Pharos STEM 臺式場發射電鏡：外泌體形貌與粒徑分析解決方案

Pharos STEM 臺式場發射生物電鏡

外泌體是一類由細胞主動分泌的納米級細胞外囊泡，已成為生命科學與醫學領域重要的研究方向。它們不僅是細胞間通訊的關鍵介質，更在疾病診斷、治療機制和藥物遞送等方面展現出巨大潛力。

PART01.外泌體是什么？

所有細胞，包括原核生物和真核生物，在其正常生理過程中以及在獲得性異常情況下都會釋放細胞外囊泡（Extracellular vesicles，EVs）。EVs 可以分為 3 個亞群：外泌體（Exosomes，EXOs）、微囊泡（Microvesicles，MVs）和凋亡小體（Apoptotic bodies，ABs）。外泌體是其中最小的 EVs，直徑約為 30-150 nm （平均約 100 nm），起源于細胞內的內吞系統。其廣泛存在多種生理體液中，例如精液、血液、尿液、唾液、母乳、羊水、腹水、腦脊液和膽汁等。

圖 1：細胞外囊泡的三種亞群

外泌體并非細胞廢物，而是細胞主動釋放的、用于精密通訊的“納米快遞"。其核心作用體現在：

01.細胞間通訊的關鍵介質

外泌體攜帶蛋白質、脂質、RNA（如miRNA、mRNA）和 DNA 片段，能在細胞之間遠距離傳遞信息，從而協調生理和病理過程，如免疫調節、組織修復和腫瘤進展。

02.與疾病密切相關

外泌體與免疫反應、病毒致病性、妊娠、心血管疾病、中樞神經系統疾病和癌癥進展密切相關，其遞送至受體細胞的蛋白質、代謝物和核酸能夠有效改變其生物學反應。這種外泌體介導的反應既可以促進疾病進展，也可以抑制疾病發展。

PART02.外泌體的形成

外泌體的生物合成過程復雜，細胞膜內陷形成早期核內體（Early sorting endosome，ESEs），隨后成熟為晚期核內體（Late sorting endosome，LSEs）。晚期核內體的膜向內出芽，形成包含眾多腔內囊泡（Intraluminal vesicles，ILVs）的結構，該結構即稱為多囊泡體（Multivesicular bodies, MVBs）。ESCRT 復合物等分子負責將特定的蛋白質、核酸等“貨物"分選并裝載到這些囊泡中。MVBs 可與質膜或溶酶體融合，如果 MVBs 與溶酶體融合，將被水解。而當 MVBs 與質膜融合時，外泌體才會被釋放到細胞外環境中。另一類主要的細胞外囊泡——微囊泡（MVs），其形成方式不同，它是直接通過細胞膜向外“出芽"和脫落而產生的。

圖2：細胞外囊泡（EVs）的生物合成

PART03.外泌體的研究意義和挑戰

外泌體因其能夠調節復雜細胞內通路，在神經退行性疾病和癌癥等多種疾病的治療中展現出巨大潛力。它們可以被改造為遞送載體，精準輸送短干擾 RNA、反義寡核苷酸、化療藥物及免疫調節劑等有效載荷至目標細胞。此外，外泌體自身的脂質與蛋白質組成可影響其藥代動力學特性，其中的天然成分有助于提高生物利用度并降低不良反應。

除了治療潛力外，外泌體還具有輔助疾病診斷的潛力。外泌體廣泛存在于多種生理體液中，可通過液體活檢獲取外泌體復雜成分的組成信息。因此，基于外泌體的液體活檢在癌癥等疾病的診斷、預后評估及治療反應監測中具有潛在應用價值。

盡管前景廣闊，外泌體走向廣泛應用仍面臨諸多瓶頸：

1. 分離純化技術瓶頸：目前主流方法（如超速離心、尺寸排阻色譜、免疫親和捕獲）在得率、純度、操作復雜度和成本上難以兼得。從復雜體液中高效分離出高純度的外泌體，仍是技術上的核心挑戰。

2. 規模化生產與標準化困難：如何實現臨床級、高產量、成分均一的規模化生產，是工程化外泌體療法商業化的關鍵。不同細胞來源、培養條件和分離方法導致的產品異質性，給質量控制和標準化帶來巨大困難。

3. 體內藥代動力學與遞送效率：外泌體在體內的分布、代謝、清除規律尚未闡明。如何提高其向特定器官或細胞遞送的效率，并避免被肝臟等單核吞噬細胞系統快速清除，是需要深入研究的課題。

4. 作用機制與安全性仍需深究：外泌體攜帶的分子種類繁多，其對受體細胞的長期、系統性影響，以及工程化改造后的潛在免疫原性和脫靶效應，仍需更全面的評估。

PART04.Pharos STEM 下的外泌體

透射電鏡在外泌體研究中具有不可替代的核心意義，被視為該領域的 “金標準"工具之一。透射電鏡（尤其是結合圖像分析軟件）可以精確測量單個外泌體的直徑，并統計群體的粒徑分布。能直觀看到樣本中囊泡大小的異質性，以及是否存在尺寸過大（可能為微泡）或過小（可能為脂蛋白）的污染物。

在 Pharos STEM 臺式場發射生物電鏡下，可見外泌體多為杯狀或凹陷的圓盤狀（這是 TEM 制樣干燥過程中常見的變形特征），也有球形。尺寸分布在一個較窄的范圍內（典型為 30-150 nm），這是重要的鑒別依據。

圖片為客戶檢測的樣本，以下均為 Pharos STEM 臺式場發射生物電鏡的實拍圖。

參考文獻

1. Aryani, A., & Denecke, B. (2016). Exosomes as a nanodelivery system: A key to the future of neuromedicine? Molecular Neurobiology, 53(2), 818–834.

2. Raposo, G., & Stoorvogel, W. (2013). Extracellular vesicles: Exosomes, microvesicles, and friends. The Journal of Cell Biology, 200(4), 373–383.

3. Contreras-Naranjo, J. C., Wu, H.-J., & Ugaz, V. M. (2017). Microfluidics for exosome isolation and analysis: Enabling liquid biopsy for personalized medicine. Lab on a Chip, 17(21), 3558–3577.

4. Kalluri, R., & LeBleu, V. S. (2020). The biology, function, and biomedical applications of exosomes. Science, 367(6478), eaau6977.

5. Rezaie, J., Feghhi, M., & Etemadi, T. (2022). A review on exosomes application in clinical trials: Perspective, questions, and challenges. Cell Communication and Signaling, 20(1), Article 145.

歡迎隨時聯系我們進行 Demo 演示、試用或了解更多關于 Pharos STEM 如何滿足您的研究需求的信息。

注：如需測樣，請自行完成透射電鏡標準制備，我司提供檢測服務