透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)作为主要的外泌体形态观测手段,要求科学家们对样品进行精细的制备工作。电镜样品制备的质量直接影响到外泌体的清晰度、形态完整性以及微观结构的呈现。为了保证外泌体的真实形态,如何选择合适的电镜样品制备方法变得尤为关键。
外泌体(Exosomes)作为纳米级细胞外囊泡,其电镜样品制备是观察其形态特征的关键。目前常用的方法是透射电子显微镜(TEM)下的负染色法,此外还有超薄切片法、免疫金标记法以及微量样本制备法。下面介绍是几种制备方法的详细梳理:
1. 负染色法(Negative Staining)
这是目前观察外泌体形态广泛使用的方法,能够直观地呈现外泌体典型的“茶杯状”或“杯状”形态。
适用场景:常规形态学观察。
制备要点:将纯化后的外泌体悬液滴加在载网上,利用重金属盐(如磷钨酸或醋酸双氧铀)进行背景染色。外泌体本身不被染色,在电镜下呈现为亮色的囊泡结构,背景为暗色。
2. 超薄切片法(Ultrathin Sectioning)
当需要观察外泌体内部的精细结构或脂质双分子层时,需采用此方法。
适用场景:观察外泌体内部超微结构。
制备流程:
固定:通过超速离心(如100,000 x g)收集外泌体沉淀,使用2.5%戊二醛在4℃下固定1小时,随后用缓冲液清洗。
后固定:使用2%四氧化锇(Osmium tetroxide)在4℃下后固定1小时,再次清洗。
脱水与包埋:使用梯度浓度的丙酮(50%至100%)进行脱水处理,随后进行树脂包埋。
切片:使用超薄切片机进行切片,z后进行染色和电镜成像。
3. 免疫金标记法(Immuno-gold Labelling)
用于验证外泌体的特异性或定位特定蛋白。
适用场景:确定外泌体表面或内部特定蛋白质的位置。
制备方式:可分为全囊泡免疫染色(Whole mount
immuno-staining)和结合超薄切片的免疫金标记。通过特异性抗体结合胶体金颗粒,在电镜下形成高电子密度的黑点,从而精确定位目标蛋白。
4. 微量样本制备法(Trace Amount Preparation)
针对外泌体浓度低或样本量极少的情况优化的制备方法。
适用场景:低浓度样本或微量检测。
制备要点:无需传统的大量样本,仅需微量外泌体悬液。将样本与固定剂混合后滴加在载体上,覆盖疏水膜,静置后弃去疏水膜,再进行负染色。该方法仅需传统方法1/25的样本量,即可在不改变外泌体形态的前提下获得清晰的图像,z大化保留了滴加在载体上的外泌体。
建议:样本前处理(提取与纯化)
在进行上述电镜制样前,必须获得高纯度的外泌体。常用的提取方法包括:
差速超速离心法:传统的“金标准”,但耗时较长且对设备要求高。
聚合物沉淀法与柱层析法:操作简便、快速,适合处理较小体积的生物流体(如血清、血浆、脑脊液),且能获得较好的产量和纯度。
酶消化结合超速离心法:适用于从复杂组织(如小鼠脾脏)中提取组织来源的外泌体。
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