Exosome(外泌體)是什麼？從粒徑、濃度清楚了解物性量測的比較結果！

目錄 1.Exosome 是什麼？優勢有哪些？   a.👉Exosome 應用領域   b.👉Exosomes 應用優勢 2.了解 Exosome 是什麼後，也要知道未來發展領域在哪裡！ 3.Exosome 物性量測說明 4.實際量測Exosome 物性量測比較結果   a.濃度分析與NTA法結果對照   b.濃度分析與NTA法結果差異比較   c.不同稀釋條件下EVs的濃度量測   d.量測EVs界達電位可以知道什麼? 5.Exosome 物性量測選擇推薦

在當今快速發展的科學領域中，Exosome（外泌體）儼然已經成為了一個熱門話題。
但你可能會想問：Exosome 是什麼？為什麼大家會如此重視 Exosome？而隨著科技的進步與發展，大家對於 Exosome 的認識與用途也越加廣泛，至於 Exosome 與物性量測會有哪些比較結果，就讓我們一起看下去吧！



 

Exosome 是什麼？優勢有哪些？

所謂的「Exosome」，又被稱之為「外泌體」。 Exosome 是一種奈米級的細胞間通訊物質，其直徑大約為30～150 奈米。
早期科學家就已經發現Exosome的存在，但普遍認為是細胞的廢棄物而被忽略。
直到近年發現這些囊泡中含有多種生物分子，例如：蛋白質、脂質或代謝物等等，並可在細胞間進行傳遞信息的角色。且 Exosome（外泌體）是可以攜帶蛋白質、脂質和RNA等分子，並被周圍的細胞攝取，從而被允許細胞間進行信息交流。
Exosome（外泌體）的重要性，就在於可作為細胞間信號傳遞的媒介。並調控著生理和病理機制，例如：抑制發炎反應、促進細胞再生等等。故 Exosome（外泌體）在疾病診斷和治療研究中，也是受到廣泛的關注與應用。
👍📖 推薦閱讀:藥物DDS(Drug delivery system)是什麼?粒徑與界達電位如何應用於藥物送達系統?
細胞外囊泡根據其生物合成和釋放途徑以及大小，它們大致分為外泌體(Exosome)、微泡(microvesicle)和凋亡小體(apoptotic vesicles)。

• 外泌體(Exosome)：主要由內吞途徑形成 30~150nm
• 微泡(microvesicle):主要由細胞膜向外出芽 100~1000nm
• 凋亡小體(apoptotic vesicles):細胞凋亡後的產物 1000~5000nm

EVs的轉移在多種病理生理過程中發揮著重要作用，新的機制仍在不斷被發現,EV有望應用於理解生物機制、診斷和DDS。
適當分離和純化 EV 對於了解其特性和開發其臨床應用非常重要，確認純化的EV的粒徑和數量是實驗的第一步。
 

👉Exosomes 應用領域

• 疾病診斷
• 藥物傳遞
• 免疫治療
• 細胞治療
• 精準醫學

 👉Exosomes 應用優勢

• 細胞間通訊：外泌體作為細胞之間的信號傳遞媒介，可以促進細胞之間的溝通和協調
• 分子運輸：外泌體可以攜帶蛋白質、脂質和RNA等分子，將它們從一個細胞傳遞到另一個細胞，從而調節生物過程
• 疾病診斷和治療應用：外泌體中的分子可以作為生物標記物，用於檢測和診斷疾病。此外，還被研究用於藥物傳遞和治療
• 細胞外基質調節：外泌體參與調節細胞外基質的組成，影響細胞周圍環境的特性

了解 Exosome 是什麼後，也要知道未來發展領域在哪裡！

Exosome（外泌體）的不同表現形式，可根據大小、內容、功能和來源的不同，而有很多變化：
 

☑️檢測診斷

是屬於疾病與生物標記，Exosome 具有特殊的核酸或蛋白，只要找到這些核酸與疾病的關聯，就可以作為有效的生物標記方法。

☑️藥物傳遞

Exosome 作為一個新興的DDS藥物傳遞系統，因為生物相容性極佳，是可裝載特殊的靶向分子讓有效藥物並到達指定患部，以達成藥物傳遞效果。

☑️治療藥物​​

Exosome 是可做為免疫調節、抑制發炎反應等效果使用。並可藉由修飾表面蛋白或特定細胞來源，期望可針對特殊病症進行治療。

雖然 Exosome（外泌體）研究前景看好，但同時也會面臨一些挑戰。並可透過不同的步驟，來提高 Exosome 的純度與產量，例如：在培養液中添加特定添加物；生產出來後就需要想辦法提高 Exosome 的純度與適當的保存條件，例如：保存在不同組成的緩衝液中。另外，在大規模工業化生產，也牽涉到技術與成本的一系列問題。
 

Exosome 物性量測說明

以 ELSZneo 界達電位粒徑分析儀舉例，可從測量粒徑、顆粒濃度和 zeta 電位說起。而動態光散射（DLS）法，用於確定顆粒尺寸；靜態光散射法，則可用於檢查顆粒濃度。且ELSZneo 可簡便測量顆粒尺寸、顆粒濃度和 zeta電位，可詳細分析 EVs 等特性。藥物或有效成份的濃度，亦可藉由大塚的粒徑分析機台量測。以 Exosome（外泌體）為例，可直接分析粒徑大小、濃度、界達電位等寶貴資訊。

Exosomes(EVs)粒徑量測｜DLS動態光散射法

以動態光散射DLS方法量測EVs，是可以直接量測尚未稀釋前的樣品。且比起粒子追蹤方式來說，是可以量測到凝集體的存在，更能夠更全面觀察樣品的全體分布狀態。

Exosomes(EVs)Zeta電位量測｜ELS電氣泳動光散射法

此外，由於EVs表面電荷（zeta電位）的差異極大，是會影響粒子行為，故是近年來備受關注的指標之一。​特別提到的是使用 ELSZneo 可以直接量測 EVs 在高鹽度（生理食鹽水鹽度）環境下的界達電位，以實際模擬 EVs 在生體環境下的表現。（推薦閱讀：高鹽度下界達電位的量測​​​​​​）

Exosomes(EVs)濃度量測｜

EVs的濃度也是我們在意的物性值之一，使用ELSZneo可以直接量測EVs的濃度。以絕對散射強度除以單顆粒子的散射強度求得濃度。
粒子個數濃度(個/mL)=絕對散射強度/單顆粒子散射光

實際量測Exosome 物性量測比較結果

濃度分析與NTA法結果對照

​​​​​​
樣品是從小鼠橫紋肌源性細胞系 (C2C12) 的成肌細胞和肌纖維中純化和濃縮的 EVs。
下面為C2C12 myoblast和myofiber兩種exosomes(Extracellular Vesicles; EVs)。
使用ELSZneo量測粒徑分佈與電子顯微鏡所得粒徑結果高度一致。




照片1　醋酸鈾負染色的 EV 電子顯微鏡圖像
上圖資料來源：A) C2C12 myoblast EVs,　B) C2C12 myofiber EVs
由山口大学総合科学実験センター　吉村安寿弥講師、富永研究室（宮城雄太）　提供

Cell	Cell condition	平均粒徑	界達電位	粒子濃度(ELSZneo)	粒子濃度(NTA法)
C2C12	Myoblast	154.1 nm	-13.7 mV	1.80*10^10 p/mL	1.72*10^10 p/mL
C2C12	myofiber	137.5 nm	-16.0 mV	1.01*10^9 p/mL	0.87*10^9 p/mL

💡上表說明：使用ELSZneo量測平均粒徑、界達電位、粒子濃度以及PTA（Particle-tracking analysis 或稱 NTA nanoparticle tracking analysis）法量測的粒子濃度結果比較（EV樣品由山口大学富永直臣先生提供）。比起 NTA 法，ELSZneo 可以較簡便的量測粒子濃度，同時也可以量測粒徑、界達電位等關鍵物理性質。
 

濃度分析與NTA法結果差異比較

	ELSZneo	NTA法 (PTA法)​
粒徑量測範圍	0.6 nm – 10 μm​	10 nm –1 μm
濃度量測範圍 *1	10^7–10^11 個/mL​	10^6–10^9  個/mL​
操作性	簡便	需要設定詳細條件
樣品量  (粒徑、濃度)	數10μL～	1 mL～
量測時間 *2	數分鐘	數十分鐘
分布解析度	低	高
大粒子檢出 (雜質、凝集體..等)	〇	×
界達電位量測	〇 （可直接在PBS環境下量測)	隨品牌、機型不同 (無法在PBS環境下量測)

*1.隨樣品不同
*2.含樣品製備、條件設定、量測、解析時間等..

不同稀釋條件下EVs的濃度量測

【樣品】間葉系幹細胞由来(MSC)EVs  樣品提供:東京医科大学　落谷孝広教授　


【實驗條件】將10^9個/mL分別稀釋後與NTA方法比較


【結果】可以發現以ELSZneo量測不同稀釋倍率下換算回原液，皆維持良好的線性關係。以NTA法則出現乖離。
 

量測EVs界達電位可以知道什麼?

可藉由界達電位的強弱，來判別是由哪一種EVs放出的訊號。研究顯示不同階段的EVs會因為帶負電的磷脂質（PS）露出程度不同而有不同的界達電位表示。透過人工調控膜脂質與電荷，優化體內藥物分布並提升標的特異性。
一般而言老化細胞釋放的 EVs 具強烈負電荷。未來可望利用此特性，開發「選擇性標靶並清除老化細胞」的全新療法。



研究文獻資訊
期刊： ACS Nano Medicine
論文題目： Negative Surface Charge and Membrane Lipid Composition Underlying Extracellular Vesicle Function
DOI： 10.1021/acsnanomed.5c00108
 

不同種類幹細胞來源的EVs量測

【樣品】樣品提供:東京医科大学　落谷孝広教授　
•乳歯由来(SHED)MSC-EVs
•骨髄由来(BM)MSC-EVs
•臍帯由来(UC)MSC-EVs

	平均粒徑 (nm)	粒子濃度 (個/mL)	界達電位 (mV)
乳歯由来 SHED-MSC-EVs	100.6	2.3 × 10^11	-13.2
骨髄由来 BM-MSC-EVs	93.1	2.7 × 10^11	-10.2
臍帯由来 UC-MSC-EVs	115.3	5.8 × 10^11	-14.3

☑️可直接量測高濃度(10^11個/ml)的EVs
☑️可直接量測PBS溶液下的EVs
　
 

Exosome 物性量測選擇推薦

ELSZneo 界達電位粒徑分析儀

界達電位粒徑分析儀 ELSZneo，是大塚電子濃縮半世紀以上開發經驗推出的最新機種。除了粒徑與界達電位功能外，還延伸出固體表面電位、黏彈性、粒子濃度等等醫藥開發上不可或缺的新項目。

看完本文後，是不是已經對 Exosome 有基本了解，且不用再到處問：Exosome 是什麼了！如果你對於 Exosome 的延伸應用有興趣的話，也可以直接拿起電話洽詢，讓大塚科技的業務為你說明白講清楚！想更加深入了解更多，歡迎聯繫我們。
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