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干货|外泌体领域研究及样本处理

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最近,很多人开始迷恋外泌体了,但外泌体主要研究啥,可能还有很多人不了解?


什么是外泌体?

外泌体,英文名叫Exosomes,是一种能被机体内大多数细胞分泌的直径大约为30-150nm的具有脂质双层膜的微小膜泡,包含了复杂RNA和蛋白质的小膜泡。1983年,外泌体首次于绵羊网织红细胞中被发现, 1987年Johnstone将其命名为“exosome”。它携带和传递重要的信号分子,形成了一种全新的细胞间信息传递系统,影响细胞的生理状态并与多种疾病的发生与进程密切相关。2013年,发现细胞囊泡运输的调节机制的科学家们,荣获了当年诺贝尔生理学或医学奖。

图一:细胞释放外泌体


外泌体里都有啥?

几乎所有类型的细胞都可以分泌外泌体,同时外泌体也广泛存在于体液中,包括血液、眼泪、尿液、唾液、乳汁、腹水等(图二)。外泌体的表面标记主要有 CD63、CD81、CD9、TSG101、HSP27 等。外泌体富含胆固醇、鞘磷脂、蛋白和核酸(如DNA、lncRNA、tRNA、mRNA、microRNA)等。

图二:外泌体也广泛存在于体液中


外泌体有啥子功能哟?

外泌体内含有大量蛋白质、脂质、DNA、RNA,可调节多种生理或病理反应,包括有血管生长、肿瘤细胞侵袭与转移、免疫应答等。2007年, Valadi等发现鼠的肥大细胞分泌的外泌体可以被人的肥大细胞捕获,并且其携带的mRNA成分可以进入细胞浆中可以被翻译成蛋白质,不仅仅是mRNA,外泌体所转移的microRNA同样具有生物活性,在进入靶细胞后可以靶向调节细胞中mRNA的水平。也就是说外泌体很有可能参与某些调控机制,这一发现极大的激发了大家对它的研究热情(图三)。除mircoRNA外,我们也可以对外泌体中其它RNA进行检测。但外泌体中的mRNA、lncRNA等大分子量RNA,含量较低、数量较少,并且稳定性比mircoRNA差,容易发生降解,检测的稳定性与重复性不如mircoRNA。

图三:外泌体参与许多生理或疾病过程


作为人体内的一类重要囊泡,外泌体已成为科研热点(表一)。截止目前发现了超过41860种蛋白质、2838种microRNA、3408种mRNA。外泌体常用的数据库:(ExoCarta:http://www.exocarta.org/)。

表一:近些年外泌体相关的研究文章发表数量分布


由于研究人员对外泌体的研究热情不断增大,近三年来申请基金的中标数也是逐年增加。

表二:外泌体近三年来的中标数


外泌体是怎么分离的啊?

目前,由于样本来源和性质不同,仍没有很好的方法能既考虑外泌体获得率,又兼顾到其纯度和生物活性。现有的外泌体的提取方法主要包括以下几种:

一是超速离心法

这是目前外泌体提取最常用的方法。此种方法得到的外泌体量多,但是纯度不足,电镜鉴定时发现外泌体聚集成块,由于微泡和外泌体没有非常统一的鉴定标准,也有一些研究认为此种方法得到的是微泡不是外泌体。

二是过滤离心

这种操作简单、省时,不影响外泌体的生物活性 ,但同样存在纯度不足的问题。

三是密度梯度离心法

 用此种方法分离到的外泌体纯度高,但是前期准备工作繁杂,耗时,量少。

四是免疫磁珠法

这种方法可以保证外泌体形态的完整,特异性高、操作简单、不需要昂贵的仪器设备,但是非中性pH和非生理性盐浓度会影响外泌体生物活性,不便进行下一步的实验 。

五是PS亲和法

该方法将PS(磷脂酰丝氨酸)与磁珠结合,利用亲和原理捕获外泌体囊泡外的PS。该方法与免疫磁珠法相似,获得的外泌体形态完整,纯度最高。由于不使用变性剂,不影响外泌体的生物活性,外泌体可用于细胞共培养和体内注射。

六是色谱法

这种方法分离到的外泌体在电镜下大小均一,但是需要特殊的设备,应用不广泛 。


外泌体microRNA测序或芯片项目,如何收集样本并送样呢?
随着研究人员对外泌体功能研究越来越感兴趣,杭州高六博生物科技有限公司推出了外泌体的microRNA芯片及测序项目。如何收集样本,如何收集到高质量的样本,是保证我们实验成功发现有意义结果的保证。

下面我们向大家介绍一下如何收集样本:

1.细胞上清(最佳样本量在15-20ml及以上)

A. 细胞在正常含有血清的培养基中培养一定时间,贴壁细胞密度在70%-80%,悬浮细胞密度在60%-70%。

B. 对于贴壁细胞,去除原有培养基,换为新的不含外泌体的培养基或者无血清培养基;对于悬浮细胞,300×g,4℃,10分钟收集细胞,使用不含外泌体的培养基或者无血清培养基悬浮细胞并继续培养。

C. 细胞继续培养24-48小时,根据细胞的生长速度确定收取上清时间。

D. 收集细胞上清,300×g,4℃,离心10分钟;小心吸取上清,注意避免吸入细胞或者细胞碎片。3000×g,4℃,再次离心15分钟,确保将细胞或者细胞碎片去除干净。

E. 取上清,这里很重要的是:一定要注意避免吸入细胞或者细胞碎片,合并相同的细胞培液上清样品,装入无菌的玻璃瓶,可在4℃短期保存(1-2天),长期保存可冻存于-80℃。建议细胞上清分离后尽快进行外泌体分离,保存在4℃和-80℃都会对产量有一定的影响。


2.血浆样品(最佳送样量4ml,需要全血约8-10ml)

A. 用采血针和抗凝管(含EDTA)抽取全血,轻柔混匀后于室温或4℃保存。最好在1小时内进行下一步处理。这里一定要注意是收集血浆样本用于操作RNA一定不要用肝素抗凝管,因为肝素会影响后续的酶反应。

B. 4℃条件下,1900×g离心10分钟,小心取上清即为血浆,最后500μL左右丢弃。得到的血浆再次离心,条件为4℃,3000×g,15min,小心吸出血浆,注意不要碰到底部和侧面的沉淀物

C. 将血浆冻存于-80℃。  

D. 干冰寄送样本。


3.血清样品 (最佳送样量4ml,需要全血约8-10ml)

血清是血液凝固析出的淡黄色透明液体。

A. 轻轻将全血滴入洁净的离心管或用采血管采血(注意收集血清样本一定不要加入抗凝剂)。

B. 室温静置30分钟,4℃条件下,静置3~4小时,可见血块析出(也可放置 4℃冰箱过夜)。

C. 4℃条件下,1900×g离心10分钟,可见淡黄色血清,取出上清后可再4℃条件下,3000×g离心10分钟,最大程度保证血清质量。

D. 将血清冻存于-80℃。

E. 干冰寄送样本。


注意事项:

A. 用于分离外泌体的样品不能加入任何RNA保护剂(如Trizol)。

B. 已经分离好的外泌体样本如果需要进行电镜观察,只能冰上或4℃保存,存放时间不超过两天,注意不可冷冻保存,否则可能会影响电镜观察效果。

C. 冻存过的血浆和血清样本可以用于分离外泌体,并进行电镜观察。

D.准备分选外泌体的样本的预处理十分重要,必须保证有效去除所有细胞碎片及其它不需要的膜结构。因此要求全血不可冻融,取血后尽早制备血浆或血清,血浆或血清可以放-80℃保存,但应避免反复冻融。

 

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