来自理学院和医学院的研究人员开发出一种快速、简便且经济高效的方法，用于分离和研究外泌体。这种方法可以帮助更早地诊断癌症和阿尔茨海默病等疾病。
外泌体是由细胞释放的纳米级囊泡，可以携带包括蛋白质、DNA和其他分子在内的信息，这些信息反映了其来源细胞的状态。它们作为信使，提供了对人体内部状态的洞察，因此被认为是实现早期、非侵入性疾病检测的有力工具。
由医学院神经科学系主任兼教授Kiminobu Sugaya和理学院化学系教授兼研究生项目主任Qun Huo领导的研究团队，创造了一种简化的替代方案。他们的新方法利用基本实验室工具，在不到一小时内从细胞样本中收集并浓缩外泌体。相关研究成果最近发表在美国化学学会的《应用生物材料》期刊上。
“我们的方法无需超速离心、沉淀试剂盒或基于亲和力的标记，”Huo教授表示，“相反，我们采用了一种基于尺寸选择性过滤和直接光学分析的技术，可以在单一步骤中完成外泌体的分离和表征。这不仅显著缩短了处理时间——从数小时减少到几分钟，还最大限度地减少了样品损失和实验变异性。”
在这种表征方法中，研究人员添加了特定抗体（能够结合目标疾病相关蛋白的蛋白质）。如果抗体找到匹配的目标，外泌体会聚集，从而导致可测量的尺寸增加。这种变化可以通过动态光散射（DLS）技术快速检测，这是一种基于光的测量技术。
“我们选择DLS不仅是因为它能快速且无损地测量颗粒大小分布，还因为其对分子相互作用的高灵敏度，”Huo教授补充道，“通过DLS测量的水动力学尺寸变化，可以直接反映抗原-抗体的相互作用。”
化学博士生Hannah Ambrosius密切参与了这项研究，作为她论文的一部分，她很快意识到这种方法的意义远不止加快分离过程。
“鉴于外泌体包含可用于疾病检测（如癌症）的特定生物标志物，必须在进一步分析之前高效分离和纯化外泌体，”Ambrosius表示，“通过这一协议，我们已经转向人体样本，并取得了一些非常有趣的发现，我们期待尽快与研究界分享。”
研究人员测试了这种方法在三种不同类型细胞中的外泌体分离效果：人类胚胎肾细胞、带有绿色荧光蛋白的基因改造细胞以及来自胶质母细胞瘤患者的大脑癌干细胞。在所有三种情况下，该方法均成功分离了外泌体，并可靠地识别了其表面蛋白。
“虽然外泌体研究通常与神经退行性疾病相关，但本项目的初衷是开发一种针对胶质母细胞瘤（GBM）的诊断工具——这是最具侵袭性和治疗抗性的脑肿瘤之一，”Sugaya教授表示，“我们的方法提供了一种快速、非侵入性的方式，通过分析外泌体表面标志物来检测多形性胶质母细胞瘤（GBM），这些标志物反映了肿瘤特异性抗原。”
Sugaya补充说，这项技术是持续努力的一部分，旨在不仅改进诊断，还推动新的治疗方法。
“此诊断平台补充了我们最近开发的一种新型治疗策略：一种基于外泌体的药物递送系统，能够将非核酸类药物直接递送到GBM细胞，”他表示，“这种方法显示出强大的治愈潜力，而我们创建的诊断系统也将成为监测治疗反应和疾病进展的宝贵工具。”
跨两所学院的研究团队一致认为，跨学科合作是取得成果的关键。
“合作使我们能够将生物学见解与技术创新相结合，”Huo教授表示，“这种协同效应帮助我们优化了分离平台的设计和功能。”
Ambrosius表示，作为一名学生研究员，这次合作为她打开了宝贵的视野。
“从研究生的角度来看，我了解到研究领域不仅仅取决于你知道多少，还取决于你认识谁，”她说，“进步离不开团队的努力。”
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