外泌体将疾病建模带到一个新的水平：从笼子到板块
从历史上看，研究疾病过程的最常见方法包括开发动物模型和分析组织的组织学和以改变蛋白质表达的生物化学，但细胞生物学的一个小发展即将在我们思考和研究疾病的方式上产生巨大的影响。 外泌体很小（<120 nm），由细胞释放到细胞与周围细胞之间的间质流体中，是受膜束缚的囊泡。 由于它们的形成方式—被内体掐断，并与细胞膜融合—外泌体含有 DNA、RNA 和其原源细胞中发现的蛋白质的样本，包括细胞表面标记。1 通常从液体活检中，通过分离外泌体，分析其中组成的大分子可以做出关于其细胞、器官或原产生物体健康状况的结论。2 这意味着，与其采集实验鼠的肾脏，连续切片或者采用蛋白质印迹，和使用疾病细胞表型标记染色，通过培养特定疾病细胞系，从条件细胞培养培养基分离外泌体并分析其中发现的蛋白质，DNA和 RNA 是可行的。更高的工作产量、更低的成本以及与人类相关、针对特定疾病都是考虑探索外泌体世界的原因。
疾病中的外泌体
正如外泌体是由大多数（如果不是全部）健康的人体细胞释放一样，它们也由不健康的、受压和患病的细胞释放。 因此，由这些细胞释放的外泌体内所含的货物将反映这种细胞不健康、受或患病的状态。 事实上，液体活检已经证实，来自某些疾病患者体内流动的外泌体可能含有异常蛋白4-6和致病核酸。7, 8 这些状态被证实在外泌体输液后在生物体间被传送。6
在从健康向疾病的过渡过程中，外泌体中发现的大分子会发生变化，以反映疾病状况下经历的体内平衡变化9，10，同时所释放的外泌体数量增加;11 这个现象是由细胞内钠增加引起的，该行为或许是试图向附近的细胞发出信号。因此，从已知病理学的细胞或组织中分离和分析外泌体，不仅可以揭示这些细胞信使的生物功能，而且可以阐明以前未确定的可能治疗靶点的身份。12
体外诊断概述
虽然一些外泌体疾病研究是直接从患者体内得到的液体样本（尿液、唾液、血液等）进行的，但还有另一种分析各种疾病的外泌体特征的方法。 培养中的细胞系已被证实能将外泌体释放到培养液中，并且证据表明细胞系产生的外泌体和患者体内产生的外泌体具有可比性，可用于类似的诊断。13-17 从特定疾病患者身上采集的细胞系似乎随着时间的推移保持其外泌体特征，持续释放相同成分的外泌体。几种疾病的外泌体特征，18-23 允许从细胞系释放的外泌体外泄到液体活检产生的外泌体，并允许使用非或微流体样本作为外泌体诊断测试疾病的生物标志物。
细胞系来自组织样本，通常在手术组织活检或病变组织切除之后采集。由于肿瘤细胞表现出自发性永生，一些疾病特异性细胞系能够在培养液中长期存活，但细胞或许可以通过诱导一种致癌基因的表达（如 E1A）在实验室中无限繁殖。 正常或健康的细胞系在这种方式下被创造出来。 另一方面，原始细胞系不是永生的，在衰老或经历细胞死亡之前只能分裂几次。因此，原始细胞不是用于培养研究的外泌体的理想可重复来源，因为它们的制备不能被充分控制和复制。 最佳做法要求比较足够相似的细胞系，从而只有疾病状态才应会影响外泌体特征; 将黑色素瘤细胞系产生的外泌体与黑色素细胞系产生的外泌体进行比较，而不是结肠癌细胞系，以获得最具解释性的数据。
工程细胞系可以被用来通过修改现有的细胞系，并改变或指定其外泌体货物，使用各种分子生物学和基因组编辑技术生成外泌体。 使用修改的细胞系生产特定外泌体的示例包括荧光蛋白或生物发光蛋白的联结，以跟踪外泌体传送，并改变“货物”蛋白、DNA 或 RNA 的序列，用于外泌体功能的下游研究。24
表型分析：标记物的魔力
生成和分离外泌体只是体外疾病表征化的第一步。 下一步是使用一系列表型标记物分析分离的外泌体，以确认外泌体的细胞来源，并将疾病状态细胞系的轮廓变化与正常状态细胞系的轮廓进行比较。 用于表征外泌体特征的表型标记物是抗体，它们可以识别在外泌体脂质双层和囊泡隔间中发现的蛋白质。
虽然目前没有一组达成共识的可以确认外泌体特性的标记物，但有几个标记物是被用于标识外泌体的。 CD9、C81、MHC 类 二 等标记物是一些普遍接受的外泌体标记物。 外泌体鉴定也可以是一个排除过程，例如排除 GM130 和钙联结蛋白阳性的微囊泡，这些微囊泡来自于原始细胞，没有参与外泌体的生成。对于特定的原源细胞细节，外泌体也可能被染色为系缘或细胞系特定的标记物，以专门识别释放它们的细胞的细胞类型。
想象流式细胞测定法是分析表型识别外泌体的常见方法，可以确认外泌体的大小和形状，但外泌体可以通过免疫荧光、电子显微镜、免疫印迹法或ELISA进行分析。 聚合酶链反应（PCR）也可用于表征外泌体的核酸成分。
与传统的疾病状态分析方法相比，用细胞系衍生的外泌体对疾病进行表征具有若干优点，包括更高的产量、更低的成本并且直接适用于人类疾病。 有关疾病研究中的外泌体的其他信息，请阅读有关外泌体作为药物输送的纳米材料的信息。
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