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Science子刊!單個外泌體表征分析技術助力神經元外泌體研究

更新時間:2023-01-09點擊次數:406
       外泌體是包含了復雜 RNA 和蛋白質的小膜泡,是細胞間信號傳輸的載體。多種細胞在正常及病理狀態下均可分泌外泌體,它們廣泛存在于血液、唾液、尿液、腦脊液和乳汁等體液中,參與細胞間通訊。近年來,外泌體的研究熱度持續攀升,已成為當前生命科學和基礎醫學研究的一大熱點,在  2023 年國家自然科學基金獲批項目中,外泌體研究相關項目的總數近 390 個,立項的總金額突破 1.5 億元。但由于外泌體的尺寸( 30~200 nm ),常規的光學顯微鏡無法對其進行成像分析,因此很少有技術能夠對單個外泌體進行物理表征和蛋白分型。

       美國 NanoView Biosciences 公司推出的全自動外泌體熒光檢測分析系統 ExoView 系統,采用了特殊的 SP-IRIS 成像技術,只需要少量樣品即可一次完成外泌體計數、粒徑、蛋白表達、蛋白共定位、亞群分布的分析。全自動外泌體熒光檢測分析系統 ExoView 于 2018 年被推出后,便引起了外泌體領域科研工作者的廣泛關注,目前在全球已近 100 多個實驗室采用該技術,發表文獻超過 270 篇。進入 2023 年,使用 ExoView 發表的論文出現井噴性增長,到11月份已經發表了超過 85 篇。本文選取了一篇在高水平期刊《Science Advances》發表的比較有代表性的文章,來說明 ExoView 在神經元外泌體研究領域的具體應用。
全自動外泌體熒光檢測分析系統 ExoView 系統


案例解析
 
       神經源性外泌體 ( NDEV ) 是神經系統疾病的潛在生物標志物,但是尚未有具體研究驗證其作為分子靶點的可靠性。Yang You[1]等使用超分辨率顯微鏡和生化分析技術,證明了 ATPase Na+/K+ 轉運亞基 α3 ( ATP1A3 )與   NDEV 生物標記物 NCAM1 和 L1CAM 相比,ATP1A3在從人神經元、大腦、腦脊液和血漿中分離的外泌體 ( EV ) 中顯著大量表達。此外,免疫沉淀的 ATP1A3+ 腦源性外泌體的蛋白質組學分析顯示,與 NCAM1+ 或 LICAM+ 外泌體相比,與阿爾茨海默病 ( AD ) 相關的突觸標記物和內容物蛋白的富集度更高。 單顆粒分析顯示,在 AD 樣本的血漿中淀粉樣蛋白-β 陽性的 ATP1A3+ 外泌體的數量升高,因此與其他血漿生物標志物相比,檢測淀粉樣蛋白-β 可以更準確地診斷 AD。總之,ATP1A3 是從生物體液中分離 NDEV 用于診斷研究的可靠靶點。

       其中,研究人員使用全自動外泌體熒光檢測分析系統-ExoView對人的興奮性神經元 ( iNeurons )、腦組織 ( Brain )、腦脊液 ( CSF ) 來源的外泌體進行分析,并使用 ATP1A3、NCAM1 和 L1CAM 的熒光抗體進行熒光標記。iNeuron-EV 的結果顯示與 NCAM1 和 L1CAM 相比,在被芯片的抗體捕獲的外泌體中 ATP1A3 + 百分比更高,特別是被 CD9 抗體捕獲尤其明顯( 圖 1A 和 1B )。然而被 CD9 和 CD81 抗體捕獲的 Brain-EV 中的 NCAM1+ 百分比較高,被 CD63 抗體捕獲的 Brain-EV 和 CSF-EV 的 ATP1A3+ 顆粒更高( 圖 2A ),熒光成像圖也驗證了這樣的結論( 圖 2B )。總之,這些結果表明人的神經元來源的外泌體具有異質性。
 

圖1. ExoView檢測人的興奮性神經元來源的外泌體的數量和進行熒光成像
 

圖2.ExoView檢測人的腦組織、腦脊液來源的外泌體的數量和進行熒光成像

       在上述這篇文章中,科學家借助美國 NanoView Biosciences 公司研發的全自動外泌體熒光檢測分析系統-ExoView,在無需純化,操作簡單的條件下直接檢測了樣本中的外泌體,且一次結果直接輸出外泌體粒徑,絕對數目,蛋白表型,不同亞群的含量、多色熒光成像圖,為外泌體的檢測做出了重要貢獻。

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參考文獻:
[1]   Yang You …& Tsuneya Ikezu. (2023) ATP1A3 as a target for isolating neuron-specific extracellular vesicles from human brain and biofluids.   SCIENCE ADVANCES , 9, eadi3647.


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