外泌体研究课件.ppt

1、研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报精准肿瘤学的明精准肿瘤学的明星星研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报1外泌体的发现与研究2345研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报 1983年年,Pan等人在绵羊网等人在绵羊网织红细胞体外成熟的过程中织红细胞体外成熟的过程中,用用异硫氰酸荧光素或者异硫氰酸荧光素或者125I标记的标记的转铁蛋白受体的抗体转铁蛋白受体的抗体,对转铁蛋对转铁蛋白受体进行追踪白受体进行追踪,发现细胞膜的发现细胞膜的转铁蛋白受体在与一种包含多肽转铁蛋白受体在与一种包含多肽的囊泡结合后的囊泡结合后,囊泡与细胞膜分囊泡与细胞膜分离离,分泌到上清分泌到上清,这是人类这是人类首

2、次首次观观测到游离于细胞外存在的囊泡。测到游离于细胞外存在的囊泡。外泌体的发现与研究外泌体的发现与研究 1987年年,他们发现他们发现这些囊泡中含有在网织红细胞成熟过程中这些囊泡中含有在网织红细胞成熟过程中丢失的一些成分（乙酰胆碱酯酶、葡萄糖转运蛋白、核苷转运蛋丢失的一些成分（乙酰胆碱酯酶、葡萄糖转运蛋白、核苷转运蛋白和转铁蛋白受体等），同时白和转铁蛋白受体等），同时,他们发现这些囊泡膜具有网织红他们发现这些囊泡膜具有网织红细胞细胞膜的特征细胞细胞膜的特征,比如也有极高的鞘磷脂含量比如也有极高的鞘磷脂含量,显示了其区别于显示了其区别于细胞或血小板等其他组分的独特性细胞或血小板等其他组分的独特性

3、.他们将其命名为他们将其命名为外泌体外泌体(exosome)。研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报外泌体的发现与研究外泌体的发现与研究 外泌体却并没有因为初次被发现而被引起外泌体却并没有因为初次被发现而被引起重视，反而被误认为是细胞处理胞内垃圾的一重视，反而被误认为是细胞处理胞内垃圾的一种囊泡外泌形式，用于装载和运送细胞在成熟种囊泡外泌形式，用于装载和运送细胞在成熟过程中所产生的诸如质膜受体一类的废弃物。过程中所产生的诸如质膜受体一类的废弃物。2007年，年，Valadi证实了证实了细胞分泌的外泌体中含有的细胞分泌的外泌体中含有的mRNA以及以及MicroRNA均具备均具备良好的良好的生物

4、活性。生物活性。随后随后，许多研究均，许多研究均发现外泌体可通过携带发现外泌体可通过携带蛋白质及核酸等成分在蛋白质及核酸等成分在细胞间传递信息并发挥细胞间传递信息并发挥功能。功能。1996年年,Raposo等等人发现外泌体具有呈人发现外泌体具有呈递抗原递抗原,并刺激并刺激T细胞细胞增殖的增殖的作用。作用。热热点点话话题题外泌体的发现与研究外泌体的发现与研究研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报外外 泌泌 体体 的的 特特 征征研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报 细 胞细 胞 内 由 多 囊 泡 胞 内 体内 由 多 囊 泡 胞 内 体(multivesicular bodies,MVB

5、s)向向外出芽形成外出芽形成,通过通过MVBs与细胞膜与细胞膜融合融合,由细胞主动分泌释放到细由细胞主动分泌释放到细胞胞外外的的腔内囊泡腔内囊泡(intraluminal vesicles,ILVs)。直径直径约为约为30-150nm，具有具有“杯状杯状”或或“碟状碟状”形态形态,外侧外侧含有脂质双分子层。含有脂质双分子层。被认为是细胞间分子交换和信息传递的生物纳米颗粒。被认为是细胞间分子交换和信息传递的生物纳米颗粒。表面表面标记蛋白主要有标记蛋白主要有 Alix，TSG101，CD63，CD9，CD81和和 HSP70。主要含有以下几种物质：。主要含有以下几种物质：MHC I 类和类和/或或

6、 II 类分子、类分子、热休克蛋白（热休克蛋白（hsp）、四跨膜蛋白、整合素、细胞骨架蛋白以及一）、四跨膜蛋白、整合素、细胞骨架蛋白以及一些生物酶类。些生物酶类。携带母体细胞特征性生物信息分子，如蛋白质、脂质、脱氧携带母体细胞特征性生物信息分子，如蛋白质、脂质、脱氧核糖核酸核糖核酸(DNA)、信使、信使RNA(mRNA)、微小、微小RNA（miRNA）以及）以及非编码非编码RNA（Non-codingRNA）等。）等。外外 泌泌 体体 的的 特特 征征研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报 正常细胞及肿瘤细胞均分泌外泌体，恶正常细胞及肿瘤细胞均分泌外泌体，恶性肿瘤细胞较非恶性细胞能分泌更多外

7、泌体。性肿瘤细胞较非恶性细胞能分泌更多外泌体。通过分析外泌体可以直接获得癌细胞的基本通过分析外泌体可以直接获得癌细胞的基本信息。信息。被分泌出的外泌体会进入血液、唾液、被分泌出的外泌体会进入血液、唾液、尿液及乳汁等体液中，通过循环系统到达其尿液及乳汁等体液中，通过循环系统到达其他细胞与组织，产生远程调控作用。他细胞与组织，产生远程调控作用。人体人体中大约有中大约有1014个外泌体，近乎于平个外泌体，近乎于平均每个细胞产生均每个细胞产生1000-10000个。个。外外 泌泌 体体 的的 特特 征征研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报 外泌体通过内吞进入受体外泌体通过内吞进入受体细胞后，将细胞

8、后，将“货物货物”释放进入释放进入胞质内，并重新形成多泡体。胞质内，并重新形成多泡体。外外泌泌体直接与受体细胞膜体直接与受体细胞膜融合，将携带的融合，将携带的“货物货物”释放释放进入受体细胞胞质。进入受体细胞胞质。外外泌体上的配体与受体细泌体上的配体与受体细胞膜上特殊受体结合，既能起胞膜上特殊受体结合，既能起到信号传导作用，也能通过内到信号传导作用，也能通过内吞作用，将吞作用，将“货物货物”运入胞内。运入胞内。不同不同来源来源的外的外泌泌体体进入进入受体受体细胞细胞的方的方式式外泌体的分离与鉴定外泌体的分离与鉴定研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报 利用利用外泌体表达的特外泌体表达的特异性

9、抗体标记的免疫磁异性抗体标记的免疫磁珠进行珠进行富集，可富集，可获得纯获得纯度较高的外泌体，但操度较高的外泌体，但操作复杂且影响因素较多作复杂且影响因素较多。分离方法及特点分离方法及特点超速离心法超速离心法沉淀法沉淀法免疫免疫亲和亲和捕获捕获法法 超速离心法获得的超速离心法获得的外泌体数量多，但常有外泌体数量多，但常有蛋白杂质。蛋白杂质。改良改良后的蔗糖密度后的蔗糖密度梯度离心法，操作简便，梯度离心法，操作简便，成本较成本较 低，低，得到了广泛得到了广泛应用应用。使用使用聚乙二醇沉淀法聚乙二醇沉淀法获得的外泌体，蛋白污获得的外泌体，蛋白污染少，分离效率高，但染少，分离效率高，但颗粒大小不一。颗

10、粒大小不一。近年来各种商业化近年来各种商业化的外泌体提取试剂盒逐的外泌体提取试剂盒逐渐得以推广。渐得以推广。试剂盒试剂盒外泌体的分离与鉴定外泌体的分离与鉴定研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报透射电子显微镜透射电子显微镜(transmission electron microscopy,TEM)观察观察外泌体的大小、外泌体的大小、形态，测量直径形态，测量直径纳米粒子跟踪分析纳米粒子跟踪分析(nanoparticle tracking analysis,NTA)测量外泌体的直径测量外泌体的直径流式细胞技术流式细胞技术(flow cytometry,FACS)分离外泌体并分离外泌体并分析其纯度

11、分析其纯度Western-blot（WB）法或磁）法或磁珠分选的免疫学珠分选的免疫学方法等可清楚地方法等可清楚地分析外泌体表面分析外泌体表面存在标志蛋白存在标志蛋白外泌体与肿瘤的关系外泌体与肿瘤的关系研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报发发 生生发发 展展转转 移移恶恶 化化免疫免疫逃逸逃逸胶质瘤细胞分泌的外泌体可以促进其自身的增殖胶质瘤细胞分泌的外泌体可以促进其自身的增殖间充质干细胞分泌的外泌体可以促进胃癌细胞的生长间充质干细胞分泌的外泌体可以促进胃癌细胞的生长外泌体递送外泌体递送EGFR调节肝脏微环境促进胃癌肝转移调节肝脏微环境促进胃癌肝转移乳腺癌分泌的外泌体可以促进肿瘤血管生成、肿瘤

12、生长和乳腺癌分泌的外泌体可以促进肿瘤血管生成、肿瘤生长和扩散，扩散，促进周围正常乳腺细胞的增殖并抑制它们的凋亡促进周围正常乳腺细胞的增殖并抑制它们的凋亡黑色素瘤所分泌的外泌体膜上含有黑色素瘤所分泌的外泌体膜上含有Fas配体配体分子，可分子，可与与T细细胞的胞的Fas受体受体相互作用，介相互作用，介导导T细胞凋亡以逃脱免疫监视细胞凋亡以逃脱免疫监视免疫免疫激活激活肿瘤分泌的外泌体膜上携带肿瘤细胞的抗原肿瘤分泌的外泌体膜上携带肿瘤细胞的抗原,被树突状细胞被树突状细胞识别并呈递给识别并呈递给T细胞细胞,从而诱发免疫反应从而诱发免疫反应,促进免疫激活促进免疫激活外泌体与肿瘤的关系外泌体与肿瘤的关系研研

13、 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报肿瘤肿瘤诊断的生物标志物诊断的生物标志物肿瘤治疗肿瘤治疗的生物标志物的生物标志物肿瘤潜在肿瘤潜在的治疗靶点的治疗靶点抗肿瘤药物的有效载体抗肿瘤药物的有效载体外泌体与肿瘤的关系外泌体与肿瘤的关系研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报肿肿 瘤瘤 诊诊 断断含量含量波动波动影像影像学学生化生化病理病理学学早期检早期检测难测难早期确早期确诊诊难难容易容易引引发扩散发扩散循环肿瘤循环肿瘤细胞细胞（CTC）循环肿瘤循环肿瘤DNA/RNA（ctDNA/RNA）肿瘤细胞肿瘤细胞分泌的外分泌的外泌泌体体液液体体活活检检微创微创早早期期诊诊断断随机性随机性不确定性不确定性不能

14、不能反映反映肿瘤肿瘤的的病理病理状态状态对肿瘤远对肿瘤远端端转移不转移不是是一个可一个可靠的标准靠的标准半衰半衰期短期短监测监测病人病人即时即时情况情况检 测检 测与 肿与 肿瘤 细瘤 细胞 类胞 类型、型、疾 病疾 病进程、进程、治 疗治 疗手 段手 段等 有等 有关关准确度较低准确度较低敏感性差敏感性差循环循环肿瘤肿瘤细胞细胞（CTC）循环肿瘤循环肿瘤DNA/RNA（ctDNA/RNA）外泌体与肿瘤的关系外泌体与肿瘤的关系研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报肿肿 瘤瘤 诊诊 断断几乎存在于人体所有几乎存在于人体所有的体液里的体液里是液体活检的重要组是液体活检的重要组成部分成部分在体液中

15、含量多于在体液中含量多于CTC保护内部的核酸保护内部的核酸分子免于被降解分子免于被降解较为容易进入体液被较为容易进入体液被检测到检测到比比CTC更加灵敏更加灵敏每毫升血液超过每毫升血液超过10个个具有脂质双分子具有脂质双分子层结构层结构体积较小，直径体积较小，直径30150nm通透能力较强通透能力较强目前被看好的作为液体活检的检目前被看好的作为液体活检的检测靶点之一测靶点之一外泌体与肿瘤的关系外泌体与肿瘤的关系研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报肿肿 瘤瘤 诊诊 断断 含有癌细胞含有癌细胞信信息的外泌体被息的外泌体被分泌到细胞外分泌到细胞外环境中环境中,可以可以被利用被利用作为肿作为肿瘤早

16、期诊断的瘤早期诊断的生物标志物。生物标志物。肿瘤细胞分泌的外泌体由于其中肿瘤细胞分泌的外泌体由于其中丰富丰富的内含的内含物物可可作为诊断肿瘤发生、发展、转移及其作为诊断肿瘤发生、发展、转移及其恶化恶化程度的标志程度的标志物物外泌体中外泌体中生物生物标志分子标志分子蛋白蛋白质分质分子子核酸核酸分子分子蛋蛋白白质质分分子子细胞细胞膜膜细胞质细胞质反应癌细胞的状态反应癌细胞的状态,具有作为衡量细胞具有作为衡量细胞生理状态生物标志生理状态生物标志物的物的潜力。潜力。核酸核酸分子分子多个研究证明多个研究证明外外泌体泌体所包含的所包含的miRNA是是理想的癌症早期诊理想的癌症早期诊断的断的生物标志物生物标

17、志物外泌体与肿瘤的关系外泌体与肿瘤的关系研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报肿瘤治疗肿瘤治疗的的靶点靶点和工具和工具改变细胞微改变细胞微环境环境促进细胞重促进细胞重编程编程 参与肿瘤细参与肿瘤细胞免疫逃逸胞免疫逃逸 影响细胞成影响细胞成纤维化纤维化可以被癌细可以被癌细胞内吞胞内吞 外泌体与肿瘤的关系外泌体与肿瘤的关系研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报相关蛋白相关蛋白小分子化合物小分子化合物siRNA/miRNA改造后的外改造后的外泌体是肿瘤泌体是肿瘤治疗的重要治疗的重要靶点和工具靶点和工具外泌体与肿瘤的关系外泌体与肿瘤的关系研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报肿瘤治疗肿瘤治疗的的

18、药物载体药物载体 外外泌体来源泌体来源于机体细胞本身，于机体细胞本身，属于内源性物质，属于内源性物质，故可以轻松逃逸故可以轻松逃逸机体的免疫排斥机体的免疫排斥反应，减少因为反应，减少因为治疗而对人体造治疗而对人体造成的额外成的额外伤害伤害。现已经发现天现已经发现天然外泌体中含有的然外泌体中含有的包括蛋白质、包括蛋白质、RNA、细胞因子等在内的细胞因子等在内的众多生物活性分子，众多生物活性分子，说明外泌体的装载说明外泌体的装载物范围广，大部分物范围广，大部分药物可以被有效装药物可以被有效装载。载。大部分大部分内容内容物在外泌体的保物在外泌体的保护下能够存在较护下能够存在较长时间不被降解长时间不被

19、降解并保持活性，具并保持活性，具有较长的半衰期，有较长的半衰期，能够增加药物在能够增加药物在体内发挥作用的体内发挥作用的时间，从而达到时间，从而达到对药物的有效对药物的有效利利用。用。源自源自特定细特定细胞的外泌体具有胞的外泌体具有靶向性和特异性，靶向性和特异性，增加药物供给的增加药物供给的精准精准性。性。外外泌体分布广泛，泌体分布广泛，能够存在于大部分体液能够存在于大部分体液中，使用其装载的药物中，使用其装载的药物具有良好的耐受性并且具有良好的耐受性并且能作用于体内大部分器能作用于体内大部分器官，官，甚至于中枢神经系甚至于中枢神经系统统。普通药物会因为血。普通药物会因为血脑屏障的存在而被拒之

20、脑屏障的存在而被拒之脑外，无法发挥其药物脑外，无法发挥其药物活性，而外泌体作为一活性，而外泌体作为一种脂质囊泡则能够通行种脂质囊泡则能够通行自由，对于靶向脑部的自由，对于靶向脑部的药物有非常大的发展空药物有非常大的发展空间。间。间充质间充质干细胞（干细胞（）的）的外泌外泌体作为包装体作为包装、递送紫杉递送紫杉醇的醇的载体已载体已得到广泛应用得到广泛应用研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报 外泌体作为具有生物学功能的小囊外泌体作为具有生物学功能的小囊泡内容物丰富、稳定性高，具有一定的组泡内容物丰富、稳定性高，具有一定的组织特异性，是近年肿瘤研究领域关注的热织特异性，是近年肿瘤研究领域关注的热

21、点。点。充分认识并利用外泌体的特点优势，充分认识并利用外泌体的特点优势，筛选并发现新型标志物，有望克服肿瘤异筛选并发现新型标志物，有望克服肿瘤异质性等难题，在肿瘤早期诊断、治疗、监质性等难题，在肿瘤早期诊断、治疗、监测与预后评价等方面将具有重要的临床意测与预后评价等方面将具有重要的临床意义。义。外外泌体有望作为一种药物泌体有望作为一种药物载体，在载体，在肿肿瘤治疗方面可能具有巨大的开发瘤治疗方面可能具有巨大的开发潜能。潜能。总总结结 随着随着蛋白质组学蛋白质组学、转录组学转录组学、高通量高通量测序测序等技术平台以及等技术平台以及纳米技术纳米技术、生物信息学生物信息学分析分析技术技术等的飞速等的飞速进展，进展，外泌体外泌体必定会成为精确肿瘤必定会成为精确肿瘤学中一颗学中一颗 璀璀璨璨明星明星研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报展展望望，研研 究究 生生 科科 研研 汇汇 报报