分离外泌体的方法

分离外泌体的方法

细胞碎片、凋亡体、外泌体和其他EV一起存在于生物体液中，具有密度、形状、大小和表面蛋白等物理性质的外泌体是分离机制的基础。结合两种或多种分离方法有助于有效地将外泌体与其他干扰成分分离。

超速离心

离心是一种利用不同的离心力根据颗粒成分的密度、大小和形状沉淀颗粒成分的过程。超速离心是一种离心过程，最多使用6×106 g离心力，有助于隔离更小的组件，例如，核糖体、蛋白质、病毒、外泌体和其他EV。加速度（g）、旋转半径、样品粘度和沉降路径长度是有效分离外泌体的决定因素。20至250nm之间的粒径分数可以通过超速离心分离，随后的离心或尺寸排阻过程产生所需的外泌体。超速离心法被认为是外泌体分离的金标准方法，外泌体需要1×105至2×105 g离心1小时。在顺序离心过程中，MVs、凋亡小体、细胞碎片、细胞和其他具有较高浮力密度的颗粒在外泌体之前沉淀。然而，必须注意的是，由于密度和大小重叠，大多数当前方法只能富集小EV（即外泌体）。

 （图片出处：NCBI doi: 10.1615/CritRevTherDrugCarrierSyst.2021036301）

从生物体液中提取外泌体，从细胞中分离外泌体的超速离心方法

密度梯度超速离心

有助于根据尺寸、结构和形态差异分离和分析纳米级材料。DGUC“细化”分离的囊泡，并使用密度为1.07 g/mL或更低的密度梯度培养基。水中碘沙醇、冰冷的PBS和蔗糖是用于外泌体分离的常见梯度培养基。有市售的碘沙醇密度梯度分馏膜，用于将外泌体与非囊泡成分分离。将生物悬浮液添加到梯度培养基中，并以完整的梯度分层组分。DGUC有助于分离具有相同梯度的样品。凋亡小体、蛋白质聚集体和其他非外泌体微囊泡可能通过超速离心干扰最终分离的外泌体产物。DGUC有助于克服超速离心的局限性，并提供最纯净的外泌体。DGUC在精细化和高性能外泌体分离方法中的应用。简而言之，在分离细胞碎片后，应用1×105 g用60%碘沙醇离心3小时，然后用1×10离心5 用40%碘沙醇g18小时有助于形成多达12个碘沙醇梯度级分和两个外泌体级分。超速离心使用连续的密度梯度或逐步梯度来最小化这些颗粒材料对外泌体的干扰。

过滤

过滤方法仅取决于分子量或组分的大小，并有助于获得最佳的外泌体产量。超滤、凝胶过滤和静水透析包含在外泌体分离的过滤原理下。外泌体可以根据其定义的分子量或体积排阻限，使用标准膜过滤器从其他EV组分和细胞碎片中分离出来。市售的聚偏二乙烯碳酸酯膜过滤器具有各种孔径范围，用于渗透、纳滤和微滤应用。

超滤

它使用孔径为50-450 nm的膜过滤器从细胞碎片和较大的EV中分离外泌体。通过使用纳米尺寸的滤膜，可以分离出目标尺寸的外泌体。超滤法通常用作超速离心的后续步骤，以及凝胶过滤和色谱的最后一步。超滤可以通过切向流过滤（TFF）或直流过滤（DFF）方法进行处理。DFF方法也称为死端过滤，存在膜污染和颗粒分离受损的问题。此外，DFF仅适用于小体积样品，例如高达30 mL的样品。

TFF也称为错流过滤是一种更快速、高效和方便的分离大规模外泌体体积的过程，TFF是样品流体切向流过滤膜并避免形成滤饼或堵塞的过程。简而言之，样品通过0.2μm聚醚砜（PES）膜过滤，较大的颗粒物质（如细胞碎片和凋亡体）被滞留出来。然后，包括外泌体在内的半处理滤液样品通过TFF系统通过500 kDa截止滤芯进行超滤过程，进料流速为120 mL/min，跨膜压力<3.5 psi跨膜压力>10:1，外泌体太大而无法通过毛孔并保持保留。相反，包括游离蛋白在内的小分子通过中空纤维孔并作为渗透物洗脱并最终从过程中丢弃。为了获得高质量的外泌体分离和纯化，通过TFF连续重新浓缩截留物样品，并去除小于500 kDa的污染物。最后，将纯化的外泌体重悬并储存在-80°C的聚对苯二甲酸乙二醇（PETG）瓶中的0.1M蔗糖中，并用于所需的分析。通常，通过结合超滤加超速离心或离心加超滤等不同分离方法可以成功分离外泌体，使用较低孔径的膜过滤和超速离心可提供纯外泌体。

静水过滤透析

它主要有助于将整个EV从高度稀释的溶液中分离出来，而无需超速离心过程。280Musante等人展示了用于从尿液样本中分离EV的HFD方案。在HFD的初始步骤中，用2000×g离心样品以去除细胞，细菌和碎片作为沉淀。然后，将上清液保存在透析膜（1000kPa）中，1000kPa或更小的颗粒相应地以静水压差通过膜。最后，通过离心将外泌体囊泡沉降40,000×g。在HFD分离过程中，外泌体级分在早期阶段恢复，与多步离心相比，这被认为是一个优势。与超速离心相比，HFD也被认为是一种有效的方法。

体积排阻色谱（SEC）

该方法主要有助于从分离的外泌体中去除蛋白质和脂蛋白杂质，它已被用于从尿液和血浆蛋白中分离外泌体。它被用作超速离心和超滤的后续分离方法。琼脂糖2B/CL4B、qEV和琼脂丙烯酸S-400是通常用于凝胶过滤色谱分离外泌体的色谱柱。SEC可以在低压下进行，这有助于分离具有完整完整性的外泌体。

降水

它是一种基于生物体液中外泌体的电荷沉淀的方法。带负电荷的外泌体可以与PEG 35,000 Da基质中带正电荷的鱼精蛋白相互作用并形成沉淀。外泌体的回收和重悬比基于超速离心的分离更有效。聚合物沉淀法以更少的劳动力和昂贵的设备分离尿外泌体的潜在益处。该方法首先利用DL-二硫苏糖醇溶液还原或去除Tamm-Horsfall蛋白的聚合网络，然后在25°C和30 min下仅用10,000 × g的向心力即可实现外泌体的沉淀。还有利用聚合物沉淀方法并消除超速离心的商业试剂盒。ExoQuick™、Exo-spin™是来自Invitrogen™和miRCURY™的市售总外泌体分离试剂。

免疫亲和相互作用

免疫亲和法是利用外泌体表面蛋白（抗原）与其靶抗体或分离配体分子之间的免疫亲和相互作用原理分离纯外泌体的理想方法。它有助于根据其表面标志物分离特定类型的外泌体。基于微孔板的酶联免疫吸附测定（ELISA）是免疫亲和分离试剂盒的一个例子，用于根据外泌体表面标志物分离外泌体。Tetraspanin蛋白是这种分离方法的决定因素。抗CD9、抗CD63和抗CD81是免疫亲和外泌体分离中使用的抗体的常见示例。免疫亲和法可用于从结肠癌细胞中分离外泌体，其效率高于超速离心和密度梯度分离。另外还有一种外泌体分离方法，该方法采用抗体包被的基于磁性颗粒的技术来分离外泌体。

微流控分离

基于微流体的外泌体分离可以包括用于外泌体捕获的免疫亲和方法，纳米多孔膜筛分方法或微柱上的纳米线用于外泌体捕获。所有三个系统都需要具有粘弹性分析和电操作的芯片才能进行外泌体分离过程。外泌体的特异性很高，采用基于微流控芯片的免疫亲和捕获方法。尺寸范围在40-100nm之间的外泌体被这种微流体芯片特异性地捕获，在外泌体分离和定量方面的益处。筛分方法可用于通过压力或通过电泳从全血中过滤外泌体，压力的利用使分离时间更短，电场导致高外泌体纯度。特异性、可重复性、低分离时间和更低的分离成本是基于微流体的外泌体分离的一些优点。

打赏