Pharos STEM 台式场发射电镜：外泌体形貌与粒径分析解决方案

Pharos STEM 台式场发射生物电镜

外泌体是一类由细胞主动分泌的纳米级细胞外囊泡，已成为生命科学与医学领域重要的研究方向。它们不仅是细胞间通讯的关键介质，更在疾病诊断、治疗机制和药物递送等方面展现出巨大潜力。

PART01.外泌体是什么？

所有细胞，包括原核生物和真核生物，在其正常生理过程中以及在获得性异常情况下都会释放细胞外囊泡（Extracellular vesicles，EVs）。EVs 可以分为 3 个亚群：外泌体（Exosomes，EXOs）、微囊泡（Microvesicles，MVs）和凋亡小体（Apoptotic bodies，ABs）。外泌体是其中最小的 EVs，直径约为 30-150 nm （平均约 100 nm），起源于细胞内的内吞系统。其广泛存在多种生理体液中，例如精液、血液、尿液、唾液、母乳、羊水、腹水、脑脊液和胆汁等。

图 1：细胞外囊泡的三种亚群

外泌体并非细胞废物，而是细胞主动释放的、用于精密通讯的“纳米快递"。其核心作用体现在：

01.细胞间通讯的关键介质

外泌体携带蛋白质、脂质、RNA（如miRNA、mRNA）和 DNA 片段，能在细胞之间远距离传递信息，从而协调生理和病理过程，如免疫调节、组织修复和肿瘤进展。

02.与疾病密切相关

外泌体与免疫反应、病毒致病性、妊娠、心血管疾病、中枢神经系统疾病和癌症进展密切相关，其递送至受体细胞的蛋白质、代谢物和核酸能够有效改变其生物学反应。这种外泌体介导的反应既可以促进疾病进展，也可以抑制疾病发展。

PART02.外泌体的形成

外泌体的生物合成过程复杂，细胞膜内陷形成早期核内体（Early sorting endosome，ESEs），随后成熟为晚期核内体（Late sorting endosome，LSEs）。晚期核内体的膜向内出芽，形成包含众多腔内囊泡（Intraluminal vesicles，ILVs）的结构，该结构即称为多囊泡体（Multivesicular bodies, MVBs）。ESCRT 复合物等分子负责将特定的蛋白质、核酸等“货物"分选并装载到这些囊泡中。MVBs 可与质膜或溶酶体融合，如果 MVBs 与溶酶体融合，将被水解。而当 MVBs 与质膜融合时，外泌体才会被释放到细胞外环境中。另一类主要的细胞外囊泡——微囊泡（MVs），其形成方式不同，它是直接通过细胞膜向外“出芽"和脱落而产生的。

图2：细胞外囊泡（EVs）的生物合成

PART03.外泌体的研究意义和挑战

外泌体因其能够调节复杂细胞内通路，在神经退行性疾病和癌症等多种疾病的治疗中展现出巨大潜力。它们可以被改造为递送载体，精准输送短干扰 RNA、反义寡核苷酸、化疗药物及免疫调节剂等有效载荷至目标细胞。此外，外泌体自身的脂质与蛋白质组成可影响其药代动力学特性，其中的天然成分有助于提高生物利用度并降低不良反应。

除了治疗潜力外，外泌体还具有辅助疾病诊断的潜力。外泌体广泛存在于多种生理体液中，可通过液体活检获取外泌体复杂成分的组成信息。因此，基于外泌体的液体活检在癌症等疾病的诊断、预后评估及治疗反应监测中具有潜在应用价值。

尽管前景广阔，外泌体走向广泛应用仍面临诸多瓶颈：

1. 分离纯化技术瓶颈：目前主流方法（如超速离心、尺寸排阻色谱、免疫亲和捕获）在得率、纯度、操作复杂度和成本上难以兼得。从复杂体液中高效分离出高纯度的外泌体，仍是技术上的核心挑战。

2. 规模化生产与标准化困难：如何实现临床级、高产量、成分均一的规模化生产，是工程化外泌体疗法商业化的关键。不同细胞来源、培养条件和分离方法导致的产品异质性，给质量控制和标准化带来巨大困难。

3. 体内药代动力学与递送效率：外泌体在体内的分布、代谢、清除规律尚未阐明。如何提高其向特定器官或细胞递送的效率，并避免被肝脏等单核吞噬细胞系统快速清除，是需要深入研究的课题。

4. 作用机制与安全性仍需深究：外泌体携带的分子种类繁多，其对受体细胞的长期、系统性影响，以及工程化改造后的潜在免疫原性和脱靶效应，仍需更全面的评估。

PART04.Pharos STEM 下的外泌体

透射电镜在外泌体研究中具有不可替代的核心意义，被视为该领域的 “金标准"工具之一。透射电镜（尤其是结合图像分析软件）可以精确测量单个外泌体的直径，并统计群体的粒径分布。能直观看到样本中囊泡大小的异质性，以及是否存在尺寸过大（可能为微泡）或过小（可能为脂蛋白）的污染物。

在 Pharos STEM 台式场发射生物电镜下，可见外泌体多为杯状或凹陷的圆盘状（这是 TEM 制样干燥过程中常见的变形特征），也有球形。尺寸分布在一个较窄的范围内（典型为 30-150 nm），这是重要的鉴别依据。

图片为客户检测的样本，以下均为 Pharos STEM 台式场发射生物电镜的实拍图。

参考文献

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.

欢迎随时联系我们进行 Demo 演示、试用或了解更多关于 Pharos STEM 如何满足您的研究需求的信息。

注：如需测样，请自行完成透射电镜标准制备，我司提供检测服务