细胞外囊泡的单颗粒分析技术

胡芸芸; 底浩楠; 赖辉燕; 李雨柔; 陈晨; 田野; 颜晓梅

doi:10.19969/j.fxcsxb.22053105

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

细胞外囊泡的单颗粒分析技术

综述 | 更新时间：2023-01-04

- 细胞外囊泡的单颗粒分析技术
- Advances on Single Particle Analysis for Extracellular Vesicles
- 分析测试学报 2022年41卷第9期页码：1345-1354
- 作者机构：
  
  厦门大学化学化工学院化学生物学系，谱学分析与仪器教育部重点实验室，化学生物学福建省重点实验室，福建厦门 361005
- 作者简介：
  
  颜晓梅，博士，教授，研究方向：纳米流式检测技术的研发及其在生命科学、生物医药、食品安全、环境监测、能源材料领域中的应用，E - mail：xmyan@xmu. edu. cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金项目(21934004;21627811);国家基础科学人才培养基金项目(J1310024)
- DOI：10.19969/j.fxcsxb.22053105
  中图分类号：
扫描看全文
胡芸芸,底浩楠,赖辉燕等.细胞外囊泡的单颗粒分析技术[J].分析测试学报,2022,41(09):1345-1354.

HU Yun-yun,DI Hao-nan,LAI Hui-yan,et al.Advances on Single Particle Analysis for Extracellular Vesicles[J].Journal of Instrumental Analysis,2022,41(09):1345-1354.
胡芸芸,底浩楠,赖辉燕等.细胞外囊泡的单颗粒分析技术[J].分析测试学报,2022,41(09):1345-1354. DOI： 10.19969/j.fxcsxb.22053105.

HU Yun-yun,DI Hao-nan,LAI Hui-yan,et al.Advances on Single Particle Analysis for Extracellular Vesicles[J].Journal of Instrumental Analysis,2022,41(09):1345-1354. DOI： 10.19969/j.fxcsxb.22053105.

摘要

细胞外囊泡（Extracellular vesicles，EVs）是细胞分泌到细胞外基质中的纳米尺度的脂质小膜泡，携带着母细胞来源的各种生物活性分子，如蛋白质、核酸、脂质等，是细胞间沟通交流的信使。EVs参与免疫调控、血管新生、疾病发生、肿瘤转移等生理病理过程，广泛存在于各种体液中，在液体活检、疾病治疗中显示出巨大的应用前景，也因此成为生命科学领域炙手可热的前沿研究方向。然而EVs在粒径、生化组成等方面具有高度的个体差异性和多样性。因此，迫切需要发展EVs的单颗粒分析技术以精准表征EVs亚群的分子组成，深入了解其生物学功能，促进EVs临床诊断与治疗应用的发展。该文针对近年来发展的EVs的单颗粒分析技术进行综述，从检测原理、性能和应用范围等方面对这些技术进行讨论，并对单颗粒表征技术未来的发展趋势进行了展望。

Abstract

Extracellular vesicles（EVs） are nanoscale membrane-bound vesicles secreted by almost all the cell types to mediate intracellular communication via transferring bioactive molecules including proteins，nucleic acids and lipids．EVs have stimulated considerable scientific and clinical interest owing to their active participations in multiple pathophysiological processes and potential utility as diagnostic markers and therapeutic entities．However，EVs are extremely heterogeneous not only in particle size but also in the molecular compositions．Therefore，there is a desperate need to develop advanced techniques facilitating quantitative multiparameter analysis of single EV to identify different EV subtypes，unraveling their biological functions，and promoting the development of EV－based clinical applications．In this review， the emerging techniques for single EV analysis（SVA） in recent years are summarized．The technological advances in the characterization and phenotyping of EVs are described．Moreover，new insights into the challenges and the future development of SVA are given.

关键词

细胞外囊泡单颗粒分析技术荧光显微成像技术流式细胞术纳米流式检测技术

Keywords

extracellular vesicles（EVs）single particle analysisfluorescence microscopyflow cytometrynano-flow cytometry

references

Kalluri R，LeBleu V S．Science，2020，367（6478）：eaau6977.

Cocozza F，Grisard E，Martin－Jaular L，Mathieu M，Thery C．Cell，2020，182（1）：261－262.e1.

Wang S，Khan A，Huang R R，Ye S Y，Di K L，Xiong T，Li Z Y．Biosens. Bioelectron.，2020，154：112056.

Bordanaba－Florit G，Royo F，Kruglik S G，Falcon－Perez J M．Nat. Protoc.，2021，16（7）：3163－3185.

Jeppesen D K，Fenix A M，Franklin J L，Higginbotham J N，Zhang Q，Zimmerman L J，Liebler D C，Ping J，Liu Q，Evans R，Fissell W H，Patton J G，Rome L H，Burnette D T，Coffey R J．Cell，2019，177（2）：428－445.

Kim G，Kim M，Lee Y，Byun J W，Hwang D W，Lee M．J. Control. Release，2020，317：273－281.

Zabeo D，Cvjetkovic A，Lasser C，Schorb M，Lotvall J，Hoog J L．J. Extracell. Vesicles，2017，6（1）：1329476.

Ridolfi A，Brucale M，Montis C，Caselli L，Paolini L，Borup A，Boysen A T，Loria F，van Herwijnen M J C，Kleinjan M，Nejsum P，Zarovni N，Wauben M H M，Berti D，Bergese P，Valle F．Anal. Chem.，2020，92（15）：10274－10282.

Bachurski D，Schuldner M，Nguyen P H，Malz A，Reiners K S，Grenzi P C，Babatz F，Schauss A C，Hansen H P，Hallek M，Pogge von Strandmann E．J. Extracell. Vesicles，2019，8（1）：1596016.

Yekula A，Minciacchi V R，Morello M，Shao H，Park Y，Zhang X，Muralidharan K，Freeman M R，Weissleder R，Lee H，Carter B，Breakefield X O，di Vizio D，Balaj L．J. Extracell. Vesicles，2019，9（1）：1689784.

Thane K E，Davis A M，Hoffman A M．Sci. Rep.，2019，9（1）：12295.

Cho S，Yi J，Kwon Y，Kang H，Han C，Park J．ACS Nano，2021. DOI：10.1021/acsnano.1c02556http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.1c02556.

Baldwin S，Deighan C，Bandeira E，Kwak K J，Rahman M，Nana－Sinkam P，Lee L J，Paulaitis M E．Nanomedicine，2017，13（2）：765－770.

Kashkanova A D，Blessing M，Gemeinhardt A，Soulat D，Sandoghdar V．Nat. Methods，2022，19（5）：586－593.

Coumans F A，van der Pol E，Boing A N，Hajji N，Sturk G，van Leeuwen T G，Nieuwland R．J. Extracell. Vesicles，2014，3：25922.

Vogel R，Coumans F A，Maltesen R G，Boing A N，Bonnington K E，Broekman M L，Broom M F，Buzas E I，Christiansen G，Hajji N，Kristensen S R，Kuehn M J，Lund S M，Maas S L，Nieuwland R，Osteikoetxea X，Schnoor R，Scicluna B J，Shambrook M，de Vrij J，Mann S I，Hill A F，Pedersen S．J. Extracell. Vesicles，2016，5：31242.

Akers J C，Ramakrishnan V，Nolan J P，Duggan E，Fu C C，Hochberg F H，Chen C C，Carter B S．PLoS One，2016，11（2）：e0149866.

Tatischeff I，Larquet E，Falcon－Perez J M，Turpin P Y，Kruglik S G．J. Extracell. Vesicles，2012，1：19179.

Smith Z J，Lee C，Rojalin T，Carney R P，Hazari S，Knudson A，Lam K，Saari H，Ibanez E L，Viitala T，Laaksonen T，Yliperttula M，Wachsmann－Hogiu S．J. Extracell. Vesicles，2015，4：28533.

Kruglik S G，Royo F，Guigner J M，Palomo L，Seksek O，Turpin P Y，Tatischeff I，Falcon－Perez J M．Nanoscale，2019，11（4）：1661－1679.

Penders J，Pence I J，Horgan C C，Bergholt M S，Wood C S，Najer A，Kauscher U，Nagelkerke A，Stevens M M．Nat. Commun.，2018，9（1）：4256.

Penders J，Nagelkerke A，Cunnane E M，Pedersen S V，Pence I J，Coombes R C，Stevens M M．ACS Nano，2021. DOI：10.1021/acsnano.1c07075http://dx.doi.org/10.1021/acsnano.1c07075.

Stremersch S，Marro M，Pinchasik B E，Baatsen P，Hendrix A，de Smedt S C，Loza－Alvarez P，Skirtach A G，Raemdonck K，Braeckmans K．Small，2016，12（24）：3292－3301.

Su J．ACS Photonics.，2015，2（9）：1241－1245.

Liang K，Liu F，Fan J，Sun D L，Liu C，Lyon C J，Bernard D W，Li Y，Yokoi K，Katz M H，Koay E J，Zhao Z，Hu Y．Nat. Biomed. Eng.，2017，1：0021.

Raghu D，Christodoulides J A，Christophersen M，Liu J L，Anderson G P，Robitaille M，Byers J M，Raphael M P．PLoS One，2018，13（8）：e0202773.

Wu X J，Zhao H T，Natalia A，Lim C Z J，Ho N R Y，Ong C J，Teo M C C，So J B Y，Shao H L．Sci. Adv.，2020，6（19）：eaba2556.

Pan S，Zhang Y，Natalia A，Lim C Z J，Ho N R Y，Chowbay B，Loh T P，Tam J K C，Shao H．Nat. Nanotechnol.，2021，16（6）：734－742.

Joshi G K，Deitz－McElyea S，Liyanage T，Lawrence K，Mali S，Sardar R，Korc M．ACS Nano，2015，9（11）：11075－11089.

Daaboul G G，Lopez C A，Chinnala J，Goldberg B B，Connor J H，Unlu M S．ACS Nano，2014，8（6）：6047－6055.

Daaboul G G，Gagni P，Benussi L，Bettotti P，Ciani M，Cretich M，Freedman D S，Ghidoni R，Ozkumur A Y，Piotto C，Prosperi D，Santini B，Unlu M S，Chiari M．Sci. Rep.，2016，6：37246.

Gori A，Romanato A，Greta B，Strada A，Gagni P，Frigerio R，Brambilla D，Vago R，Galbiati S，Picciolini S，Bedoni M，Daaboul G G，Chiari M，Cretich M．J. Extracell. Vesicles，2020，9（1）：1751428.

Li M Z，Soder R，Abhyankar S，Abdelhakim H，Braun M W，Trinidad C V，Pathak H B，Pessetto Z，Deighan C，Ganguly S，Dawn B，McGuirk J，Dunavin N，Godwin A K．J. Extracell. Vesicles，2021，10（4）：e12067.

Silva A M，Lazaro－Ibanez E，Gunnarsson A，Dhande A，Daaboul G，Peacock B，Osteikoetxea X，Salmond N，Friis K P，Shatnyeva O，Dekker N．J. Extracell. Vesicles，2021，10（10）：e12130.

Arab T，Mallick E R，Huang Y，Dong L，Liao Z，Zhao Z，Gololobova O，Smith B，Haughey N J，Pienta K J，Slusher B S，Tarwater P M，Tosar J P，Zivkovic A M，Vreeland W N，Paulaitis M E，Witwer K W．J. Extracell. Vesicles，2021，10（6）：e12079.

Jiang L，Driedonks T A P，Jong W S P，Dhakal S，van den Berg van Saparoea H B，Sitaras I，Zhou R，Caputo C，Littlefield K，Lowman M，Chen M，Lima G，Gololobova O，Smith B，Mahairaki V，Richardson M R，Mulka K R，Lane A P，Klein S L，Pekosz A，Brayton C F，Mankowski J L，Luirink J，Villano J S，Witwer K W．bioRxiv，2022. DOI：10.1101/2021.06.28.450181http://dx.doi.org/10.1101/2021.06.28.450181.

Gebara N，Scheel J，Skovronova R，Grange C，Marozio L，Gupta S，Giorgione V，Caicci F，Benedetto C，Khalil A，Bussolati B．J. Extracell. Vesicles，2022，11（5）：e12217.

Khan N Z，Cao T，He J，Ritzel R M，Li Y，Henry R J，Colson C，Stoica B A，Faden A I，Wu J．Brain. Behav. Immun.，2021，92：165－183.

Lee K，Fraser K，Ghaddar B，Yang K，Kim E，Balaj L，Chiocca E A，Breakefield X O，Lee H，Weissleder R．ACS Nano，2018，12（1）：494－503.

Liu C，Zhao J X，Tian F，Chang J Q，Zhang W，Sun J S．J. Am. Chem. Soc.，2019，141（9）：3817－3821.

Zhang J L，Shi J J，Zhang H L，Zhu Y F，Liu W，Zhang K X，Zhang Z Z．J. Extracell. Vesicles，2020，10（1）：e12025.

He D G，Ho S L，Chan H N，Wang H Z，Hai L，He X X，Wang K M，Li H W．Anal. Chem.，2019，91（4）：2768－2775.

Chen C，Zong S F，Liu Y，Wang Z Y，Zhang Y Z，Chen B，Cui Y P．Small，2019，15（43）：e1901014.

He D G，Wang H Z，Ho S L，Chan H N，Hai L，He X X，Wang K M，Li H W．Theranostics，2019，9（15）：4494－4507.

Zhou J，Wu Z R，Hu J，Yang D W，Chen X Y，Wang Q，Liu J，Dou M，Peng W J，Wu Y Y，Wang W H，Xie C J，Wang M，Song Y L，Zeng H S，Bai C X．Sci. Adv.，2020，6（47）：eabc1204.

Higginbotham J N，Zhang Q，Jeppesen D K，Scott A M，Manning H C，Ochieng J，Franklin J L，Coffey R J．J. Extracell. Vesicles，2016，5：29254.

Polanco J C，Li C，Durisic N，Sullivan R，Gotz J．Acta Neuropathol. Commun.，2018，6（1）：10.

Saari H，Lisitsyna E，Rautaniemi K，Rojalin T，Niemi L，Nivaro O，Laaksonen T，Yliperttula M，Vuorimaa－Laukkanen E．J. Control. Release，2018，284：133－143.

McNamara R P，Zhou Y，Eason A B，Landis J T，Chambers M G，Willcox S，Peterson T A，Schouest B，Maness N J，MacLean A G，Costantini L M，Griffith J D，Dittmer D P．J. Extracell. Vesicles，2022，11（3）：e12191.

Wong F，Coban O，Weitsman G，Ng T．Converg. Sci. Phys. Onc.，2017，3：013004.

Liu C C，Xu X N，Li B，Situ B，Pan W L，Hu Y，An T X，Yao S H，Zheng L．Nano Lett.，2018，18（7）：4226－4232.

Lin B Q，Tian T，Lu Y Z，Liu D，Huang M J，Zhu L，Zhu Z，Song Y L，Yang C Y．Angew. Chem. Int. Ed.，2021，60（14）：7582－7586.

Yang Z，Atiyas Y，Shen H，Siedlik M J，Wu J，Beard K，Fonar G，Dolle J P，Smith D H，Eberwine J H，Meaney D F，Issadore D A．Nano Lett.，2022，22（11）：4315－4324.

Wu D，Yan J H，Shen X，Sun Y，Thulin M，Cai Y L，Wik L，Shen Q J，Oelrich J，Qian X Y，Dubois K L，Ronquist K G，Nilsson M，Landegren U，Kamali－Moghaddam M．Nat. Commun.，2019，10（1）：3854.

Nolte-'t Hoen E N，van der Vlist E J，Aalberts M，Mertens H C，Bosch B J，Bartelink W，Mastrobattista E，van Gaal E V，Stoorvogel W，Arkesteijn G J，Wauben M H．Nanomedicine，2012，8（5）：712－720.

Choi D，Montermini L，Jeong H，Sharma S，Meehan B，Rak J．ACS Nano，2019，13（9）：10499－10511.

Laurenzana I，Trino S，Lamorte D，Girasole M，Dinarelli S，de Stradis A，Grieco V，Maietti M，Traficante A，Statuto T，Villani O，Musto P，Sgambato A，de Luca L，Caivano A．Int. J. Nanomed.，2021，16：3141－3160.

Yang H C，Rhee W J．J. Clin. Med.，2021，10（2）：319.

van der Pol E，Coumans F A，Grootemaat A E，Gardiner C，Sargent I L，Harrison P，Sturk A，van Leeuwen T G，Nieuwland R．J. Thromb. Haemost.，2014，12（7）：1182－1192.

van der Pol E，Sturk A，van Leeuwen T，Nieuwland R，Coumans F，group I－S－V W．J. Thromb. Haemost.，2018，16（6）：1236－1245.

Ricklefs F L，Maire C L，Reimer R，Duhrsen L，Kolbe K，Holz M，Schneider E，Rissiek A，Babayan A，Hille C，Pantel K，Krasemann S，Glatzel M，Heiland D H，Flitsch J，Martens T，Schmidt N O，Peine S，Breakefield X O，Lawler S，Chiocca E A，Fehse B，Giebel B，Gorgens A，Westphal M，Lamszus K．J. Extracell. Vesicles，2019，8（1）：1588555.

Shen W，Guo K Z，Adkins G B，Jiang Q S，Liu Y，Sedano S，Duan Y K，Yan W，Wang S E，Bergersen K，Worth D，Wilson E H，Zhong W W．Angew. Chem. Int. Ed.，2018，57（48）：15675－15680.

Zhu S B，Yang L L，Long Y，Gao M，Huang T X，Hang W，Yan X M．J. Am. Chem. Soc.，2010，132（35）：12176－12178.

Zhu S B，Ma L，Wang S，Chen C X，Zhang W Q，Yang L L，Hang W，Nolan J P，Wu L N，Yan X M．ACS Nano，2014，8（10）：10998－11006.

Tian Y，Ma L，Gong M F，Su G Q，Zhu S B，Zhang W Q，Wang S，Li Z B，Chen C X，Li L H，Wu L N，Yan X M．ACS Nano，2018，12（1）：671－680.

Liu H S，Tian Y，Xue C F，Niu Q，Chen C，Yan X M．J. Extracell. Vesicles，2022，11（4）：e12206.

Tian Y，Gong M F，Hu Y Y，Liu H S，Zhang W Q，Zhang M M，Hu X X，Aubert D，Zhu S B，Wu L N，Yan X M．J. Extracell. Vesicles，2020，9（1）：1697028.

Liu H S，Yuan W L，Chen Y Y，Chen C，Tian Y，Yan X M．Chin. J. Anal. Chem. （刘海生，袁文理，陈永钰，陈晨，田野，颜晓梅．分析化学），2020，48（10）：1305－1314.

Liu H S，Yuan W L，Pang Q S，Xue C F，Yan X M．Talanta，2022，239：123089.

Niu Q，Tian Y，Wu M K，Zhang Y H，Chen C，Yan X M．Chin. J. Anal. Chem. （牛倩，田野，吴明凯，张宇豪，陈晨，颜晓梅．分析化学），2021，49（5）：733－742.

Chen C X，Sun M D，Liu X，Wu W J，Su L Y，Li Y M，Liu G，Yan X M．Nanoscale，2021，13（5）：3061－3069.

Chen C X，Sun M D，Wang J L，Su L Y，Lin J J，Yan X M．J. Extracell. Vesicles，2021，10（13）：e12163.

Wang Y，Melvin R，Bemis L T，Worrell G A，Wang H L．bioRxiv，2019. DOI：http：//dx.doi.org/10.1101/566448http://dx.doi.org/http：//dx.doi.org/10.1101/566448.

Zhang Y，Wu Y，Luo S H，Yang C，Zhong G Z，Huang G N，Zhang X H，Li B，Liu C C，Li L，Yan X H，Zheng L，Situ B．ACS Sens.，2022，7（4）：1075－1085.

Dooley K P，Harrison R A，McConnell R E，Xu K，Houde D J，Ross N，Haupt S，Kulman J D，Williams D E．US Patent，10561740 B2. 2020.

浏览量

下载量

CSCD

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

暂无数据