血液中的寶藏：外泌體診斷

日期：2016-04-14 08:53:06

血液是唯一與所有器官都有接觸的組織，攜帶著有關機體的大量寶貴信息。在理論上，檢測血液攜帶的 DNA、RNA、囊泡和細胞殘骸可以幫助人們診斷和監控各種疾病。產前基因篩查是血液檢測的一個重要應用，不過其他循環生物學指標正在受到越來越多地關注，比如甲基化、RNA、微囊泡和外泌體。為了幫助大家更好的分析甲基化、分離囊泡、提取RNA、存儲樣本和分析數據，The Scientist雜志最近與多位專家學者探討了檢測不同血液生物學指標的策略，貢獻出了相應的注意事項和實驗技巧。

外泌體蛋白

外泌體發現于上世紀八十年代中期，直到近幾年才開始引起科學家們的注意。外泌體是機體絕大部分細胞都能分泌的一種小囊泡，直徑在40-100nm之間。一些外泌體相當于膜形成的垃圾袋，是細胞清除特定大分子的一種途徑。另一些外泌體是細胞之間的一種通訊工具，能夠對細胞功能產生影響。

在過去很長一段時間里，外泌體并沒有引起人們的注意。直到最近研究者們才逐漸意識到，外泌體所含的多種分子可以成為理想的生物學指標。外泌體內的大分子比較穩定，不會受到外界核酸酶和蛋白酶的破壞。外泌體的表面標志物能夠體現它的細胞來源。而且外泌體只反映活細胞的內部情況。

研究者：加州大學醫學和免疫學教授Edward Goetzl

研究項目：分析循環外泌體中的蛋白，開發阿爾茨海默癥血液測試

背景：阿爾茨海默癥（AD）是一種進程性的神經退行性疾病，俗稱為老年癡呆癥。阿爾茨海默氏癥患者的認知和記憶功能會不斷惡化，極大的影響其日常生活能力，這種疾病是老齡化社會面臨的一大難題。

目前醫生們主要通過臨床癥狀、大腦成像和腦脊液提取來診斷阿爾茨海默癥。雖然這些診斷往往是正確的，但只有尸檢才能證實疾病標志的存在：大腦中的β淀粉樣蛋白斑塊和tau錯誤折疊形成的神經纖維纏結。源自神經元的外泌體含有細胞特異性的蛋白質和RNA。如果可以通過循環外泌體追蹤異常的β淀粉樣蛋白和tau蛋白，那么定期血檢就可以用來監控阿爾茨海默癥患者的疾病進程。

蛋白質檢測: Goetzl及其同事收集了阿爾茨海默癥患者確診前后的血樣。他們先用System Biosciences公司的ExoQuick分離血樣中的所有外泌體，再用結合神經元表面蛋白的抗體富集神經元外泌體，檢測這些外泌體所含的蛋白質。研究顯示，在阿爾茨海默癥患者的神經元外泌體中，tau、磷酸化tau和β淀粉樣蛋白的表達水平顯著較高。舉例來說，阿爾茨海默癥神經元外泌體的磷酸化tau比對照多十倍。

研究人員指出，尋找正確的群體進行比較是非常關鍵的，因為許多老年人已經表現出認知衰退的跡象。這項研究募集的志愿者不僅認知能力正常，而且沒有阿爾茨海默癥家族史，也不具備已知的疾病風險因子。（Alzheimers Dement, 11:600-07, 2015）

注意事項：現在還不清楚血液中神經元外泌體的總量是否會隨著疾病狀態發生改變，因此我們應該適當處理數據，在單個外泌體水平上進行分析。此外，蛋白質從外泌體提取出來之后需要迅速分析，“外泌體把蛋白質保護得很好，一旦我們將蛋白質提取出來，它們就很容易降解，”Goetzl指出。

前景展望：2013年Goetzl與人合作建立了NanoSomiX公司，以開發阿爾茨海默癥血液測試。“我們希望能夠提前10-15年鑒定到疾病風險，讓高風險人群使用預防性藥物，”他說。

Exosome Diagnostics公司去年開發了一種基于離心柱的簡便方法來分離外泌體，并提取出其中的RNA。研究人員在《PLoS ONE》上介紹了這種新方法。與超速離心相比，這種方法能分離出高純度的RNA，并且對囊泡RNA有著高的特異性。離心柱能夠容納4 mL樣本，實現了血清和血漿中低豐度轉錄本的檢測。目前，基于此技術的商業化產品 – exoRNeasy Serum/Plasma Maxi Kit – 已由QIAGEN推出。