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JEV|广州实验室徐涛/李总红团队:利用优化后的非对称场流分离与超速离心联合使用,全面剖析血液细胞外囊泡形态与构成

iNature  · 公众号  ·  · 2024-08-05 11:03

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细胞外囊泡(EVs)已成为一种很有前景的临床液体活检工具。然而,来自血液样本的EVs的鉴定受到大量血浆蛋白的阻碍,这损害了EVs相关蛋白和核酸的下游生化分析。
2024年7月13日,广州实验室徐涛院士/李总红团队(胡立桥副研究员及华中科技大学联合培养博士生郑欣悦为该论文的第一作者)合作在 Journal of Extracellular Vesicles 在线发表题为 Optimized AF4 combined with density cushion ultracentrifugation enables profiling of high-purity human blood extracellular vesicles 的研究论文,该研究 对血浆EVs和纳米颗粒(NPs)进行了全面的miRNA分析,并比较了血浆和血清衍生的EVs,为EVs研究界提供了宝贵的资源。研究结果为临床活检应用提供了人类血液EVs的全面评估基础。
研究采用优化的非对称流场-流动分离(AF4)结合密度缓冲超离心(UC)技术,从人血浆和血清中获得高纯度、完整且脂蛋白污染极低的 EVs 。进一步的蛋白质组学分析揭示了超过1000种 EVs 相关蛋白,其中很大一部分以前没有报道过。具体来说, 研究发现细胞系衍生的EV标记物与血浆EV的鉴定不相容,并提出MYCT1、TSPAN14、MPIG6B和MYADM蛋白以及传统的EV标记物CD63和CD147都是血浆EV标记物。

由于其复杂的载物,包括蛋白质、脂质、代谢物和核酸以及它们在生理或病理条件下介导细胞间通讯的能力, EVs 受到越来越多的关注。 值得注意的是,几乎所有的体液都含有EVs,这适用于潜在的诊断工具或疾病进展的预测指标。血浆和血清是基于 EVs 标记物的有吸引力的来源,因为血液标本采集是一种微创程序。因此,有必要从人体血液中恢复最大数量的囊泡,同时保持其结构和纯度。虽然有几种分离技术,包括UC、密度梯度离心、尺寸排除层析(SEC)、亲和纯化和聚合沉淀,但这些方法通常有缺点,特别是对于人血浆或血清,其中非 EVs 污染物,如白蛋白、免疫球蛋白、脂蛋白、纤维蛋白原和其他蛋白质聚集体比 EVs 更丰富,限制了识别低丰度信号蛋白的能力。 因此,有必要整合不同的策略来提高血浆和血清中 EVs 的纯度。

AF4是一种开放通道分离技术,由于它与纳米颗粒(包括病毒、微蛋白复合物和聚合物颗粒)的高效分离和表征高度兼容,已引起越来越多的关注。 AF4利用两种垂直的液体流动,即通道流和横流,根据它们的扩散系数分离大分子和颗粒,其中分析物以抛物线流穿过通道,以垂直的横流穿过通道。由于分离发生在空的和畅通的通道中,AF4在分离大分子或大尺寸范围内的颗粒方面具有优越的分辨率优势;因此,使其适合于EV分离。因此,AF4技术结合不同的检测器对细胞培养中收获的 EVs 进行了进一步的分析,并通过AF4方法鉴定了两个 EVs 亚群,包括大 EVs 和小 EVs ,以及大量非 EVs 颗粒(外显子)。最近,AF4被用于从人血中分离EVs。 而,样品的前处理和分离参数的设置导致分离效率不同,从血液中分离高纯度的 EVs 仍然是一个挑战。

血浆和血清来源的EVs之间的差异(图源自 Journal of Extracellular Vesicles

研究提供了一种优化的AF4结合密度缓冲超离心(UC),用于从低脂蛋白颗粒污染的人血液中分离 EVs 由于EV的高纯度,研究鉴定了传统的EV标记物和一组EV相关的膜蛋白,如Tetraspanin家族、转运蛋白、Annexin家族等膜蛋白,其中很大一部分之前未被鉴定过。具体来说,研究结果支持使用MYCT1、TSPAN14、MPIG6B、MYADM和传统的EV蛋白CD63和CD147作为血浆EV标记物。EVs的进一步分离强调了肌动蛋白-丝过程在EVs生物发生和运输中的重要性。 此外,研究还提供了高纯度血浆 EVs 和NPs的综合miRNA表达谱。血浆 EVs 比血清 EVs 含有更多的膜蛋白,表明血浆 EVs 更适合临床应用。


参考消息:

https://isevjournals.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jev2.12470

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