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肿瘤衍生的细胞外囊泡的的免疫捕获及多模态分析

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发表于 2019-8-21 22:50:20 | 显示全部楼层 |阅读模式
Lab on a Chip:肿瘤衍生的细胞外囊泡的的免疫捕获及多模态分析

细胞外囊泡(EV)可以说是癌症诊断中的新生力量。细胞外囊泡属于膜结合的颗粒,在体内由各种细胞均可分泌,并参与细胞间通讯。分析EV中的生物标志物很有价值,因为EV中包含大量关于其组织来源的信息。最近,来自荷兰特温特大学的研究人员与瓦赫宁根大学的研究人员合作,开发了一种多模态分析平台,用于特异性捕获肿瘤来源的细胞外囊泡(Tumor-derived extracellular vesicles,tdEVs)。
肿瘤来源的细胞外囊泡(tdEV)可用于肿瘤诊疗的有希望的血液生物标志物。然而,血液是一种高度复杂的液体,在与tdEVs(30 nm-1μm)相同大小范围相近的区域里杂质很多,阻碍了对tdEV的精准分析。在这项研究里,研究人员报告了一种新的多模态分析平台,用于在抗体功能化不锈钢基板上特异性捕获tdEV,然后使用SEM、拉曼光谱和AFM进行分析,在单个EV级别上进行尺寸分布以及化学指纹分析。研究人员将抗-EpCAM(上皮细胞粘附分子)的抗体共价附着在不锈钢基底上之后,然后将源自前列腺癌细胞系LnCAP分泌的EV样品灌输至该不锈钢基底组装的微流体装置中用于免疫捕获tdEV。
tdEVs在抗体功能化的不锈钢基底上进行多模态分析(图)。在用感兴趣的抗体(这里是针对tdEVs的抗-EpCAM抗体)功能化的不锈钢基底上选择性捕获后,使用拉曼光谱、SEM和AFM连续对EV进行成像,并从这些不同成像模式收集的信息最终获得全面的图像。


非侵入性诊断方式

例如在转移性肿瘤患者的血液中,肿瘤来源的细胞外囊泡(tdEVs)的浓度与其生存期具有相关性。因此,只需计算血液中的tdEV浓度,就可以监测患者的病情状态并调整治疗策略。与传统的成像技术相比,如磁共振成像MRI无法检测体积较小肿瘤,这种基于EV的新方法具有明显的优势。对于EV分析,仅需要血液样本,并且这种液体活检的侵入性要小得多。

然而,在tdEVs可以可靠地用于临床之前,需要对它们进行更详细的研究,这是一个重大的挑战,因为:1)它们的体积非常小,2)血液中的大量其他杂质颗粒具有相似的粒径。换句话说,需要高度灵敏和特定的方法来检测tdEV。

多参数表征

瓦赫宁根大学与其他机构合作,开发了一种可靠的分离tdEV的平台,随后使用该平台对EV单独进行多参数表征。通过扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱和原子力显微镜(AFM)获得有关单个粒子的综合信息。在化学修饰的基底上,tdEV被特异性捕获,并通过SEM证实。 通过AFM获得了关于其形态的更高分辨率的3D信息。

最值得注意的是,通过拉曼光谱法揭示了单个颗粒的化学组成。在机器学习的帮助下,该团队能够使用这种化学检测技术来识别tdEV独有的化学指纹。通过对粒子的单独研究,该团队能够验证生物标记物的来源,并通过各种仪器测得的结果进行证实。通俗的讲,如果发现它看起来像tdEV,感觉像tdEV并且闻起来也像tdEV,那么它必须是tdEV。

Cancer-ID计划

该研究是Cancer-ID计划的一部分,该计划由荷兰科学研究组织(NWO)共同资助。该研究结果已发表在最新一期的Lab on a Chip杂志上,并被选为封面文章。Cancer-ID计划的目的是通过揭示细胞外囊泡的身份(Cancer-ID)来开发用于监测癌症治疗效果的新技术。通过开发和验证新的技术平台,对癌症相关EV进行检测和详细分子表征。对从体液中分离EV过程进行优化,从而实现EV或其亚群的光学、机械、生物化学表征。这将促进宏观和微流体装置的开发,建立单个EV的细胞起源,并提取相关信息。这些平台将通过有效监测疾病发展和治疗效果来实现个性化医疗,提高医疗保健效率并降低成本,从而最终提高患者的生活质量。

参考文献:
  • Beekman P, Enciso-Martinez A, Rho HS, Pujari SP, Lenferink A, Zuilhof H, Terstappen LWMM, Otto C, Le Gac S. (2019) Immuno-capture of extracellular vesicles for individual multi-modal characterization using AFM, SEM and Raman spectroscopy. Lab Chip 19(15):2526-2536.
  • https://www.utwente.nl/en/news/!/2019/8/363052/multi-modal-analysis-platform-for-capturing-tumor-derived-extracellular-vesicles
  • https://www.utwente.nl/en/tnw/cancer-id/

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