前不久,為了應對細胞外囊泡(EV)領域快速發展的挑戰和機遇,逐步完善和統一EV的定義、制備、表征以及功能研究分析等的行業觀點和準則,國際細胞外囊泡學會(ISEV)發布了最新的《MISEV》(細胞外囊泡研究的最少信息指南)。MISEV2023匯編了來自ISEV專家組和全球1051名研究人員的反饋,為研究學者提供了最新的研究方法和指導原則,推動EVs和外泌體領域更快更嚴謹地發展。
作為正交方法驗證光學表征技術
正交實驗方法是研究多因素多水平試驗的一種常用設計方法,也就是當確定關鍵質量屬性(CQA)的參數時,推薦采用兩種或兩種以上不同原理的方法檢測同一指標。由于許多EV表征方法不是特定適用于EV的,或者無法檢測所有的EV,而檢測同一表征參數的正交方法(不止一種原理的方法)不太可能具有相同的偏差,因此使用多種不同原理的表征方法對EV 樣本進行分析,互為正交,互相驗證,可以更加確保發表的EV數據的可靠性和可重復性。
MISEV2023第一次將RPS技術作為與基于流式的方法(包括基于微珠的流式和單EV流式)和基于顯微鏡的方法(包括原子力顯微鏡、電鏡、DLS、NTA、超分辨顯微鏡等)并列推薦的常用EV顆粒表征方法。RPS方法作為電學原理的技術,也是常用EV粒徑和濃度表征中僅有一個“非光學"原理的檢測手段,可以很好地同其他光學原理方法(如電鏡、NTA、原子力顯微鏡、納米流式等)形成正交,彼此驗證,從而保障和體現數據地嚴謹性。NanoCoulter作為RPS設備中的優秀者,已在多家外泌體企事業單位、藥品監管機構和國家計量單位中進行過全面驗證,并得到大家的可信賴數據(粒徑、濃度檢測精確度CV%< 5%,準確度回收率< ±3%,n≧ 10)。
較寬的粒徑LOD范圍,適用于各種EVs
并且,每一份樣本檢測報告均出具LOD范圍內的粒徑分布直方圖,同時也展示樣本的平均粒徑、集中粒徑、中位粒徑以及寬度系數 (Span) 等綜合統計指標。
極寬的濃度LOD區間,三個數量級的線性相關
MISEV2023建議在發表或公布某個樣本的濃度數據時,同時附上濃度定量所采用的檢測方法,以及該方法在包含所示樣本濃度的某個濃度區間中,連續稀釋樣本的濃度線性關系數據。這一方面,NanoCouler憑借先進的絕對定量原理,以及精確的濃度檢測穩定性,一經推出市場便獲得廣大用戶的青睞。NanoCouler的濃度LOD(檢測限)為5x107- 2x1011 particles/mL,同時即使是濃度的LOQ(定量限,R2> 0.999)都可以在跨三個數量級(108- 1010 particles/mL,如下圖)范圍中保持良好的線性相關。
建議必要的樣本檢測前處理程序
粒徑檢測的高靈敏度(單顆粒粒徑)和高分辨率(< 1 nm) 是RPS技術的明顯優勢。而與此同時由于納米孔芯片的設置,存在較大顆粒的復雜樣本(如未經純化的細胞培養上清)也就很容易發生堵塞,因此MISEV建議使用離心或過濾等分析前步驟來去除較大顆粒,同時延長納米孔壽命。同時應明確說明任何分析前處理程序,以便這些方法更合理地同正交方法進行比較。根據參考文獻,推薦用戶采用以下超離或超濾步驟:
【超速離心法 (UC)】
方法一:取100-150 mL新鮮或解凍的細胞懸液或尿液,使用超速離心機固定角度轉子(k-factor 131,最大加速和最大減速),或4 mL血漿樣本(k-factor 131,最大加速和最大減速)在4°C下以120,000 g離心2 h。在第一次離心后,用PBS重懸EV顆粒,隨后在4°C繼續以120,000 g在同一管中進行第二次離心2 h。除去上清液后,將EV樣本收集重懸于100 µL PBS中 [2]。(也建議預先將細胞培養基樣本以2000 g離心兩次,每次10 min,用以去除細胞或較大的細胞碎片,之后用0.45 µm的濾膜過濾后再進行超離提純,效果更佳)
方法二:分離細胞系EV時,當貼壁細胞融合度達70%以上時,收集細胞培養基。2000 g離心10 min,去除細胞和較大碎片。將樣本10,000 g離心1 h,之后經0.45 µm的濾膜過濾,再100,000 g離心1.5 h后,將EV樣本收集重懸于100 µL PBS中 [3]。
【體積排阻色譜 (SEC) 與超濾】
空白緩沖液對照為設備標準操作流程
MISEV2023在NTA和RPS技術要求中均提出建議“將空白緩沖液的對照納入檢測流程,來識別檢測背景"。而NanoCoulter恰恰在設計之初就在每個單次樣本的檢測前,在程序的標準操作流程中設置了空白緩沖液(或稀釋液)的對照(如下圖紅框),即每一次檢測待測樣本前,程序上必須先以空白緩沖液上樣檢測,并確認檢測電信號基線以及排除潛在的殘余雜質風險。并且,瑞芯智造團隊在設備標配緩沖液中加入微量表面活性劑(不影響囊泡),從而幫助顆粒樣本的分散。空白對照的設置,幫助用戶嚴謹實驗,確定空白背景是否存在干擾的同時,亦增加了芯片耗材的利用頻次,極大程度地可重復使用,降低檢測成本。
經Triton X-100處理,EV顆粒數目明顯下降,該樣品純度= (1-破膜后/破膜前) *100% = 87.2%。
不斷創新優化的設備功能
NanoCoulter系列納米庫爾特單顆粒分析設備問世之后,也在不斷汲取客戶建議反饋的同時,進行著持續地軟硬件革新與完善。目前軟件已升級至v3.2版本(產品說明詳細展示了設備及軟件細節),且將會繼續保持以季度為單位的軟件更新頻率,并承諾向廣大用戶提供免費升級與技術支持服務,助力細胞外囊泡等納米顆粒領域的研究不斷發展。
1、Welsh JA, Goberdhan DCI, O'Driscoll L, et al. Minimal information for studies of extracellular vesicles (MISEV2023): From basic to advanced approaches. J Extracell Vesicles. 2024;13(2)
2、Dong L, Zieren RC, Horie K, et al. Comprehensive evaluation of methods for small extracellular vesicles separation from human plasma, urine and cell culture medium. J Extracell Vesicles. 2020;10(2)
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