2025年2月6日,東南大學公共衛生學院余藝文副教授、南京醫科大學第二附屬醫院檢驗醫學中心朱葉飛主任和南京逸微健華張昊博士團隊聯合在分析化學領域國際頂尖學術期刊《Analytical Chemistry》(IF=6.7)發表題為“High-Efficiency Capture and Proteomic Analysis of Plasma-Derived Extracellular Vesicles through Affinity Purification”的研究論文。該研究開發了一種新型的親和磁珠EVlent,解決了現有血漿外泌體分離技術存在的兼容性和純度問題。
艾迪康醫學檢驗中心首席技術官王陽博士及質譜技術中心負責人馬樂博士帶領團隊參與了此項研究,馬樂博士為該論文的同等貢獻第一作者。
主要研究內容
細胞外囊泡(Extracellular vesicles,EVs)是由大多數細胞分泌的納米級囊泡,包括外泌體、微囊泡和凋亡小體,它們攜帶脂質、DNA、RNA、蛋白質和代謝產物等。外泌體在細胞間通信中起關鍵作用,參與多種疾病(如癌癥、心血管疾病和神經退行性疾病)的病理過程。
血漿來源的外泌體富含豐富的生物信息,是研究疾病機制、發現生物標志物的重要來源。但是,血漿成分復雜,包含高豐度的血漿蛋白和脂蛋白等干擾物質,使得EVs的分離與純化成為一大挑戰。盡管已經開發了很多從血漿中分離和純化EV的方法,如超速離心(Ultracentrifugation,超速離心)、沉淀法、化學親和純化法和體積尺寸排阻色譜法等,但血漿外泌體的分離仍然存在一些挑戰。例如,傳統方法耗時長,分離純度低,污染物與外泌體共分離時等。這些問題嚴重阻礙了基于血漿的蛋白質組學研究。
為了高效地捕獲血漿中的外泌體,該親和磁珠EVlent表面通過同時修飾了3種不同的抗體CD9、CD63和CD81,實現了從血漿中快速、高效地捕獲外泌體。研究團隊分別制備了4種不同的親和磁珠,前3種分別單獨修飾單一抗體,第4種同時修飾了3種抗體。為了比較它們的性能,分別利用4種親和磁珠對血漿中的EV進行捕獲和蛋白質組學分析,超速離心的方法作為對照。從結果可以看出,同時修飾了3種抗體的親和磁珠具有最高的蛋白和肽段鑒定量,超速離心的方法最差(圖1.A),并且包含了Vesiclepedia 數據庫Top100中的91種常見蛋白(圖1.B)。此外,與超速離心方法相比,利用親和磁珠的策略可以明顯提高外泌體蛋白的豐度和減少血漿中的污染物(例如白蛋白、血漿蛋白和脂蛋白)的豐度(圖1.C)。
該研究利用EVlent親和磁珠分別對正常人和帕金森患者的血漿進行EV的捕獲和蛋白質組學分析,成功篩選出了帕金森疾病潛在的生物標志物。總體而言,該方法可快速、高效地從血漿中分離出外泌體,即使用少量的血漿(5 μL),也能鑒定出近1000種蛋白質。此外,該方法優于傳統的超速離心方法,顯著減少了血漿中白蛋白和脂蛋白的污染。該策略在血漿外泌體分離中表現出優異的性能、高靈敏度和特異性。它在各種癌癥的早期篩查和診斷方面具有廣闊的應用前景。
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