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JEV: “海洋宝宝”的别样用途

​简介框:高吸水性树脂用于一步法细胞外囊泡浓缩

细胞外囊泡广泛存在于各种体液和细胞培养上清中,但是单位液体体积含有的细胞外囊泡量相对较少,通常一次细胞外囊泡的分离纯化,液体的起始体积高达数十毫升甚至数百毫升。如何快速浓缩起始体积体液中的细胞外囊泡是细胞外囊泡分离纯化中很重要的步骤。目前通常是通过聚合物沉淀、超滤或多次超离等方法进行浓缩。来自韩国的研究人员尝试了使用高吸水性树脂(尿不湿、海洋宝宝的主要成分)对样品进行吸水浓缩,并评估了这一策略在应用中的可行性。这一策略简单方便易操作,成本低且不需要特殊设备,相关研究成果发表在近期的Journal of Extracellular Vesicles上。

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细胞外囊泡(EVs)是由细胞不断是放到外界的细小颗粒,大小在50–1000 nm之间。由于细胞外囊泡起源于细胞,因此它们包含蛋白质,肽,脂质,碳水化合物,DNA和RNA等细胞成分。作为细胞间通讯的主要介质,细胞外囊泡(包括外泌体和微泡)在各种疾病的发病机理中发挥重要作用,例如癌症的进展和转移。 EV的内容可以转移到相同或不同组织中的其他细胞,从而介导细胞间的通信。细胞外囊泡能够进入循环系统,因此存在于大多数体液中,包括血液,尿液,唾液和母乳等。因此,细胞外囊泡是有望用于液体活检的新型生物标志物,它能够克服先前建立的生物标志物的局限性。最近的研究同样证明了细胞外囊泡的治疗潜力。例如,纳米级细胞外囊泡可以成功交付诸如蛋白质,肽,化学药品和核酸之类的药物。

 

细胞外囊泡在诊断或治疗中广泛应用的前提是将其从各种混合物中有效的分离纯化出来。在过去的十年中,EV分离纯化技术的开发取得了显着进展,目前已经开发了包括基于聚合物沉淀,超速离心和尺寸排阻色谱(SEC)等多种策略和策略组合。但是,通常单位液体体积中的细胞外囊泡含量有限,因此,目前有必要建立从溶液中浓缩EV的方法。例如,通常需要大量的细胞培养基才能从放大的生物反应器中获得足够数量的细胞外囊泡,而超速离心机、层析柱等设备材料通常只能处理有限体积的样品量。此外,层析的样品进样体积有严格限制,过大的体积会稀释经SEC纯化的含有EV的洗脱级分,需要进行额外的浓缩过程以获得适合于诊断或治疗目的的EV浓度。超滤是目前最广泛使用的EV浓缩方法。但是,该过程受到EV捕集和膜堵塞的限制,从而导致浓缩后收率急剧下降和较短的超滤膜寿命。而且,该方法昂贵并且需要设备,例如离心机。因此,需要开发一种高效,低成本,高产量和快速的细胞外囊泡浓缩方法。

 

高吸收性聚合物(SAPs)是一种水凝胶,能够吸收干重几百到几千倍的水。据报道,SAP的水通道尺寸为5nm。 SAP通过渗透吸收水,渗透是由附着在聚合物上的抗衡离子以及通过毛细作用力导致的物理水分截留驱动的。由于其吸水性能,SAP是尿布的主要成分,并广泛用作农业和食品工业中的卫生产品,用于保护和储存。 SAP已被用作过滤方法的替代方法,用于从水样中浓缩微生物。但是,针对SAP的生物工业和生物医学应用的研究有限。

 

本文中,作者开发了第一种使用SAP微珠进行EV浓缩的单步方法。基于SAP珠水通道直径和细胞外囊泡直径之间的差异,作者假设SAP珠会吸收相对较小的分子,包括水。细胞外囊泡将被排除在外而集中。作者展示的数据显示,经过SAP处理样品的EV回收率相较不适用SAP只有少量的下降。最终的研究结果表明,该方法简单,有效,可扩展且无需设备,可广泛应用于需要EV增强的治疗或诊断应用。这一策略开发将极大地方便起始液体浓缩步骤。

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模式图及示例

参考文献:Single‐step equipment‐free extracellular vesicleconcentration using super absorbent polymer beads

 

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