Exosomes were first observed in the early 1980s in the culture media of reticulocytes. They are produced in inward budding multivesicular bodies (MVBs). The resulting intra-luminal vesicles (ILV) are then released through exocytosis into the extracellular space. Based on early observations of this phenomena, the term “exosomes” was coined for such vesicles. Exosomes share similar topology to the plasma membrane and are released by virtually all cell types and have been confirmed in all bodily fluids.

How are Exosomes Identified?

Exosomes can contain a vast array of different proteins depending on their host cell which, and their components are further modulated by cellular state (e.g. stress or activation, or inhibition of specific signaling pathways). Tetraspanins like CD9, CD63 and CD81 are the most common canonical exosome marker proteins, present on the vesicle surface. Surface localization of tetraspanin antigens makes them good candidate targets for immunolabeling and purification of exosomes from biological samples. Components of the endosomal sorting complex required for transport (ESCRT) like TSG101 and Alix, cytoskeletal proteins, integrins and annexins are also enriched on exosomes; these molecules play a pivotal role in exosome targeting and cell adhesion.

How are Exosomes Studied?

The exosome secretome is vast and diverse, containing many different markers. However, the presence of canonical surface markers like those listed abovepermit purification and in-depth study of exosome secretion and content from different sample types. antibodies-online offers a range of kits for exosome purification and quantification from human biological fluids (plasma, serum, urine, saliva) or cell-culture media.

Why are Exosomes important?

Secretion of exosomes occurs constitutively though the rate of exosome secretion, and composition of exosomes may be augmented by a variety of intrinsic or extrinsic factors (e.g. cell stress, signaling cascades). Despite their ubiquitous nature, exosomes are considered unconventional secretory pathway components. Because exosomes are secreted from nearly every cell type, their composition mirrors their host diversity, and depends heavily upon the type of cell from which they originate. Since the molecular composition of exosomes is reflective of physiological or pathophysiological changes in their cell or tissue of origin, studying exosome composition offers a significant potential to develop new biomarkers for disease diagnosis.

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Protein Exosom Marker

Geschrieben/Bearbeitet von Dr. Stefan Pellenz, PhD

Exosomen sind extrazelluläre Mikrovesikel (EMV), die von den meisten an der interzellulären Kommunikation beteiligten Zellen ausgeschieden werden. Sie sind in Körperflüssigkeiten vorhanden und können je nach Wirtszelle eine Vielzahl verschiedener Proteine enthalten. Ihr Inhalt wird außerdem durch den Zellzustand wie Stress oder Aktivierung oder Hemmung bestimmter Signalwege moduliert. Dies macht Exosomen zu hervorragenden Biomarkern für Flüssigbiopsien, z. B. bei der Krebsdiagnose.

Exosomen-Biogenese und Protein-Marker — Die Biogenese von Exosomen beginnt mit der Einstülpung von frühen Endosomen. Diese reifen zu späten Endosomen und dann weiter zu multivesikulären Körpern (MVBs). Bei der Bildung von MVBs wird die endosomale Membran nach innen geknotet, was zur Sequestrierung von Zytoplasmakomponenten in intraluminale Vesikel (ILVs) führt. Die ILVs werden durch Exozytose in den extrazellulären Raum freigesetzt, was den Exosomen ihren Namen einbrachte. Exosomen können eine Vielzahl von Exosomen-Proteinmarkern enthalten, je nachdem, welche Wirtszelle sie beherbergen und in welchem Zustand sich die Zelle befindet (z. B. Stress, Aktivierung oder Hemmung bestimmter Signalwege). Tetraspanine wie CD9, CD63 und CD81 sind die häufigsten kanonischen Exosomenmarkerproteine. Durch ihre Oberflächenlokalisierung eignen sich Tetraspanine besonders gut für die Immunmarkierung und Reinigung von Exosomen aus biologischen Proben. Komponenten des für den Transport erforderlichen endosomalen Sortierkomplexes (ESCRT) wie TSG101 und Alix, Zytoskelettproteine, Integrine und Annexine sind ebenfalls auf Exosomen angereichert. Diese Moleküle spielen eine zentrale Rolle bei der Ausrichtung von Exosomen und der Zelladhäsion.

Was sind Exosomen?
Wie entstehen Exosomen?
Wie werden Exosomen Identifiziert?
Warum sind Exosomen wichtig?
Wie untersucht man Exosomen?
Exosom Marker Antikörper
Referenzen

Was sind Exosomen?

Exosomen sind kleine (50-120 nm) aus Endosomen stammende extrazelluläre Mikrovesikel (EMV), die eine entscheidende Rolle bei der interzellulären Kommunikation spielen, indem sie verschiedene Biomoleküle wie Proteine, Lipide und Nukleinsäuren zwischen den Zellen transportieren. Sie wurden erstmals in den frühen 1980er Jahren in den Kulturmedien von Retikulozyten beobachtet. Der Begriff Exosom basiert auf der Beobachtung, dass sie durch Exozytose in das extrazelluläre Medium freigesetzt werden. Exosomen weisen eine ähnliche Topologie wie die Plasmamembran auf und werden von praktisch allen Zelltypen freigesetzt und wurden in allen Körperflüssigkeiten nachgewiesen.

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Wie entstehen Exosomen?

Die Biogenese von Exosomen beginnt in der Regel mit der Internalisierung von extrazellulärem Material durch Endozytose, was zur Bildung von frühen Endosomen führt, die membrangebundene Organellen sind und die internalisierte Fracht enthalten. Diese reifen dann zu späten Endosomen heran, ein Prozess, der von Veränderungen der Membranzusammensetzung und der Sortierung der Ladung begleitet wird. Späte Endosomen können sich zu MVBs entwickeln, die durch das Vorhandensein von intraluminalen Vesikeln (ILVs) gekennzeichnet sind, die durch Einstülpung der endosomalen Membran gebildet werden. In den MVB werden Proteine, Lipide, Nukleinsäuren und andere Moleküle in ILVs sortiert. Diese Sortierung ist ein entscheidender Schritt in der Exosomenbiogenese und wird durch die für den Transport erforderlichen endosomalen Sortierkomplexe (ESCRT) erreicht. Der ESCRT besteht aus mehreren Proteinkomplexen (ESCRT-0, ESCRT-I, ESCRT-II, ESCRT-III), die zusammenarbeiten, um Ladung zu erkennen und in knospende ILVs einzuschließen. MVBs können dann entweder mit Lysosomen fusionieren, um abgebaut zu werden, oder sie können mit der Plasmamembran fusionieren und die ILVs als Exosomen in den extrazellulären Raum freisetzen.

Wie werden Exosomen Identifiziert?

Exosomen enthalten je nach Wirtszelle eine Vielzahl unterschiedlicher Proteine, und ihre Bestandteile werden durch den Zellzustand (z. B. Stress, Aktivierung oder Hemmung bestimmter Signalwege) weiter moduliert. Tetraspanine wie CD9, CD63 und CD81 sind die häufigsten kanonischen Exosomen-Markerproteine, die auf der Vesikeloberfläche vorhanden sind. Die Oberflächenlokalisierung von Tetraspanin-Antigenen macht sie zu guten Kandidaten für die Immunmarkierung und Reinigung von Exosomen aus biologischen Proben. Komponenten des für den Transport erforderlichen endosomalen Sortierkomplexes (ESCRT) wie TSG101 und Alix, Zytoskelettproteine, Integrine und Annexine sind ebenfalls auf Exosomen angereichert; diese Moleküle spielen eine zentrale Rolle bei der Ausrichtung von Exosomen und der Zelladhäsion.

Warum sind Exosomen wichtig?

Die Sekretion von Exosomen erfolgt konstitutiv, obwohl die Rate der Exosomensekretion und die Zusammensetzung von Exosomen durch eine Vielzahl von intrinsischen oder extrinsischen Faktoren (z. B. Zellstress, Signalkaskaden) erhöht werden kann. Trotz ihrer ubiquitären Natur werden Exosomen als unkonventionelle Bestandteile des sekretorischen Weges angesehen.

Da Exosomen von fast allen Zelltypen sezerniert werden, spiegelt ihre Zusammensetzung die Vielfalt ihrer Wirte wider und hängt stark von der Art der Zelle ab, aus der sie stammen. Ihre molekulare Zusammensetzung spiegelt auch physiologische oder pathophysiologische Veränderungen in ihrer Ursprungszelle oder ihrem Ursprungsgewebe wider. Dies macht Exosomen zu hervorragenden Biomarkern für Flüssigbiopsien zur Diagnose und Verfolgung des Krankheitsverlaufs. Für die Krebsdiagnostik haben Exosomen gegenüber zirkulierenden Tumorzellen (CTCs) oder zirkulierender Tumor-DNA (ctDNA) aufgrund ihrer Häufigkeit, Stabilität und der großen Vielfalt der enthaltenen Markermoleküle erhebliche Vorteile.

Exosomen sind auch an der Zell-Zell-Kommunikation beteiligt. Exosomenkomponenten können direkt auf benachbarte Zellen übertragen werden oder durch verschiedene Zellen wandern, bevor sie über eine als Transzytose bekannte Methode ihr Ziel erreichen. Auf diese Weise können Exosomen Signale über große Entfernungen übertragen, bei denen eine einfache Diffusion unzureichend sein kann. Ihre Rolle bei der Zell-Zell-Kommunikation lässt vermuten, dass Exosomen bei vielen physiologischen Prozessen eine tiefere Rolle spielen. Diese Hypothese wird durch die Beobachtung gestützt, dass die Exosomen-Signalübertragung eine direkte Rolle bei der Entwicklung und Musterbildung, der Immunantwort, der neuronalen Kommunikation und der Gewebereparatur spielt.

Bei einigen Pathologien fungieren Exosomen auch als Vektoren; von Tumorzellen stammende Exosomen spielen eine aktive Rolle bei der Angiogenese und Metastasierung von Tumoren. Exosomen, die von stimulierten Blutzellen und dem Gefäßendothel abgegeben werden, sind an neurologischen Erkrankungen wie Multipler Sklerose, transitorischen ischämischen Attacken und dem Antiphospholipid-Syndrom beteiligt. Exosomen können auch beschädigtes Zellmaterial transportieren. Sie erleichtern die Verbreitung toxischer Formen aggregierter Proteine wie α-Synuclein und β-Amyloid und tragen zum Fortschreiten neurodegenerativer Erkrankungen bei. Einige Forschungsarbeiten deuten auch darauf hin, dass der Exosomen-Transport von viralen Krankheitserregern wie SARS-CoV-2 ausgenutzt wird, um zwischen den Wirtszellen zu wandern und der Immunerkennung zu entgehen. Aufgrund ihrer geringen Größe und einfachen Struktur können Exosomen manchmal die Blut-Hirn-Schranke überwinden. Es wurde vorgeschlagen, dass Exosomen als Verabreichungssystem für das zentrale Nervensystem dienen könnten, um neuropathische Krankheiten ohne invasive Eingriffe zu behandeln. Die Verwendung von Exosomen zur Übertragung genetischer Informationen oder zur Verabreichung von therapeutischen Wirkstoffen ist ein derzeit noch wenig erforschtes Gebiet, das ein großes medizinisches Potenzial birgt.

Wie untersucht man Exosomen?

Das Exosom-Sekretom ist groß und vielfältig und enthält viele verschiedene Marker (siehe http://www.exocarta.org/). Das Vorhandensein von kanonischen Oberflächenmarkern wie den oben genannten ermöglicht die Reinigung und eingehende Untersuchung der Exosomensekretion und des Exosomeninhalts aus verschiedenen Probentypen.

antibodies-online bietet eine Reihe von Antikörpern und ELISA-Kits für den Nachweis von bekannten Exosomen-Proteinen an.

Exosome Marker Antikörper

Aus der jüngsten Literatur geht hervor, dass zu den wichtigsten Protein-Exosom-Markern folgende gehören:

Protein	Gen	GeneID	Uniprot	Ref	exocarta Top 100 Proteine	TS	EF	LP	TA	CS	AG	MT	AP	HS	EN	RG	CA	II	VI	ND
14-3-3 protein epsilon	YWHAE	7531	P62258	-	22								X
14-3-3 protein beta/alpha	YWHAB	7529	P31946	50								x
14-3-3 protein eta	YWHAH	7533	Q04917	94								x
14-3-3 protein gamma	YWHAG	7532	P61981	54								x
14-3-3 protein theta	YWHAQ	10971	P27348	56								x
14-3-3 protein zeta/delta	YWHAZ	7534	P63104	-	15								X
78 kDa glucose-regulated protein	HSPA5	3309	P11021	(1)	35									X
Actin, cytoplasmic 1	ACTB	60	P60709	-	5					X
ADAM10	ADAM10	102	O14672	(2)	-										X	X	X			X
Alix	PDCD6IP	10015	Q8WUM4	(3)	2		X
Alpha-Enolase	ENO1	2023	P06733	(4)	9										X
Alpha-Synclein	SNCA	6622	P37840	(32)	-								X							X
Aminopeptidase N	ANPEP	290	P15144	-	-						X							X
Beta-amyloid	APP	351	P05067	(5)	-															X
Annexin A1	ANXA1	301	P04083	53				x
Annexin A11	ANXA11	311	P50995	68				x
Annexin A4	ANXA4	307	P09525	72				x
Annexin A6	ANXA6	309	P08133	67				x
Annexin A5	ANXA5	308	P08758	(6)	20				X									X
Annexin A2	ANXA2	302	P07355	(7)	6				X
AP-1	JUN	3725	P05412	-	-											X	X
ATP citrate lyase	ACLY	47	P53396	-	72										X
ATPase	ATP1A1	476	P05023	-	39										X
Basigin	BSG	682	P35613	(8)	-											X	X
Caveolin-1	CAV1	857	Q03135	(9), (10)	-			X									X
CD9	CD9	928	P21926	(11)	1	X
CD11a	ITGAL	3683	P20701	(12)	-				X								X
CD11b	ITGAX	3687	P11215	(12)	-				X								X
CD11c	ITGAM	3684	P20702	(12)	-				X								X
CD29	ITGB1	3688	P05556	(12)	34				X								X
CD37	CD37	951	P11049	(11)	-	X
CD44	CD44	960	P16070	(13)	-				X								X
CD49f	ITGA6	3655	P23229	(12)	89				X								X
CD53	CD53	963	P19397	-	x
CD63	CD63	967	P08962	(10), (11)	7	X											X
CD81	CD81	975	P60033	(14)	24	X												X
CD82	CD82	3732	P27701	(11)	-	X
CD142	TF	2152	P13726	(15)	-											X	X
CD146	MCAM	4162	P43121	(15)	-				X								X
CD163	CD163	9332	Q86VB7	(15)	-											X	X	X
Clathrin heavy chain 1	CLTC	1213	Q00610	-	23					X
Claudin-1	CLDN1	9076	O95832	(8)	-												X
Cofilin-1	CFL1	1072	P23528	-	25					X
		-	-	(16)	-														X
		-	-	(16)	-														X
EF-1-alpha-1	EEF1A1	1915	P68104	(4)	14											X
EF2	EEF2	1938	P13639	-	17											X
EGFR	EGFR	1956	P00533	(15)	-												X
Ep-CAM	EPCAM	4072	P16422	(17), (18)	-				X								X
Fatty acid synthase	FASN	2194	P49327	(3)	21										X		X
Fibronectin	FN1	2335	P02751	93
Flotillin-1	FLOT1	10211	O75955	(18), (19)	41			X									X
Flotillin-2	FLOT2	2319	Q14254	(19)	-			X
Fructose-bisphosphate aldolase A	ALDOA	226	P04075	-	18										X
Gelsolin	GSN	2934	P06396	92					x							x
Glyceraldehyde-3-phosphate dehydrogenase	GAPDH	2597	P04406	-	4										X
HCV core protein		-	-	(20)	-														X
Heat shock 70 kDa protein 1A	HSPA1A	3303	P0DMV8	51									x
Heat shock protein HSP 90-alpha	HSP90AA1	3320	P07900	(1)	10									X				X
Heat shock protein HSP 90-beta	HSP90AB1	3326	P08238	(1)	19									X
Heparanase	HPSE	10855	Q9Y251	(21)	-										X		X
		-	-	(20)	-														X
		-	-	(20)	-														X
HLA-DRA	HLA-DRA	3122	P01903	(22)	-						X						X	X
	HLA-G	3135	P17693	(23)	-						X						X	X
Hsc70	HSPA8	3312	P11142	(1)	3									X
		-	-	(16)	-														X
	Tax	-	-	(20)	-														X
Huntingtin	HTT	3064	P42858	(5)	-		X													X
ICAM-1	ICAM1	3383	P05362	(24)	-				X
Leucine-rich receptor kinase 2	LRRK2	120892	Q5S007	(5)	-															X
L-lactate dehydrogenase A chain	LDHA	3939	P00338	-	13										X
Lysosome-associated membrane glycoprotein 1	LAMP1	3916	P11279	(25)	-						X						X
Lysosome-associated membrane glycoprotein 2	LAMP2	3920	P13473	(23)	88						X						X
MHCI		-	-	(26)	-						X							X
MHCII		-	-	(26)	-						X							X
MUC1	MUC1	4582	P15941	(15)	-				X								X
N-cadherin	CDH2	1000	P19022	(15)	-				X								X
Phosphoglycerate kinase 1	PGK1	5230	P00558	(4)	16										X
Placental Alkaline Phosphatase	ALPP	250	P05187	(15)	-										X		X
Prion proteins		-	-	(5)	-															X
Prostate-specific antigen	KLK3	354	P07288	(27)	-										X		X
Pyruvate kinase PKM	PKM	5315	P14618	(28)	12										X		X
Rab-14	RAB14	51552	P61106	-	75							X
Rab-5a	RAB5A	5868	P20339	-	80							X
Rab-5b	RAB5B	5869	P61020	-	86							X
Rab-5c	RAB5C	5878	P51148	-	64							X
Rab-7	RAB7A	7879	P51149	-	61							X
Rap 1B	RAP1B	5908	P61224	-	33							X
Superoxide dismutase	SOD1	6647	P00441	-										x					x
Syndecan-1	SDC1	6382	P18827	(29)	-		X
Syndecan-4	SDC4	6385	P31431	(29)	-		X
Syntenin-1	SDCBP	6386	O00560	(30)	8		X
TARDBP	TDP-43	23435	Q13148	-															x
Transitional endoplasmic reticulum ATPase	VCP	7415	P55072	26
Triosephosphate isomerase	TPI1	7167	P60174	27										x
Tumor-Associated Glycoprotein	TAG-72	-	-	(15)	-												X
Tetraspanin-8	Tspan8	7103	P19075	(15)	-	X											X
Tsg101	TSG101	7251	Q99816	(31)	11		X
Tubulin alpha-1C chain	TUBA1C	84790	Q9BQE3	-					x
Tubulin alpha-4A chain	TUBA4A	7277	P68366	-					x
Tubulin beta-2B chain	TUBB2B	347733	Q9BVA1	-					x
Tubulin beta-4B chain	TUBB4B	10383	P68371	-					x
Vacuolar-sorting protein 35	VPS35	55737	Q96QK1	(5)	-		X													X