只需25分鐘！華人學(xué)者帶來(lái)外泌體提取新突破

近日，麻省理工學(xué)院（MIT）和杜克大學(xué)（Duke University）的研究人員在《PNAS》上發(fā)表文章，他們開(kāi)發(fā)了一種新型設(shè)備，能利用聲波技術(shù)，快速?gòu)难簶悠分蟹蛛x外泌體（exosome）。在醫(yī)療時(shí)代，這項(xiàng)技術(shù)可能在未來(lái)的疾病診斷和治療中發(fā)揮重要作用。
外泌體是細(xì)胞分泌的一種納米級(jí)別的小囊泡，直徑約為30至150納米，它們攜帶重要的信息，包括蛋白質(zhì)、miRNA等，幫助細(xì)胞之間通信。以前的研究表明，外泌體內(nèi)容物可以作為諸如癌癥，神經(jīng)變性疾病和腎臟疾病等疾病的標(biāo)志物。盡管它對(duì)疾病診斷非常重要，但現(xiàn)有的外泌體分離方法需要高速離心。它需要使用大型機(jī)器，耗費(fèi)近24小時(shí)的時(shí)間才能獲得，非常不便。而高離心力也可能破壞囊泡。降低樣品的質(zhì)量。
這項(xiàng)研究有望解決這一難題。在論文中，研究人員們提供了一種通過(guò)微流體和聲學(xué)的獨(dú)特組合從體液樣品中捕獲外泌體的新穎方法。這種方法分離得到的外泌體，基本上不改變其生物或物理特征，為開(kāi)發(fā)評(píng)估人類健康以及疾病診斷和進(jìn)展提供了有吸引力的新方法。
他們開(kāi)發(fā)的原始聲學(xué)分選裝置由兩個(gè)傾斜的聲學(xué)換能器和一個(gè)微流體通道組成。當(dāng)這些傳感器產(chǎn)生的聲波相互碰撞時(shí)，它們形成產(chǎn)生一系列壓力節(jié)點(diǎn)的駐波。它原本被用于分選細(xì)胞——每當(dāng)細(xì)胞或顆粒流過(guò)通道并遇到一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，壓力會(huì)將細(xì)胞引導(dǎo)離開(kāi)中心一點(diǎn)點(diǎn)。細(xì)胞移動(dòng)的距離取決于大小和其他屬性（如可壓縮性），這樣，在到達(dá)通道末尾時(shí)，不同大小和性質(zhì)的細(xì)胞就能夠被分離開(kāi)來(lái)。
為了分離外泌體，研究人員用兩個(gè)這樣的單元串聯(lián)構(gòu)建了一個(gè)裝置。首先，使用聲波從血液樣品中除去細(xì)胞和血小板。一旦細(xì)胞和血小板被去除，樣品進(jìn)入第二個(gè)微流體單元，然后使用較高頻率的聲波將外泌體與稍大的細(xì)胞外囊泡分開(kāi)。
這項(xiàng)工作的通訊作者之一，麻省理工學(xué)院材料科學(xué)與工程系科學(xué)家Ming Dao博士說(shuō)：“聲波更溫和。而且在分離時(shí)，這些囊泡受處理的時(shí)間只有1秒鐘或更短。這是一個(gè)很大的優(yōu)勢(shì)。”使用該設(shè)備，處理100微升未稀釋血液樣本只需要不到25分鐘。
研究人員們表示，這種新技術(shù)為研究“液體活檢”增添一個(gè)新的維度，并促進(jìn)細(xì)胞外囊泡的臨床應(yīng)用，以了解難以進(jìn)入的器官（例如人類懷孕期間的胎盤）的生理和健康?！斑@種新技術(shù)可以解決當(dāng)前外泌體分離技術(shù)的缺點(diǎn)，如周期長(zhǎng)，一致性差，產(chǎn)量低，污染以及完整性受損等。我們想要把提取高質(zhì)量的外泌體的過(guò)程簡(jiǎn)化為按一個(gè)按鈕就在10分鐘內(nèi)獲得所需樣品一樣簡(jiǎn)單。”研究人員們說(shuō)。
外泌體研究是多個(gè)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的熱點(diǎn)方向，這個(gè)技術(shù)為我們提供了另一個(gè)了解疾病的手段，也將使未來(lái)的醫(yī)學(xué)更加便捷。
參考資料
[1] Blood testing via sound waves may replace some tissue biopsies

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