外泌體早發(fā)現(xiàn)于體外培養(yǎng)的綿羊紅細(xì)胞上清液中,是細(xì)胞主動分泌,大小較為均一,直徑為30~100納米,密度1.10~1.18 g/ml的囊泡樣小體。隨著分子技術(shù)的不斷發(fā)展,生物學(xué)界對外泌體的探索日趨深入。2013年,三位國外科學(xué)家因在細(xì)胞膜轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制的研究上取得關(guān)鍵性突破,被授予諾貝爾生理學(xué)或醫(yī)學(xué)獎。由此,外泌體的研究達(dá)到了一個的高度。
而近年來,越來越多的證據(jù)顯示出外泌體對臨床治療的重要價值。外泌體是細(xì)胞間信使,通過其數(shù)量和生物化學(xué)組成的變化,可為進(jìn)一步的臨床診斷提供有力的證據(jù)。它攜帶多種蛋白質(zhì)和miRNA,參與細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)、細(xì)胞遷移、血管新生和腫瘤細(xì)胞生長等過程,并且有可能成為藥物的天然載體,應(yīng)用于腫瘤檢測或臨床治療。
但目前國內(nèi)在外泌體研究方面的經(jīng)驗(yàn)十分有限,無論是離心法、過濾離心還是免疫磁珠法,都無法同時外泌體的含量、純度以及生物活性。這首先就制約了外泌體樣本的制取,進(jìn)而對后續(xù)的表征造成困難。而測量技術(shù)的局限性也極大地阻礙了外泌體在這些領(lǐng)域的研究進(jìn)展。
為了與水平接軌,同時推動中國醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展,使更多中國患者獲得康復(fù)良機(jī),廣州某三級甲等醫(yī)院抓住國內(nèi)外泌體研究的先機(jī),于今年啟動了針對骨髓瘤的外泌體表征工作。但是首先,他們在研究設(shè)備的選擇上犯了難。
在當(dāng)前中國市場主流的外泌體表征方法中,研究人員的選擇一般有電子顯微鏡、流式細(xì)胞儀和動態(tài)光散射技術(shù)。但電子顯微鏡一次只能觀測數(shù)量有限的顆粒,在代表性上存在嚴(yán)重不足,同時,由于電子顯微鏡的樣本制備過程比較復(fù)雜,因此很容易造成樣本的形態(tài)、狀態(tài)發(fā)生改變;流式細(xì)胞儀目前*的測量顆粒粒徑下限為300nm左右,大大超過了外泌體的粒徑上限;而動態(tài)光散射技術(shù)不適合多分散的復(fù)雜外泌體樣本的測量,且無法得出樣品中外泌體的濃度。
后來,經(jīng)過對上*的研究設(shè)備進(jìn)行慎重分析和比對,該醫(yī)院開始留意英國馬爾文儀器有限公司(以下簡稱“馬爾文")的產(chǎn)品。作為材料和生物物理表征領(lǐng)域的企業(yè),馬爾文為眾多客戶提供高性能的粒度表征解決方案,在業(yè)界享有盛譽(yù)。特別是其采用了一代納米顆粒跟蹤分析技術(shù)(馬爾文技術(shù),以下簡稱NTA)的NanoSight產(chǎn)品系列,可以直接并實(shí)時觀測納米顆粒,通過光學(xué)顯微鏡收集納米顆粒的散射光信號,拍攝其在溶液中做布朗運(yùn)動的影像,再對每個顆粒的布朗運(yùn)動進(jìn)行追蹤和分析,從而計(jì)算出納米顆粒的流體力學(xué)半徑和濃度。這一新穎的納米顆粒表征方法立即吸引了該家醫(yī)院。果然,馬爾文沒有讓他們失望。
完善功能響應(yīng)客戶需求
從接洽到接受NTA技術(shù),僅在短短的3個月內(nèi)該醫(yī)院就決定采用馬爾文NanoSight系列型號的產(chǎn)品——NS 300納米顆粒跟蹤分析儀(以下簡稱“NS 300")。對此次合作,馬爾文NanoSight產(chǎn)品梅潔表示:“說服客戶的不是我們的,而是馬爾文的產(chǎn)品本身。"
在為該醫(yī)院提供詳細(xì)的設(shè)備培訓(xùn)后,馬爾文NS 300便馬上投入到了研究使用中。很快,它憑借的性能和方便快捷的操作獲得了客戶研究團(tuán)隊(duì)的普遍認(rèn)可。
的質(zhì)控作用
外泌體的提取一直以來都是橫亙在所有相關(guān)研究者面前的一道難題。生物細(xì)胞中的囊泡種類繁多,怎樣證明提取的顆粒一定就是外泌體呢?電子顯微鏡在鑒定一定數(shù)量的顆粒屬性方面固然有效,但如前所述,電子顯微鏡不適合對顆粒進(jìn)行快速分析,而動態(tài)光散射技術(shù)又只能對分布相對均一的樣本顆粒進(jìn)行檢測,并且不具備熒光功能。
配備了NTA檢測技術(shù)的馬爾文NS 300在這時便體現(xiàn)出強(qiáng)大的功能:它能夠進(jìn)行嚴(yán)格的質(zhì)控,通過對觀察到的所有顆粒進(jìn)行分析和計(jì)算,*時間給出樣本粒度的詳細(xì)分布和濃度的具體信息。同時,研究人員還可以利用熒光標(biāo)定重點(diǎn)的特定外泌體顆粒,從四種不同波長——405nm、 488nm、 532nm和635nm——的激光器中選擇一款,搭配相應(yīng)的濾光片,從而實(shí)現(xiàn)對熒光樣品的測量,再由NTA技術(shù)對其進(jìn)行單獨(dú)檢測,免受復(fù)雜樣本(如血清、尿液等)環(huán)境的影響。對復(fù)雜樣品的分辨能力對于像外泌體這樣的研究對象來說至關(guān)重要。
尤為關(guān)鍵的是,由于NTA的工作原理是通過將一束能量集中的激光穿過玻璃棱鏡對樣品(懸浮顆粒的溶液)進(jìn)行照射,配以玻璃表面鍍鉻使背景信號小化,可讓研究人員通過顯微鏡直接觀察到納米顆粒在溶液中的布朗運(yùn)動,并拍攝影像,對每個顆粒的布朗運(yùn)動進(jìn)行追蹤和分析,快速地計(jì)算出樣本中納米顆粒的流體力學(xué)半徑和濃度。相對于其他傳統(tǒng)技術(shù),NTA能對懸浮液中粒徑范圍為10nm-2000nm的顆粒進(jìn)行表征,并且兼具*的分辨率,對于粒度較為接近的顆粒仍然可以分析,特別適用于外泌體、蛋白質(zhì)聚集、藥物傳輸、納米顆粒毒理、病毒和疫苗等復(fù)雜體系的相關(guān)研究。
另外,馬爾文NanoSight還可以測定顆粒的數(shù)量,指示樣本溶液中的單位體積顆粒濃度和顆粒數(shù)量,進(jìn)行以量為基準(zhǔn)的粒徑測試和分布測試。對于客戶可能存在的樣本量不足的研究情況,馬爾文NS 300也能通過支持低濃度測試(低可達(dá)到300微升)幫助實(shí)現(xiàn)既定監(jiān)測目標(biāo);而同樣的條件,傳統(tǒng)電子顯微鏡很難實(shí)現(xiàn)有效的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析。
操作簡便、工作效率高
通常,大型儀器(如流式細(xì)胞儀)在使用前都需要進(jìn)行復(fù)雜的預(yù)熱和校準(zhǔn)準(zhǔn)備。馬爾文NS 300則無需這樣做,它只要連上電源就能直接使用。并且由于NTA技術(shù)采用的是斯托克斯-愛因斯坦方程的計(jì)算,所提供的是一個無關(guān)質(zhì)量、折光度和顆粒材料的流體力學(xué)直徑,因此儀器可跳過繁瑣的校準(zhǔn)直接進(jìn)入研究分析,為工作人員節(jié)省研究前的時間。
作為一種集成程度和自動化程度都非常高的儀器,馬爾文NS 300除了將軟硬件設(shè)備、攝像頭和顯微鏡等集于一體,還整合了顆粒檢測功能與納米顆粒分析技術(shù),為納米顆粒表征提供易于使用的可重復(fù)平臺。40cm x 25cm的設(shè)備主機(jī)集成了超高靈敏度科研級sCMOS光電傳感器、溫控單元和一個具有四種可選波長的激光。樣品池和激光模塊也能輕易的拆卸和組裝,便于移動、清潔,適合高通量檢測。強(qiáng)大的軟件分析能力讓馬爾文NS 300在極短的時間內(nèi)就能繪制出粒徑—對應(yīng)數(shù)量分布強(qiáng)度—顆粒散射光強(qiáng)的三維圖譜,并得出與各種粒徑顆粒有關(guān)的信息。這樣不僅減少了人為操作失誤的概率,更大大提高了研究人員的工作效率。
據(jù)該客戶介紹,在使用馬爾文儀器NS 300之前,原本使用流式細(xì)胞儀做4個實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目,可能要花一個下午的時間,而現(xiàn)在用馬爾文NS 300,一個小時就能輕松搞定,且分析結(jié)果、可靠。對他們來說,這不光節(jié)約了的時間,加速推進(jìn)整個科研進(jìn)程,還為醫(yī)院節(jié)省了寶貴的人力成本。
“市面上常見的表征儀器往往只具有單一的功能,無法滿足我們的要求,之所以后選擇馬爾文NS 300也正是考慮到它在功能上的完善??梢哉f,到目前為止,NS 300給我們提供了很大的幫助。"該醫(yī)院血液科某唐姓醫(yī)生表示。
增值服務(wù)保障產(chǎn)品*狀態(tài)
作為顆粒物表征技術(shù)的市場,馬爾文不斷把行業(yè)中的*技術(shù)帶到中國,讓客戶買到的不只是一個硬件,而是一整套解決方案。除了技術(shù)創(chuàng)新,馬爾文也一貫注重客戶服務(wù),其技術(shù)團(tuán)隊(duì)人數(shù)是銷售團(tuán)隊(duì)的3倍,涵蓋了學(xué)術(shù)級、應(yīng)用和服務(wù)工程師等,他們會參與客戶的研究工作,深入了解客戶需求,為其提升產(chǎn)品價值。
在此次合作中,除了高品質(zhì)的產(chǎn)品,馬爾文所提供的的應(yīng)用支持,也是該醫(yī)院選擇馬爾文的關(guān)鍵原因。在設(shè)備采購的溝通階段,馬爾文就為客戶提供了細(xì)致的產(chǎn)品咨詢,幫助他們根據(jù)具體的研究需要采購設(shè)備。而在開始使用階段,馬爾文也安排了的指導(dǎo)培訓(xùn),并針對客戶的實(shí)驗(yàn)應(yīng)用環(huán)境給出許多建議,幫助客戶迅速熟悉設(shè)備,滿足特定實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)的需求,更快、更好、更有針對性地獲得技術(shù)表征結(jié)果。
在售后階段,馬爾文的工程師們也為該醫(yī)院提供了的維修和維護(hù)服務(wù),快速響應(yīng)他們的要求,幫助他們診斷并解決設(shè)備在使用過程中遇到的問題,確保儀器始終處在*的工作狀態(tài),提升客戶滿意度。
總結(jié)與展望
在馬爾文NS 300的幫助下,該醫(yī)院的外泌體研究表征上目前已取得了初步進(jìn)展,以有力的證據(jù)驗(yàn)證了正常組織細(xì)胞和腫瘤組織細(xì)胞在外泌體粒徑及粒徑分布濃度上的差異。目前,更多實(shí)驗(yàn)還在進(jìn)行過程中,相信有馬爾文NS 300的鼎力支持,不久的將來會有更多科研進(jìn)展呈現(xiàn)。
雖然外泌體作為生物標(biāo)志物的研究在國內(nèi)尚處于起步階段,但它在臨床治療領(lǐng)域已顯現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿?。在臨床診斷中,簡單快速地在復(fù)雜生物背景下測量外泌體濃度、粒徑是*要求,目前存在的方法都無法地解決這一問題。NTA作為一項(xiàng)的測量技術(shù),具有實(shí)時觀測和熒光測量功能,能夠以較高的分辨率,地測量顆粒濃度,從而為外泌體大小和濃度研究提供新的思路。而隨著越來越多科研機(jī)構(gòu)與研究項(xiàng)目成果的進(jìn)一步披露,以馬爾文NanoSight為代表的新一代NTA技術(shù)將會為推進(jìn)外泌體研究乃至人類健康事業(yè)的發(fā)展做出更大貢獻(xiàn)。