本文深入探討了外泌體(Exosomes)研究領(lǐng)域中樣本制備的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。重點(diǎn)解析Millipore Amicon® Ultra系列超濾離心管基于分子量截留(MWCO)原理的工作機(jī)制,詳細(xì)對(duì)比其與傳統(tǒng)超速離心法、聚合物沉淀法在外泌體回收率、純度、生物活性保留及操作時(shí)長(zhǎng)等方面的性能差異。文章結(jié)合具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),闡述了其在從細(xì)胞上清液和復(fù)雜生物體液(如血漿、尿液)中高效富集外泌體的標(biāo)準(zhǔn)化方案,并探討其對(duì)下游功能學(xué)研究和生物標(biāo)志物發(fā)現(xiàn)的重大意義。
外泌體作為直徑在30-150納米的細(xì)胞外囊泡,攜帶了豐富的蛋白質(zhì)、核酸(如miRNA, lncRNA)和脂質(zhì)分子,在細(xì)胞間通訊、疾病診斷和治療中展現(xiàn)出巨大潛力。然而,由于其尺寸微小、異質(zhì)性高且存在于成分復(fù)雜的生物體液中,如何高效、高純度地分離外泌體已成為該領(lǐng)域研究的首要瓶頸。傳統(tǒng)的金標(biāo)準(zhǔn)方法——超速離心(Ultracentrifugation, UC)耗時(shí)漫長(zhǎng)(通常超過6小時(shí)),設(shè)備要求高,且高速剪切力可能損害外泌體的完整性和功能性。聚合物沉淀法(如PEG)雖操作簡(jiǎn)單,但會(huì)引入大量雜蛋白,嚴(yán)重影響下游的蛋白質(zhì)組學(xué)或測(cè)序分析。
Millipore Amicon® Ultra超濾離心管為解決這一難題提供了強(qiáng)有力的技術(shù)方案。其核心在于采用Ultracel®再生纖維素膜,該膜具有精確的分子量截留值(例如100 kDa),通過相對(duì)低速的離心力(約4000×g)驅(qū)動(dòng),允許溶液中的小分子物質(zhì)(如蛋白質(zhì)、鹽離子)、水分和代謝廢物穿過膜孔,而將大于截留分子量的目標(biāo)外泌體有效地截留并濃縮在樣本池中。
性能優(yōu)勢(shì)深度分析:
高回收率與純度: 研究表明,相較于超速離心,Amicon® Ultra超濾法能夠回收更多數(shù)量的外泌體,且通過納米顆粒跟蹤分析(NTA)和透射電鏡(TEM)驗(yàn)證,其制備的外泌體形態(tài)完整、粒徑分布均一。通過BCA蛋白定量檢測(cè)發(fā)現(xiàn),其樣本的蛋白雜質(zhì)含量遠(yuǎn)低于聚合物沉淀法,為后續(xù)的Western Blot、質(zhì)譜分析提供了更潔凈的樣本。
生物活性保留: 溫和的離心條件最大限度地減少了對(duì)外泌體膜結(jié)構(gòu)的物理損傷,保證了其表面抗原的完整性。功能實(shí)驗(yàn)證明,經(jīng)Amicon®富集的外泌體更容易被受體細(xì)胞內(nèi)化,并能更好地保留其調(diào)控靶細(xì)胞生物學(xué)行為的能力。
操作迅捷與高通量兼容性: 整個(gè)富集過程可在1小時(shí)內(nèi)完成,極大地提升了實(shí)驗(yàn)效率。同時(shí),該方法可與多種上游樣本類型兼容,并且易于進(jìn)行多個(gè)樣本的平行處理,非常適合臨床大隊(duì)列樣本的高通量篩查。
標(biāo)準(zhǔn)化工作流程建議:
對(duì)于細(xì)胞上清液,建議先進(jìn)行低速離心(2000×g)去除死細(xì)胞和細(xì)胞碎片,再通過0.22 μm濾膜去除大顆粒污染物,最后使用Amicon® Ultra(100 kDa MWCO)進(jìn)行濃縮。對(duì)于血漿樣本,需先進(jìn)行差速離心以去除血小板和可溶性大蛋白,再進(jìn)行超濾富集。
結(jié)論:
Millipore Amicon® Ultra超濾離心管憑借其精確的分離原理、高效的富集能力和出色的兼容性,為外泌體研究提供了一個(gè)可靠、快速且可標(biāo)準(zhǔn)化的樣本前處理工具,有力地推動(dòng)了外泌體基礎(chǔ)研究與臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用的進(jìn)程。
關(guān)鍵詞: 外泌體分離、超濾離心、分子量截留、樣本制備、生物標(biāo)志物