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納米顆粒跟蹤分析技術(shù)為外泌體表征開拓新途徑

  更新時間:2015-08-06 點擊量:3584

    外泌體早發(fā)現(xiàn)于體外培養(yǎng)的綿羊紅細胞上清液中,是細胞主動分泌,大小較為均一,直徑為30~100納米,密度1.10~1.18 g/ml的囊泡樣小體。隨著分子技術(shù)的不斷發(fā)展,生物學界對外泌體的探索日趨深入。2013年,三位國外科學家因在細胞膜轉(zhuǎn)運機制的研究上取得關(guān)鍵性突破,被授予諾貝爾生理學或醫(yī)學獎。由此,外泌體的研究達到了一個的高度。

  而近年來,越來越多的證據(jù)顯示出外泌體對臨床治療的重要價值。外泌體是細胞間信使,通過其數(shù)量和生物化學組成的變化,可為進一步的臨床診斷提供有力的證據(jù)。它攜帶多種蛋白質(zhì)和miRNA,參與細胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細胞遷移、血管新生和腫瘤細胞生長等過程,并且有可能成為藥物的天然載體,應(yīng)用于腫瘤檢測或臨床治療。

  但目前國內(nèi)在外泌體研究方面的經(jīng)驗十分有限,無論是離心法、過濾離心還是免疫磁珠法,都無法同時外泌體的含量、純度以及生物活性。這首先就制約了外泌體樣本的制取,進而對后續(xù)的表征造成困難。而測量技術(shù)的局限性也極大地阻礙了外泌體在這些領(lǐng)域的研究進展。

  在當前中國市場主流的外泌體表征方法中,研究人員的選擇一般有電子顯微鏡、流式細胞儀和動態(tài)光散射技術(shù)。但電子顯微鏡一次只能觀測數(shù)量有限的顆粒,在代表性上存在嚴重不足,同時,由于電子顯微鏡的樣本制備過程比較復(fù)雜,因此很容易造成樣本的形態(tài)、狀態(tài)發(fā)生改變;流式細胞儀目前*的測量顆粒粒徑下限為300nm左右,大大超過了外泌體的粒徑上限;而動態(tài)光散射技術(shù)不適合多分散的復(fù)雜外泌體樣本的測量,且無法得出樣品中外泌體的濃度。

   的質(zhì)控作用

  外泌體的提取一直以來都是橫亙在所有相關(guān)研究者面前的一道難題。生物細胞中的囊泡種類繁多,怎樣證明提取的顆粒一定就是外泌體呢?電子顯微鏡在鑒定一定數(shù)量的顆粒屬性方面固然有效,但如前所述,電子顯微鏡不適合對顆粒進行快速分析,而動態(tài)光散射技術(shù)又只能對分布相對均一的樣本顆粒進行檢測,并且不具備熒光功能。

  同時,研究人員還可以利用熒光標定重點的特定外泌體顆粒,從四種不同波長——405nm、 488nm、 532nm和635nm——的激光器中選擇一款,搭配相應(yīng)的濾光片,從而實現(xiàn)對熒光樣品的測量,再由NTA技術(shù)對其進行單獨檢測,免受復(fù)雜樣本(如血清、尿液等)環(huán)境的影響。對復(fù)雜樣品的分辨能力對于像外泌體這樣的研究對象來說至關(guān)重要。

  尤為關(guān)鍵的是,由于NTA的工作原理是通過將一束能量集中的激光穿過玻璃棱鏡對樣品(懸浮顆粒的溶液)進行照射,配以玻璃表面鍍鉻使背景信號小化,可讓研究人員通過顯微鏡直接觀察到納米顆粒在溶液中的布朗運動,并拍攝影像,對每個顆粒的布朗運動進行追蹤和分析,快速地計算出樣本中納米顆粒的流體力學半徑和濃度。相對于其他傳統(tǒng)技術(shù),NTA能對懸浮液中粒徑范圍為10nm-2000nm的顆粒進行表征,并且兼具*的分辨率,對于粒度較為接近的顆粒仍然可以分析,特別適用于外泌體、蛋白質(zhì)聚集、藥物傳輸、納米顆粒毒理、病毒和疫苗等復(fù)雜體系的相關(guān)研究。

  操作簡便、工作效率高

  通常,大型儀器(如流式細胞儀)在使用前都需要進行復(fù)雜的預(yù)熱和校準準備。并且由于NTA技術(shù)采用的是斯托克斯-愛因斯坦方程的計算,所提供的是一個無關(guān)質(zhì)量、折光度和顆粒材料的流體力學直徑,因此儀器可跳過繁瑣的校準直接進入研究分析,為工作人員節(jié)省研究前的時間。

  作為一種集成程度和自動化程度都非常高的儀器,還整合了顆粒檢測功能與納米顆粒分析技術(shù),為納米顆粒表征提供易于使用的可重復(fù)平臺。40cm x 25cm的設(shè)備主機集成了超高靈敏度科研級sCMOS光電傳感器、溫控單元和一個具有四種可選波長的激光。樣品池和激光模塊也能輕易的拆卸和組裝,便于移動、清潔,適合高通量檢測。強大的軟件分析能力讓馬爾文NS 300在極短的時間內(nèi)就能繪制出粒徑—對應(yīng)數(shù)量分布強度—顆粒散射光強的三維圖譜,并得出與各種粒徑顆粒有關(guān)的信息。這樣不僅減少了人為操作失誤的概率,更大大提高了研究人員的工作效率。

  增值服務(wù)保障產(chǎn)品*狀態(tài)

  作為顆粒物表征技術(shù)的市場,除了技術(shù)創(chuàng)新,也一貫注重客戶服務(wù),其技術(shù)團隊人數(shù)是銷售團隊的3倍,涵蓋了學術(shù)級、應(yīng)用和服務(wù)工程師等,他們會參與客戶的研究工作,深入了解客戶需求,為其提升產(chǎn)品價值。

  總結(jié)與展望

   雖然外泌體作為生物標志物的研究在國內(nèi)尚處于起步階段,但它在臨床治療領(lǐng)域已顯現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?。在臨床診斷中,簡單快速地在復(fù)雜生物背景下測量外泌體濃度、粒徑是*要求,目前存在的方法都無法地解決這一問題。NTA作為一項的測量技術(shù),具有實時觀測和熒光測量功能,能夠以較高的分辨率,地測量顆粒濃度,從而為外泌體大小和濃度研究提供新的思路。而隨著越來越多科研機構(gòu)與研究項目成果的進一步披露。

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