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外泌體(Exosomes)是直徑約30-150
nm的細胞外囊泡,攜帶蛋白質、核酸等生物活性分子,其濃度測定是研究外泌體功能、疾病標志物篩選及藥物遞送系統開發的關鍵步驟。以下是常用測定方法及其技術要點:
一、常用測定方法
1. 納米顆粒追蹤分析(NTA, Nanoparticle Tracking Analysis)
原理:通過激光散射和動態光散射追蹤顆粒布朗運動,計算粒徑分布與濃度。
步驟:
外泌體樣本用PBS稀釋至合適濃度(通常10?~10? particles/mL)。
注入NTA樣品池,調整激光強度和攝像參數。
軟件自動分析顆粒運動軌跡,生成濃度(particles/mL)和粒徑分布圖。
優點:直接測定顆粒數,無需標記,可區分外泌體與其他顆粒。
缺點:設備昂貴,高濃度樣本需稀釋,易受雜質(如蛋白質聚集體)干擾。
2. 可調電阻脈沖傳感(qNano/TRPS, Tunable Resistive Pulse Sensing)
原理:顆粒通過納米孔時引起電阻變化,根據脈沖信號計算濃度和粒徑。
步驟:
選擇合適孔徑的納米孔膜(如NP100對應100 nm孔徑)。
校準儀器后注入樣本,調整壓力使顆粒逐個通過納米孔。
分析脈沖信號強度與頻率,獲得濃度數據。
優點:高分辨率(單顆粒水平),可檢測寬濃度范圍(10?~1012 particles/mL)。
缺點:需頻繁校準,納米孔易堵塞,樣本需嚴格純化。
3. 蛋白質定量法(BCA/Bradford法)
原理:通過測定外泌體總蛋白含量間接反映濃度。
步驟:
裂解外泌體(如用RIPA緩沖液)。
BCA或Bradford試劑與蛋白反應,比色法測定吸光度(562 nm或595 nm)。
根據標準曲線(常用BSA)計算總蛋白濃度。
優點:操作簡單,成本低。
缺點:受樣本純度影響大(如游離蛋白污染),無法區分外泌體與其他囊泡。
4. 流式細胞術(Flow Cytometry)
原理:用熒光標記外泌體表面標志物(如CD63、CD9),通過流式細胞儀檢測信號。
步驟:
外泌體與熒光抗體(如PE-CD63)孵育。
使用高靈敏度流式細胞儀(如Apogee A50)檢測熒光信號。
通過微球標準品定量濃度。
優點:特異性高,可多標志物分析。
缺點:靈敏度受限(需高表達標志物),設備需特殊配置(如小顆粒檢測模塊)。
5. ELISA法
原理:通過夾心法檢測外泌體特異性蛋白(如TSG101)含量。
步驟:
包被捕獲抗體(如抗-CD81)于酶標板。
加入外泌體樣本,孵育后洗滌。
加入檢測抗體(如生物素化抗-TSG101)和酶標鏈霉親和素,顯色后測定吸光度。
優點:高特異性,適合臨床樣本。
缺點:僅反映蛋白含量,需已知標志物,無法直接測定顆粒數。
二、實驗關鍵注意事項
1. 樣本預處理
純化要求:
避免雜質干擾:超速離心(100,000×g,2小時)或密度梯度離心去除細胞碎片、蛋白質聚集體。
驗證純度:透射電鏡(TEM)觀察形態,Western blot檢測標志蛋白(如Alix、HSP70)。
保存條件:
短期保存:4℃(不超過48小時);長期保存:-80℃(避免反復凍融)。
2. 方法選擇依據
研究目的:
顆粒數測定:優先NTA或qNano。
蛋白標志物分析:選流式或ELISA。
樣本類型:
高純度樣本(如細胞上清):NTA、qNano。
復雜體液(如血漿、尿液):需結合純化步驟,推薦ELISA或BCA法。
3. 數據校正與標準化
內標使用:
添加已知濃度的熒光微球(如100 nm聚苯乙烯顆粒)校正儀器誤差。
跨平臺驗證:
聯合兩種方法(如NTA+BCA)提高結果可靠性。
4. 常見誤差來源
外泌體聚集:超聲處理(冰浴,10-30秒)分散顆粒。
背景噪音:空白對照(如PBS)扣除非特異性信號。
儀器波動:定期校準設備,控制室溫(避免溫度漂移)。
三、前沿技術拓展
微流控芯片:集成分離與檢測,實現單外泌體分析(如ExoView平臺)。
表面等離子體共振(SPR):實時監測外泌體結合事件,動態分析濃度變化。
數字PCR(dPCR):通過外泌體攜帶的核酸(如miRNA)拷貝數定量濃度。
四、應用場景
基礎研究:外泌體分泌機制、細胞間通訊。
臨床診斷:癌癥、神經退行性疾病的外泌體標志物篩查。
藥物開發:外泌體載藥系統的載藥量與釋放效率評估。
外泌體濃度測定需根據實驗目的、樣本類型及設備條件選擇合適方法,并嚴格把控樣本純化和操作標準化。多方法聯合驗證可顯著提升數據可信度,為后續功能研究奠定基礎。
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