基于多色荧光共定位的外泌体检测技术研究文献综述

 2022-09-22 11:30:52

  1. 文献综述(或调研报告):

恶性肿瘤是严重威胁当今社会人类健康的重大疾病之一,发病率和死亡率都居高不下。近三十年来,癌症在我国死因构成中占比达到22.32%[1]。我国癌症统计数据显示,2014年恶性肿瘤发病病例上升至380.4万例[2]。美国癌症协会提出的“癌症预防和死亡率下降2030蓝图”中强调癌症死亡率下降的三大要素是预防、筛查和治疗[3]。因此,预防和治疗癌症的关键在于早发现、早诊断、早治疗。而目前诊断癌症的检查方法主要包括影像学检查、实验室检查、活组织检查等,多数患者就诊时已为晚期,并不能达到及早发现诊断治疗的目的[4]。寻找更为精确的可以用来进行癌症早期诊断的方法一直是国内外学者们关注的热点。

外泌体是一种直径30~100nm的由多种细胞分泌的小囊泡,它们广泛存在于体液中。早在1986年,外泌体就被发现存在于绵羊网织红细胞上清液中[5],然而在最初的十几年中它的生物学作用一直没有引起重视。直到1996年有科学家发现B淋巴细胞能分泌抗原提呈外泌体参与免疫细胞功能调控[6],人们才开始对外泌体有了新的认识。此后大量研究表明,外泌体中包含有DNA片段、mRNA、miRNA、功能蛋白、转录因子等多种具有生物活性的物质,而其本身的膜结构还能表达多种抗原、抗体分子,从而产生生物学效应[7]。此外还有研究发现,肿瘤细胞可以分泌更多的外泌体,通过分析外泌体可以直接获得癌细胞的基本信息[8]。外泌体参与肿瘤发生发展的多种过程,包括促进肿瘤的发生生长、转移和产生耐药以及引起肿瘤微环境的改变[9]。至此,外泌体作为一种新型肿瘤标志物成为了学者们的研究热点,它对于肿瘤的早期发现、诊断、预后监测治疗上都有着重大的意义。那么,如何提取外泌体并对其进行检测鉴定在研究过程中也尤为重要。

外泌体的提取方法多种多样,主要方法有经典的差速离心法,还有密度梯度离心法、超滤法、免疫磁珠法以及试剂盒提取法等。

差速离心法和密度梯度离心法耗时长且操作复杂;超滤法虽操作简单却容易由于超滤膜孔径问题导致提取的外泌体纯度不足;免疫磁珠法并不能适用于所有外泌体的提取,实验环境有可能影响外泌体的生物活性且磁珠价格昂贵[10]

随着外泌体相关研究不断发展,商品化的试剂盒应运而生,这些试剂盒所用的原理各不相同。使用试剂盒提取外泌体的效率增加,纯度和数量更让人满意,实验者也可以根据自己的需求选择不同的试剂盒,因此试剂盒应用越来越广泛。目前最常用的是由SBI研发的ExoQuick试剂盒。

由于外泌体在肿瘤相关研究中的重要性,为了进一步了解外泌体行为,我们需要在单分子水平上对外泌体进行更为直接的观察。

几个世纪以来,显微技术极大的促进了我们对细胞功能的理解。荧光显微技术凭借着其与活细胞良好的兼容性而在生物学研究中脱颖而出。对于外泌体的研究而言,荧光显微术可以以极小的入侵性和高生化特异性进行动态成像,从而为我们提供了一个好方案。然而几百纳米的中等程度空间分辨率却限制了荧光显微镜在许多生物学领域的应用,这种分辨率大约为细胞内细胞器的大小,因此不足以用来观测亚细胞结构的内部结构[11]

研究者们为了突破这些限制,一直致力于超分辨成像技术的研究,如今已经有数种超分辨成像技术诞生,它们的出现显著的提升了光学显微镜的空间分辨率。

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