用於快速分離細胞外囊泡的納米探針

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用於快速分離細胞外囊泡的納米探針

本文作者：Yuan Wan，博士後，賓夕法尼亞州立大學

在從事細胞外囊泡（EVs）分離和分析工作之前，我實在沒有意識到EVs可以在疾病的病理生理學中發揮如此多樣的作用。例如，在腫瘤中，EV可以調節腫瘤免疫反應，引發轉移前的生態位的形成，確定有機轉移，並有助於化學治療的抗性，這些新發現不斷改變我們對EVs的理解。

為了進一步探索EVs的生物學作用並潛在地將其轉化為臨床應用，重要的是要有更好的技術來隔離EVs用於隨後的研究。現有的方法，即蛋白質，大小，密度或溶解度依賴性，通常需要至少幾個小時才能完成分離過程。因此，不需要龐大設備的可擴展平台或用於快速高效地隔離EVs的複雜預處理是非常需要的。

我們首次試圖隔離EVs的方法利用了現有的方法。但是經過幾個月的追求傳統的道路，我們未能取得真正的突破。對於如何進行的損失，我與鄭錫陽博士進行了交談，其中我提到標記包含EVs的脂質信封的可能性，這是一種蛋白質不具有的結構。鄭博士接受了了這一想法，並討論了如何開發染料 - 配體親和層析來分離蛋白質。

受此啟發，我們把重點放在染料上，發現有許多膜探針，並且了解到，由於其低毒性和穩定的保留，脂質已被廣泛用於細胞操縱和藥物遞送。這些材料對於從事細胞生物學和藥學的生物醫學研究人員來說是非常標準的。然而，脂質不常用於分子分離，並且從未用於富集EV。最終選擇三種市售的脂質探針（單醯基脂質，二醯基脂質和膽固醇）來分離EV。我們注意到，理想的脂質探針應該提供最大的標記效率，同時最小化非特異性蛋白質結合。雖然我們使用稱為DSPE的二醯基脂質進行這項研究，我們希望進一步設計和優化這種脂質納米針對EV隔離。

作為EV隔離和分析經驗的新手，我們從探索中學習了一個鋸齒形的課程，並從故障中獲得了很多經驗。例如，我們發現蛋白質和EV都可以容易地吸收到普通聚苯乙烯管的表面，導致更少的EV產量。在EV衍生DNA的突變檢測中，我們幸運的是在首次嘗試中使用Sanger測序鑒定了患者樣品中的一個突變。然後，我們意識到具有顯著高靈敏度和特異性的突變檢測測定可能需要進行常規。在EV貨物蛋白質的質譜儀分析中，經過許多失敗，我們意識到凝膠切片成蛋白質純化和回收是絕對必要的。還有許多其他實驗細節也必須注意。

在完成這項工作的過程中，我們從解決許多小問題中受益匪淺。在我們開發的方法的幫助下，EVs的隔離程序可以降低到15分鐘，隔離效率和貨物組成與超離心機相似。此外，我們的方法表現出較少的蛋白質污染物，並將促進電動汽車的蛋白質組學分析。在臨床診斷中，這種方法潛在地可以促進基於EV的液體活檢用於癌症診斷，預後和治療監測。

回想起來，我們認為，綜合文獻檢討和組織良好的研究計劃至關重要，但我們並不排除意外發現的機會。本研究表明，引入其他學科的工具和概念可以為研究提供新的方向。

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