛋的外泌體具有抑制動(dòng)脈硬化，增強(qiáng)記憶力的效果。
東方醫(yī)學(xué)認(rèn)為膳食乃醫(yī)療之根本，疾病治療的藥物與促進(jìn)健康的食物，原本就是同根同源的存在。從這一觀點(diǎn)來看，圍繞外泌體的研究給醫(yī)療和食品帶來了更多的可能性，堪稱是現(xiàn)代版的“藥食同源"。

使用體液及細(xì)胞培養(yǎng)液的分析方法

通常情況下，會(huì)采用超離心、超過濾等方法從血液、腹水等體液樣本中分離提純外泌體。但是，用此類方法提取到的外泌體，會(huì)混入性狀、濃度相近的其他粒子、高質(zhì)量蛋白質(zhì)等雜質(zhì)，很難單獨(dú)分析外泌體。
為了解決這一問題，有時(shí)也會(huì)配合使用親和純化^*1技術(shù)。為了確認(rèn)最終分離提純所得的樣本是否為外泌體，還會(huì)借助動(dòng)態(tài)光散射法或顯微鏡進(jìn)行尺寸核實(shí)或者通過蛋白質(zhì)印跡法進(jìn)行驗(yàn)證^*2。

• *1：親和純化（affinity purification）

• 利用能夠與目標(biāo)分子進(jìn)行特異性可逆結(jié)合的分子（配體）反應(yīng)，對(duì)目標(biāo)分子、蛋白質(zhì)或相應(yīng)復(fù)合體實(shí)施分離提純的方法。

• *2：蛋白質(zhì)印跡法（western blotting：WB）

• 一種用于了解蛋白質(zhì)特性的基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)方法，可用于測(cè)量在外泌體中表達(dá)的蛋白質(zhì)。

直接從體內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)的方法

人們正在研究無需分離提純外泌體，直接在體液中進(jìn)行檢測(cè)的方法，例如，常被用于癌癥治療領(lǐng)域的，“流式細(xì)胞光度術(shù)^*3"、“微陣列分析"、“表面等離子共振"等等。除此以外，還有以大腸癌診斷為目的的ExoScreen法。
不同于利用內(nèi)窺鏡及穿刺針采集腫瘤組織的傳統(tǒng)活檢（biopsy），以血液等體液為樣本，實(shí)施診斷及治療效果預(yù)測(cè)的“液體活檢（liquid biopsy）"，已經(jīng)成為了一種備受期待的新興腫瘤早期發(fā)現(xiàn)技術(shù)。

• *3：流式細(xì)胞光度術(shù)（flow cytometry）

• 利用以激光照射細(xì)胞及微粒時(shí)產(chǎn)生的散射光或熒光，對(duì)粒子特性進(jìn)行評(píng)估的技術(shù)。能夠同時(shí)對(duì)單種細(xì)胞（細(xì)胞、細(xì)菌等）的多項(xiàng)特征進(jìn)行高速測(cè)量。適用于評(píng)估外泌體的蛋白質(zhì)表達(dá)量及其進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)部的情況。雖然難以進(jìn)行定量分析及囊泡種類的區(qū)分，卻是一種能夠觀察細(xì)胞內(nèi)吞外泌體過程的極簡(jiǎn)便方法。

通過熒光顯微鏡確認(rèn)外泌體的三維定位

使用熒光顯微鏡很難對(duì)焦，給觀察定位帶來了不小的困難。而使用流式細(xì)胞分析儀（利用以激光照射細(xì)胞及微粒時(shí)產(chǎn)生的散射光或熒光，對(duì)粒子特性進(jìn)行評(píng)估的儀器）進(jìn)行分析，則無法確認(rèn)定位及經(jīng)時(shí)變化。
一體化熒光顯微成像系統(tǒng)BZ-X800使用基于“電氣投影元件"的結(jié)構(gòu)化照明（Structured Illumination），運(yùn)用出色的光學(xué)切片技術(shù)，呈現(xiàn)超越之前的清晰圖像。定位及經(jīng)時(shí)變化都能清晰呈現(xiàn)。
在下列示例中，研究者利用BZ-X800的切片功能，對(duì)人類表皮細(xì)胞中外泌體進(jìn)行了定位觀察。
BZ-X800能夠借助高精細(xì)圖像，觀察某個(gè)細(xì)胞釋放的外泌體，移動(dòng)進(jìn)入其他細(xì)胞內(nèi)部的過程。