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納米顆粒跟蹤分析技術(shù)為外泌體表征開拓新途徑
外泌體早發(fā)現(xiàn)于體外培養(yǎng)的綿羊紅細(xì)胞上清液中,,是細(xì)胞主動(dòng)分泌,,大小較為均一,直徑為30~100納米,,密度1.10~1.18 g/ml的囊泡樣小體,。隨著分子技術(shù)的不斷發(fā)展,生物學(xué)界對(duì)外泌體的探索日趨深入,。2013年,,三位國(guó)外科學(xué)家因在細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制的研究上取得關(guān)鍵性突破,被授予諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎(jiǎng),。由此,,外泌體的研究達(dá)到了一個(gè)的高度。
而近年來(lái),,越來(lái)越多的證據(jù)顯示出外泌體對(duì)臨床治療的重要價(jià)值。外泌體是細(xì)胞間信使,,通過(guò)其數(shù)量和生物化學(xué)組成的變化,,可為進(jìn)一步的臨床診斷提供有力的證據(jù)。它攜帶多種蛋白質(zhì)和miRNA,,參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo),、細(xì)胞遷移,、血管新生和腫瘤細(xì)胞生長(zhǎng)等過(guò)程,并且有可能成為藥物的天然載體,,應(yīng)用于腫瘤檢測(cè)或臨床治療,。
但目前國(guó)內(nèi)在外泌體研究方面的經(jīng)驗(yàn)十分有限,無(wú)論是離心法,、過(guò)濾離心還是免疫磁珠法,,都無(wú)法同時(shí)外泌體的含量、純度以及生物活性,。這首先就制約了外泌體樣本的制取,,進(jìn)而對(duì)后續(xù)的表征造成困難。而測(cè)量技術(shù)的局限性也極大地阻礙了外泌體在這些領(lǐng)域的研究進(jìn)展,。
為了與水平接軌,,同時(shí)推動(dòng)中國(guó)醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展,使更多中國(guó)患者獲得康復(fù)良機(jī),,廣州某三級(jí)甲等醫(yī)院抓住國(guó)內(nèi)外泌體研究的先機(jī),,于今年啟動(dòng)了針對(duì)骨髓瘤的外泌體表征工作。但是首先,,他們?cè)谘芯吭O(shè)備的選擇上犯了難,。
在當(dāng)前中國(guó)市場(chǎng)主流的外泌體表征方法中,研究人員的選擇一般有電子顯微鏡,、流式細(xì)胞儀和動(dòng)態(tài)光散射技術(shù),。但電子顯微鏡一次只能觀測(cè)數(shù)量有限的顆粒,在代表性上存在嚴(yán)重不足,,同時(shí),,由于電子顯微鏡的樣本制備過(guò)程比較復(fù)雜,因此很容易造成樣本的形態(tài),、狀態(tài)發(fā)生改變,;流式細(xì)胞儀目前*的測(cè)量顆粒粒徑下限為300nm左右,大大超過(guò)了外泌體的粒徑上限,;而動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)不適合多分散的復(fù)雜外泌體樣本的測(cè)量,,且無(wú)法得出樣品中外泌體的濃度。
后來(lái),,經(jīng)過(guò)對(duì)上*的研究設(shè)備進(jìn)行慎重分析和比對(duì),,該醫(yī)院開始留意英國(guó)馬爾文儀器有限公司(以下簡(jiǎn)稱“馬爾文")的產(chǎn)品。作為材料和生物物理表征領(lǐng)域的企業(yè),,馬爾文為眾多客戶提供高性能的粒度表征解決方案,,在業(yè)界享有盛譽(yù)。特別是其采用了一代納米顆粒跟蹤分析技術(shù)(馬爾文技術(shù),以下簡(jiǎn)稱NTA)的NanoSight產(chǎn)品系列,,可以直接并實(shí)時(shí)觀測(cè)納米顆粒,,通過(guò)光學(xué)顯微鏡收集納米顆粒的散射光信號(hào),拍攝其在溶液中做布朗運(yùn)動(dòng)的影像,,再對(duì)每個(gè)顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)進(jìn)行追蹤和分析,,從而計(jì)算出納米顆粒的流體力學(xué)半徑和濃度。這一新穎的納米顆粒表征方法立即吸引了該家醫(yī)院,。果然,,馬爾文沒有讓他們失望。
完善功能響應(yīng)客戶需求
從接洽到接受NTA技術(shù),,僅在短短的3個(gè)月內(nèi)該醫(yī)院就決定采用馬爾文NanoSight系列型號(hào)的產(chǎn)品——NS 300納米顆粒跟蹤分析儀(以下簡(jiǎn)稱“NS 300"),。對(duì)此次合作,馬爾文NanoSight產(chǎn)品梅潔表示:“說(shuō)服客戶的不是我們的,,而是馬爾文的產(chǎn)品本身,。"
在為該醫(yī)院提供詳細(xì)的設(shè)備培訓(xùn)后,馬爾文NS 300便馬上投入到了研究使用中,。很快,,它憑借的性能和方便快捷的操作獲得了客戶研究團(tuán)隊(duì)的普遍認(rèn)可。
的質(zhì)控作用
外泌體的提取一直以來(lái)都是橫亙?cè)谒邢嚓P(guān)研究者面前的一道難題,。生物細(xì)胞中的囊泡種類繁多,,怎樣證明提取的顆粒一定就是外泌體呢?電子顯微鏡在鑒定一定數(shù)量的顆粒屬性方面固然有效,,但如前所述,,電子顯微鏡不適合對(duì)顆粒進(jìn)行快速分析,而動(dòng)態(tài)光散射技術(shù)又只能對(duì)分布相對(duì)均一的樣本顆粒進(jìn)行檢測(cè),,并且不具備熒光功能,。
配備了NTA檢測(cè)技術(shù)的馬爾文NS 300在這時(shí)便體現(xiàn)出強(qiáng)大的功能:它能夠進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)控,通過(guò)對(duì)觀察到的所有顆粒進(jìn)行分析和計(jì)算,,*時(shí)間給出樣本粒度的詳細(xì)分布和濃度的具體信息,。同時(shí),研究人員還可以利用熒光標(biāo)定重點(diǎn)的特定外泌體顆粒,,從四種不同波長(zhǎng)——405nm,、 488nm、 532nm和635nm——的激光器中選擇一款,,搭配相應(yīng)的濾光片,,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)熒光樣品的測(cè)量,再由NTA技術(shù)對(duì)其進(jìn)行單獨(dú)檢測(cè),,免受復(fù)雜樣本(如血清,、尿液等)環(huán)境的影響,。對(duì)復(fù)雜樣品的分辨能力對(duì)于像外泌體這樣的研究對(duì)象來(lái)說(shuō)至關(guān)重要,。
尤為關(guān)鍵的是,,由于NTA的工作原理是通過(guò)將一束能量集中的激光穿過(guò)玻璃棱鏡對(duì)樣品(懸浮顆粒的溶液)進(jìn)行照射,配以玻璃表面鍍鉻使背景信號(hào)小化,,可讓研究人員通過(guò)顯微鏡直接觀察到納米顆粒在溶液中的布朗運(yùn)動(dòng),,并拍攝影像,對(duì)每個(gè)顆粒的布朗運(yùn)動(dòng)進(jìn)行追蹤和分析,,快速地計(jì)算出樣本中納米顆粒的流體力學(xué)半徑和濃度,。相對(duì)于其他傳統(tǒng)技術(shù),NTA能對(duì)懸浮液中粒徑范圍為10nm-2000nm的顆粒進(jìn)行表征,,并且兼具*的分辨率,,對(duì)于粒度較為接近的顆粒仍然可以分析,特別適用于外泌體,、蛋白質(zhì)聚集,、藥物傳輸、納米顆粒毒理,、病毒和疫苗等復(fù)雜體系的相關(guān)研究,。
另外,馬爾文NanoSight還可以測(cè)定顆粒的數(shù)量,,指示樣本溶液中的單位體積顆粒濃度和顆粒數(shù)量,,進(jìn)行以量為基準(zhǔn)的粒徑測(cè)試和分布測(cè)試。對(duì)于客戶可能存在的樣本量不足的研究情況,,馬爾文NS 300也能通過(guò)支持低濃度測(cè)試(低可達(dá)到300微升)幫助實(shí)現(xiàn)既定監(jiān)測(cè)目標(biāo),;而同樣的條件,傳統(tǒng)電子顯微鏡很難實(shí)現(xiàn)有效的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析,。
操作簡(jiǎn)便,、工作效率高
通常,大型儀器(如流式細(xì)胞儀)在使用前都需要進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)熱和校準(zhǔn)準(zhǔn)備,。馬爾文NS 300則無(wú)需這樣做,,它只要連上電源就能直接使用。并且由于NTA技術(shù)采用的是斯托克斯-愛因斯坦方程的計(jì)算,,所提供的是一個(gè)無(wú)關(guān)質(zhì)量,、折光度和顆粒材料的流體力學(xué)直徑,因此儀器可跳過(guò)繁瑣的校準(zhǔn)直接進(jìn)入研究分析,,為工作人員節(jié)省研究前的時(shí)間,。
作為一種集成程度和自動(dòng)化程度都非常高的儀器,馬爾文NS 300除了將軟硬件設(shè)備,、攝像頭和顯微鏡等集于一體,,還整合了顆粒檢測(cè)功能與納米顆粒分析技術(shù),,為納米顆粒表征提供易于使用的可重復(fù)平臺(tái)。40cm x 25cm的設(shè)備主機(jī)集成了超高靈敏度科研級(jí)sCMOS光電傳感器,、溫控單元和一個(gè)具有四種可選波長(zhǎng)的激光,。樣品池和激光模塊也能輕易的拆卸和組裝,便于移動(dòng),、清潔,,適合高通量檢測(cè)。強(qiáng)大的軟件分析能力讓馬爾文NS 300在極短的時(shí)間內(nèi)就能繪制出粒徑—對(duì)應(yīng)數(shù)量分布強(qiáng)度—顆粒散射光強(qiáng)的三維圖譜,,并得出與各種粒徑顆粒有關(guān)的信息,。這樣不僅減少了人為操作失誤的概率,更大大提高了研究人員的工作效率,。
據(jù)該客戶介紹,,在使用馬爾文儀器NS 300之前,原本使用流式細(xì)胞儀做4個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,,可能要花一個(gè)下午的時(shí)間,,而現(xiàn)在用馬爾文NS 300,一個(gè)小時(shí)就能輕松搞定,,且分析結(jié)果,、可靠。對(duì)他們來(lái)說(shuō),,這不光節(jié)約了的時(shí)間,,加速推進(jìn)整個(gè)科研進(jìn)程,還為醫(yī)院節(jié)省了寶貴的人力成本,。
“市面上常見的表征儀器往往只具有單一的功能,,無(wú)法滿足我們的要求,之所以后選擇馬爾文NS 300也正是考慮到它在功能上的完善,??梢哉f(shuō),到目前為止,,NS 300給我們提供了很大的幫助,。"該醫(yī)院血液科某唐姓醫(yī)生表示。
增值服務(wù)保障產(chǎn)品*狀態(tài)
作為顆粒物表征技術(shù)的市場(chǎng),,馬爾文不斷把行業(yè)中的*技術(shù)帶到中國(guó),,讓客戶買到的不只是一個(gè)硬件,而是一整套解決方案,。除了技術(shù)創(chuàng)新,,馬爾文也一貫注重客戶服務(wù),其技術(shù)團(tuán)隊(duì)人數(shù)是銷售團(tuán)隊(duì)的3倍,,涵蓋了學(xué)術(shù)級(jí),、應(yīng)用和服務(wù)工程師等,,他們會(huì)參與客戶的研究工作,深入了解客戶需求,,為其提升產(chǎn)品價(jià)值,。
在此次合作中,除了高品質(zhì)的產(chǎn)品,,馬爾文所提供的的應(yīng)用支持,,也是該醫(yī)院選擇馬爾文的關(guān)鍵原因。在設(shè)備采購(gòu)的溝通階段,,馬爾文就為客戶提供了細(xì)致的產(chǎn)品咨詢,幫助他們根據(jù)具體的研究需要采購(gòu)設(shè)備,。而在開始使用階段,,馬爾文也安排了的指導(dǎo)培訓(xùn),并針對(duì)客戶的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用環(huán)境給出許多建議,,幫助客戶迅速熟悉設(shè)備,,滿足特定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的需求,更快,、更好,、更有針對(duì)性地獲得技術(shù)表征結(jié)果。
在售后階段,,馬爾文的工程師們也為該醫(yī)院提供了的維修和維護(hù)服務(wù),,快速響應(yīng)他們的要求,幫助他們?cè)\斷并解決設(shè)備在使用過(guò)程中遇到的問(wèn)題,,確保儀器始終處在*的工作狀態(tài),,提升客戶滿意度。
總結(jié)與展望
在馬爾文NS 300的幫助下,,該醫(yī)院的外泌體研究表征上目前已取得了初步進(jìn)展,,以有力的證據(jù)驗(yàn)證了正常組織細(xì)胞和腫瘤組織細(xì)胞在外泌體粒徑及粒徑分布濃度上的差異。目前,,更多實(shí)驗(yàn)還在進(jìn)行過(guò)程中,,相信有馬爾文NS 300的鼎力支持,不久的將來(lái)會(huì)有更多科研進(jìn)展呈現(xiàn),。
雖然外泌體作為生物標(biāo)志物的研究在國(guó)內(nèi)尚處于起步階段,,但它在臨床治療領(lǐng)域已顯現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿ΑT谂R床診斷中,,簡(jiǎn)單快速地在復(fù)雜生物背景下測(cè)量外泌體濃度,、粒徑是*要求,目前存在的方法都無(wú)法地解決這一問(wèn)題,。NTA作為一項(xiàng)的測(cè)量技術(shù),,具有實(shí)時(shí)觀測(cè)和熒光測(cè)量功能,,能夠以較高的分辨率,地測(cè)量顆粒濃度,,從而為外泌體大小和濃度研究提供新的思路,。而隨著越來(lái)越多科研機(jī)構(gòu)與研究項(xiàng)目成果的進(jìn)一步披露,以馬爾文NanoSight為代表的新一代NTA技術(shù)將會(huì)為推進(jìn)外泌體研究乃至人類健康事業(yè)的發(fā)展做出更大貢獻(xiàn),。