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      来源:药明康德 | 作者:基因谷 | 发布时间: 1970-01-01 | 712 次浏览 | 分享到:

          近日,麻省理工学院(MIT)和杜克大学(Duke University)的研究人员在PNAS上发表文章,他们(men)开(kai)发(fa)了一种新(xin)型(xing)设备(bei),能(neng)利用(yong)声(sheng)波(bo)技(ji)术(shu),快速从血(xue)液(ye)样(yang)品中(zhong)分离(li)外(wai)泌(mi)体(exosome)。在(zai)精(jing)准(zhun)医(yi)疗(liao)时代(dai),这项(xiang)技术可(ke)能(neng)在未(wei)来的(de)疾病诊断(duan)和(he)治(zhi)疗(liao)中发挥(hui)重(zhong)要作用(yong)。


      外泌体(ti)里(li)含(han)有许(xu)多对疾(ji)病(bing)诊断(duan)具(ju)有(you)重(zhong)要(yao)作用的(de)分子(图片来源:《The Journal of Cell Biology》)






          外(wai)泌(mi)体是细胞(bao)分泌(mi)的(de)一种(zhong)纳(na)米(mi)级(ji)别的小(xiao)囊泡,直径约为30至150纳米,它们携(xie)带(dai)重要(yao)的信息(xi),包括蛋白质、miRNA等,帮助细(xi)胞(bao)之间(jian)通(tong)信。以(yi)前(qian)的研(yan)究表明(ming),外(wai)泌(mi)体(ti)内容物可(ke)以(yi)作(zuo)为诸(zhu)如(ru)癌(ai)症,神经(jing)变性(xing)疾(ji)病(bing)和(he)肾(shen)脏(zang)疾病等(deng)疾(ji)病的(de)标(biao)志(zhi)物(wu)。尽管它对(dui)疾病(bing)诊(zhen)断(duan)非(fei)常重(zhong)要(yao),但(dan)现(xian)有的(de)外(wai)泌(mi)体(ti)分(fen)离方(fang)法(fa)需(xu)要高速(su)离(li)心。它(ta)需要(yao)使用大(da)型(xing)机(ji)器,耗费近24小(xiao)时(shi)的(de)时间(jian)才能获(huo)得,非常不便。而(er)高(gao)离心力也(ye)可能破(po)坏(huai)囊泡。降(jiang)低(di)样(yang)品(pin)的(de)质量。

          这项研究(jiu)有望(wang)解决(jue)这一难题。在论文中,研究人员们(men)提(ti)供(gong)了(liao)一(yi)种通(tong)过微流体(ti)和(he)声学的(de)独特组(zu)合从(cong)体(ti)液样品(pin)中(zhong)捕(bo)获外(wai)泌(mi)体(ti)的(de)新颖方法(fa)。这种(zhong)方(fang)法分(fen)离(li)得到的外泌体(ti),基(ji)本(ben)上(shang)不改(gai)变其生(sheng)物(wu)或(huo)物(wu)理特(te)征,为开发(fa)评(ping)估(gu)人(ren)类健(jian)康(kang)以及(ji)疾病(bing)诊(zhen)断和(he)进展提(ti)供了有吸引(yin)力的新(xin)方(fang)法(fa)。

          他们开(kai)发的(de)原(yuan)始声(sheng)学分(fen)选装置由(you)两个倾(qing)斜(xie)的声(sheng)学(xue)换(huan)能器和(he)一(yi)个微流体(ti)通(tong)道组(zu)成(cheng)。当(dang)这(zhe)些传感器产(chan)生(sheng)的(de)声波相(xiang)互碰撞时(shi),它(ta)们(men)形成(cheng)产生一(yi)系列(lie)压(ya)力节点的(de)驻(zhu)波。它(ta)原本被(bei)用于分选(xuan)细胞(bao)——每(mei)当(dang)细(xi)胞(bao)或(huo)颗粒(li)流过通(tong)道(dao)并遇到一个节(jie)点(dian)时,压(ya)力(li)会(hui)将(jiang)细胞引导离(li)开(kai)中(zhong)心一(yi)点点(dian)。细胞移动的距(ju)离取决(jue)于(yu)大小(xiao)和(he)其他属(shu)性(xing)(如可压缩性),这样,在到达通道(dao)末尾(wei)时,不同大(da)小(xiao)和(he)性(xing)质的(de)细(xi)胞(bao)就能够被分离(li)开(kai)来(lai)。



      利(li)用超声进(jin)行(xing)外(wai)泌体分(fen)离(li)(图片来源:杜克大学)

          为(wei)了分离(li)外(wai)泌(mi)体(ti),研究人员(yuan)用两(liang)个这样的(de)单元串(chuan)联构建(jian)了一个(ge)装置。首先,使(shi)用(yong)声波从血液样(yang)品中(zhong)除去细胞和(he)血小板。一旦(dan)细胞(bao)和血小(xiao)板被(bei)去除,样品(pin)进(jin)入第(di)二个微(wei)流(liu)体单元(yuan),然后(hou)使(shi)用较高频(pin)率的声(sheng)波(bo)将外(wai)泌体与稍大的细(xi)胞(bao)外囊(nang)泡(pao)分(fen)开。




      本(ben)研究的(de)负(fu)责(ze)人之(zhi)一(yi)Ming Dao博士(图片来源:MIT)

          这(zhe)项(xiang)工作(zuo)的通(tong)讯作者(zhe)之(zhi)一(yi),麻省(sheng)理(li)工学院(yuan)材(cai)料科(ke)学与工程系(xi)科学家Ming Dao博士说:“声波更温和。而且在分离时,这些(xie)囊(nang)泡(pao)受(shou)处理(li)的(de)时间只有(you)1秒钟或更短。这(zhe)是(shi)一个很大的(de)优势。”使用该设备,处理100微(wei)升(sheng)未稀释血(xue)液(ye)样本(ben)只(zhi)需(xu)要不(bu)到(dao)25分钟。


          研究人员(yuan)们表(biao)示(shi),这种新(xin)技术(shu)为研(yan)究“液体活检”增添(tian)一个新(xin)的维度(du),并促(cu)进细胞外(wai)囊泡的(de)临床应用,以了解(jie)难以进(jin)入(ru)的器官(例(li)如人(ren)类(lei)怀孕(yun)期间(jian)的胎(tai)盘(pan))的生理和健康。“这种新技术可以解(jie)决当(dang)前(qian)外(wai)泌体分(fen)离技(ji)术的(de)缺点(dian),如周期长,一致性差,产量低,污(wu)染(ran)以(yi)及(ji)完(wan)整(zheng)性(xing)受(shou)损(sun)等。我们(men)想(xiang)要把提(ti)取(qu)高质量(liang)的(de)外泌体(ti)的过(guo)程(cheng)简化为按(an)一个(ge)按钮就(jiu)在(zai)10分(fen)钟(zhong)内(nei)获得(de)所(suo)需样品(pin)一(yi)样简(jian)单。”研究人员们说。


          外泌(mi)体研(yan)究(jiu)是多个生物(wu)医(yi)学(xue)领(ling)域的热点方向(xiang),这(zhe)个(ge)技术(shu)为我们(men)提供了另一个了(liao)解疾(ji)病的(de)手段(duan),也将(jiang)使未(wei)来的(de)精准医(yi)学更加(jia)便捷(jie)。


          参考资料:

          [1] Blood testing via sound waves may replace some tissue biopsies

          [2] Isolation of exosomes from whole blood by integrating acoustics and microfluidics (PNAS)



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