分离外泌体用于癌症诊断

曾经被认为是细胞垃圾的外泌体，现在被认为是发挥作用的在细胞通信中扮演重要角色．这些小的信使被定义为“细胞外囊泡，在中间的内吞室(多泡体)与质膜融合时从细胞中释放出来。””(埃德加2016)尽管他们是首次描述于1983年在美国，人们对外泌体的广泛兴趣直到最近十年才开始形成，当时它们在一系列生物学功能中的作用变得更加明显。

从新的角度看外泌体

在2007年,Jan Lotvall博士的研究证明了与之前的观点相反，外泌体不仅包含蛋白质和脂质，还包含RNA。进一步约翰·斯科格博士的研究显示胶质母细胞瘤肿瘤细胞释放的外泌体将mRNA和miRNA运输到受体细胞。这为使用外泌体作为研究癌症的代理开辟了一条新的途径，有可能通过液体活检识别个体突变和个性化治疗。

在这个视频中，Skog博士讲述了更多关于这一发现的原因以及它的重要性。

外泌体分离的挑战

在分析外泌体用于诊断之前，必须首先从其所在的血液、尿液、唾液或其他体液中检测并分离出它们。

这通常是一个复杂的过程，因为它们的小尺寸带来了挑战。杜克大学机械工程和材料科学教授Tony Jun Huang博士告诉我们，“外泌体非常微小，通常在30纳米到150纳米之间，比头发直径小数千倍。精确操纵纳米物体比操纵微观物体更具挑战性。”

“隔离效率、纯度、速度和成本都是外泌体隔离技术面临的挑战。在生物学方面，囊泡种群的异质性和从复杂样本(如体液)中分离出的外泌体往往是障碍。对于临床样本，样本体积、外泌体浓度和特定细胞来源的外泌体分离都是要求很高的任务，并影响可用技术的选择，”宾夕法尼亚州立大学副教授郑siyang博士补充道。

目前有有很多方法对于分离外泌体来说，每种外泌体都有各自的优点和缺点。

克服超离心的局限性

为了克服最常用方法之一超离心的局限性，麻省理工学院和杜克大学的研究人员最近研制了一种声流控装置它可以利用倾斜的表面声波将细胞外囊泡从未稀释的全血中分离出来。

新方法具有许多优点，包括生物危害遏制、高可重复性和低周转时间，只需25分钟即可完成分离过程，而差速离心法需要8小时。该方法还有望实现高外泌体纯度和产率，原型机的纯度为67%，产率为~82%。重要的是，由于其温和、清洁和无标签的性质，声流控技术可以分离出具有生物活性和内容完整的外泌体。黄教授说:“我们相信它提供了保存分离外泌体完整性的最佳机会。”最后，该平台结构紧凑且价格低廉，非常适合作为服务不足人群的即时护理设备。

黄教授补充说:“有了上述优势，所提出的声流控技术有可能大大超过目前临床和实验环境的标准，解决市场上未满足的需求，并有助于加快外泌体相关的癌症研究，以帮助发现新的外泌体生物标志物，用于癌症诊断和治疗。”

黄教授和研究人员正计划开发“一种一体化、易于使用的原型，使研究人员能够通过非常简单的程序进行快速、高产、高纯度、生物相容性的外泌体分离。”

磁分离外泌体

一个替代的方法最近由宾夕法尼亚州立大学开发的，依靠纳米探针来磁性分离外泌体。新的脂质-纳米探针系统由两个纳米材料组成:一个标记探针自发地立即插入外泌体的脂质双分子层，一个捕获探针使用磁铁提取标记的外泌体。

“这是一种简单的解决方案，可以在15分钟内从临床样本中分离出外泌体，比传统方法快得多。它具有良好的分离效率(~50 - 80%)，特别适用于样品体积相对较小的临床样品。它还与下游检测分析高度兼容，”郑思阳博士解释说。

在目前的论文中，该团队证明了脂质纳米探针系统能够识别NSCLC患者中的EGFR和KRAS突变，突出了该技术在改善诊断和治疗该癌症过程中的潜力。张博士补充说:“我们正在积极致力于开发基于这种外泌体分离技术的新的癌症诊断技术(液体活检)。”

外泌体在癌症诊断中的未来

外泌体为一系列癌症的微创诊断和监测提供了一种有前途的途径;未来的工作，以确定更多的生物标志物可以帮助提高富集和检测。克服从生物液体中分离这些小泡的挑战可能会导致外泌体技术在临床中得到更广泛的应用，并最终转化为癌症患者的早期检测和改善治疗计划。