外泌体(exosome)因其潜在的临床应用被广泛关注。良好分离方法与技术的选择是进行外泌体基因组学与蛋白质组学等相关研究的前提。由于外泌体固有的异质性、生物体液的复杂性以及纳米级污染物的存在使得大多数方法很难在保证分离出高纯度、高产率外泌体的同时又能保持外泌体的生物活性与形态完整性。目前来看,外泌体的分离方法主要取决于其大小以及表面特异性的蛋白质。传统的分离方法主要包括基于超速离心的分离、基于大小的分离(超滤、尺寸排阻色谱)、沉淀以及免疫亲和捕获。随着外泌体分离方法的不断改进,近年来如微流体、纳米光刻、电沉积、免疫磁珠以及共价化学等方法与技术的发展对外泌体分离系统的开发和外泌体分离方法的优化起到重要的作用。
2023年1月13日,中国科学技术大学附属第一医院沈佐君教授团队在Frontiers in Bioengineering and Biotechnology杂志上在线发表了题为“Recent developments in isolating methods for exosomes”的综述论文(doi: 10.3389/fbioe.2022.1100892)。该综述总结了外泌体分离方法的研究进展,对近几年来用于外泌体分离方法的原理、优缺点以及应用场景等进行概括与对比,为外泌体分离方法的选择提供参考。中国科学技术大学附属第一医院沈佐君教授、博士后刘榴为共同通讯作者,硕士生高佳慧为第一作者。该成果受到中央高校基本科研业务费专项资金资助。
该综述对用于外泌体分离的传统方法的分离原理、优缺点、纯度、回收率以及应用场景等进行了系统分析和归纳,对近两年用于外泌体分离的新兴方法(主要包括利用集成微流控、免疫学方法以及共价化学捕获外泌体)进行了概括列举,并且对每种方法的原理、优缺点、纯度以及回收率等进行了对比。在如何提高外泌体分离纯度与回收率以及保持外泌体生物活性与形态完整性的方法选择上提出了见解。例如,外泌体在密度和大小方面的特征使得非外泌体的功能性囊泡与外泌体共分离,导致分离出外泌体的纯度下降;高速旋转、过滤膜压力等产生的机械外力可能会影响外泌体生物活性与形态完整性。方法的综合可以取长补短,相辅相成,有效地提高分离出外泌体的纯度和/或产量并保持外泌体的生物活性。对于外泌体分离方法的选择需要考虑多种指标,比如纯度、产量、回收率等,很难说哪种方法是最好的选择,即便是能够集低消耗、自动化、便携化于一体的微流控技术。目前来看,必须基于每个具体的研究需求和应用场景来选择最合适自己研究的分离方法。
图1. 外泌体标志物以及外泌体分离方法与技术
参考文献:
Recent developments in isolating methods for exosomes. Front. Bioeng. Biotechnol. doi: 10.3389/fbioe.2022.1100892.
外泌体资讯网 Front Bioeng. Biotechnol | 中国科学技术大学附属第一医院沈佐君团队:外泌体分离方法的研究进展