【原】由于外泌体，疾病建模达到了前所未有的水平

从历史上看，研究疾病过程最流行的方法包括动物模型的开发和组织的组织学分析以及蛋白质表达变化的生物化学。但细胞生物学的突破即将对我们如何看待疾病研究产生重大影响。

外泌体是附着在细胞膜上的小囊泡 (<120 nm)，由细胞释放到周围细胞沐浴的间质液中。由于它们的形成模式，即通过内体出芽然后与质膜融合，外泌体含有脱氧核糖核酸 (DNA)、核糖核酸 (RNA) 和来自其来源细胞的蛋白质，包括细胞表面标志物的样本。 

通过分离外泌体，通常是从体液活检中分离出外泌体，可以分析存在于外泌体中的大分子成分，并得出有关其细胞、器官或来源生物体健康的结论。这意味着，而不是去除外泌体小鼠肾脏，进行连续切片或蛋白质印迹和疾病表型标记染色，可以培养特定的疾病细胞系，从条件细胞培养基中分离外泌体并分析其中的蛋白质、DNA 和 RNA。

更高的通量、更低的成本以及与人类相关的特定信息都是探索外泌体世界的原因。

疾病期间的外泌体

正如大多数（如果不是全部）健康人体细胞会释放外泌体一样，它们也会由不健康、压力大或生病的细胞释放。因此，这些细胞释放的外泌体中包含的内容将暗示这种健康状况不佳、压力或疾病的状态。液体活检确实证实了某些疾病患者的循环外泌体可能含有异常蛋白质 4-6 和促进疾病的核酸。这些条件的传播甚至已经得到证实。“通过外泌体的输注，生物体到生物体。

在从健康过渡到疾病的过程中，随着释放的外泌体数量的增加，外泌体中所含的大分子成分发生变化，以反映疾病负担改变的稳态。这种现象是由细胞内钙离子升高引起的，这可能是尝试向相邻细胞发出细胞遇险信号。因此，从已知病理的细胞或组织中分离和分析外泌体不仅可以阐明这些细胞信使的生物学功能，还可以阐明上述定义的潜在治疗靶点的身份。

体外疾病模型

虽然确实有一些关于外泌体疾病的研究是从患者的体液（尿液、唾液、血液等）样本中进行的，但还有另一种分析不同疾病的外泌体特征的方法。

培养中的细胞系已被证明可将外泌体释放到培养基中，并且有证据表明源自细胞系的外泌体和源自患者的外泌体在类似诊断方面具有可比性。

似乎从患者身上收集的细胞系患有特定疾病的人随着时间的推移保持其外泌体特征，均匀释放相同成分的外泌体。已经表征了不同的疾病外泌体特征，允许将细胞系释放的外泌体外推到来自液体活检的外泌体。这允许使用来自非侵入性或微创流体活检的外泌体样本，作为疾病的外泌体生物标志物的诊断测试。

细胞系来源于组织样本，通常在组织活检或手术切除病变组织之后。由于肿瘤细胞的自发永生化，一些疾病特异性细胞系可以在培养物中存活很长时间，但细胞可以通过诱导癌基因（如 E1A 基因）的表达在实验室中永生化。以这种方式创建正常或健康的细胞系。

另一方面，原代细胞系不是永生的，只能在细胞衰老或凋亡前分裂有限的次数。因此，原代细胞不是用于培养研究的外泌体的理想可重复来源，因为它们的制备无法适当控制和复制。比较足够相似的细胞系是一种很好的做法，这样只有疾病状态才会影响外泌体的特征。为了获得最可解释的数据，请将黑色素瘤细胞系产生的外泌体与黑色素细胞系而非结肠癌细胞系产生的外泌体进行比较。

通过修饰现有细胞系并使用各种分子生物学和基因组修饰技术修改或指定其外泌体的加载，可以利用修饰的细胞系来产生外泌体。为了跟踪外泌体的运输和货物蛋白、DNA 或 RNA 的序列修饰或用于外泌体功能的下游研究，荧光或生物发光蛋白的结合是使用修饰细胞系生产个性化外泌体的例子。

表型分析：标记的魔力

外泌体的产生和分离只是体外表征疾病的第一步。下一步是通过一系列表型标记对分离的外泌体进行分析，以确认外泌体的起源细胞，并将疾病状态下细胞系谱的变化与疾病中细胞系谱的变化进行比较状态，正常状态。用于表征外泌体特征的表型标志物是识别脂质双层和外泌体囊泡区室中存在的蛋白质的抗体。

尽管对一组可以确认外泌体身份的标记没有达成共识，但使用不同的标记来识别外泌体。CD9、C81、MHC 2 类等标记物是外泌体普遍接受的标记物。通过排除 GM130 和钙连接蛋白阳性微泡，外泌体的鉴定也可以是一种排除程序，这些微泡来源于不参与外泌体生物发生的原始细胞部分。对于有关原始细胞的特定信息，外泌体也可以针对细胞系的特定标记进行染色，以专门鉴定释放它们的细胞类型。

流式细胞术成像是分析表型鉴定的外泌体的常用方法，可以确认外泌体的大小和形状，但可以通过免疫荧光、电子显微镜、印迹蛋白质印迹或ELISA来分析外泌体。因此，聚合酶链反应 (PCR) 可用于表征外泌体的核酸成分。

与传统疾病状态分析方法相比，使用源自细胞系的外泌体表征疾病具有不同的优势，包括更高的通量、更低的成本以及对人类疾病的直接适用性。有关疾病研究中外泌体的更多信息，包括使用外泌体作为纳米材料进行药物递送。

参考文献：

1. Keerthikumar, S., Gangoda, L., Liem, M., Fonseka, P., Atukorala, I., Ozcitti, C., et al. Proteogenomic analysis reveals exosomes are more oncogenic than ectosomes. Oncotarget. (2015) doi: 10.18632/oncotarget.3801.

2. Momen-Heravi, F., Balaj, L., Alian, S., Mantel, P-Y., Halleck, A.E., Trachtenberg, A.J., et al. Current methods for the isolation of extracellular vesicles. Biol. Chem. (2013) 394:1253-62. doi: 10.1515/hsz-2013-0141.