發(fā)布日期：2017-09-25
近日，麻省理工學院（MIT）和杜克大學（Duke University）的研究人員在《PNAS》上發(fā)表文章，他們開發(fā)了一種新型設(shè)備，能利用聲波技術(shù)，快速從血液樣品中分離外泌體（exosome）。在精準醫(yī)療時代，這項技術(shù)可能在未來的疾病診斷和治療中發(fā)揮重要作用。
外泌體里含有許多對疾病診斷具有重要作用的分子（圖片來源：《The Journal of Cell Biology》）
外泌體是細胞分泌的一種納米級別的小囊泡，直徑約為30至150納米，它們攜帶重要的信息，包括蛋白質(zhì)、miRNA等，幫助細胞之間通信。以前的研究表明，外泌體內(nèi)容物可以作為諸如癌癥，神經(jīng)變性疾病和腎臟疾病等疾病的標志物。盡管它對疾病診斷非常重要，但現(xiàn)有的外泌體分離方法需要高速離心。它需要使用大型機器，耗費近24小時的時間才能獲得，非常不便。而高離心力也可能破壞囊泡。降低樣品的質(zhì)量。
這項研究有望解決這一難題。在論文中，研究人員們提供了一種通過微流體和聲學的獨特組合從體液樣品中捕獲外泌體的新穎方法。這種方法分離得到的外泌體，基本上不改變其生物或物理特征，為開發(fā)評估人類健康以及疾病診斷和進展提供了有吸引力的新方法。
他們開發(fā)的原始聲學分選裝置由兩個傾斜的聲學換能器和一個微流體通道組成。當這些傳感器產(chǎn)生的聲波相互碰撞時，它們形成產(chǎn)生一系列壓力節(jié)點的駐波。它原本被用于分選細胞——每當細胞或顆粒流過通道并遇到一個節(jié)點時，壓力會將細胞引導離開中心一點點。細胞移動的距離取決于大小和其他屬性（如可壓縮性），這樣，在到達通道末尾時，不同大小和性質(zhì)的細胞就能夠被分離開來。
利用超聲進行外泌體分離（圖片來源：杜克大學）
為了分離外泌體，研究人員用兩個這樣的單元串聯(lián)構(gòu)建了一個裝置。首先，使用聲波從血液樣品中除去細胞和血小板。一旦細胞和血小板被去除，樣品進入第二個微流體單元，然后使用較高頻率的聲波將外泌體與稍大的細胞外囊泡分開。
本研究的負責人之一Ming Dao博士（圖片來源：MIT）
這項工作的通訊作者之一，麻省理工學院材料科學與工程系科學家Ming Dao博士說：“聲波更溫和。而且在分離時，這些囊泡受處理的時間只有1秒鐘或更短。這是一個很大的優(yōu)勢。”使用該設(shè)備，處理100微升未稀釋血液樣本只需要不到25分鐘。
研究人員們表示，這種新技術(shù)為研究“液體活檢”增添一個新的維度，并促進細胞外囊泡的臨床應用，以了解難以進入的器官（例如人類懷孕期間的胎盤）的生理和健康。“這種新技術(shù)可以解決當前外泌體分離技術(shù)的缺點，如周期長，一致性差，產(chǎn)量低，污染以及完整性受損等。我們想要把提取高質(zhì)量的外泌體的過程簡化為按一個按鈕就在10分鐘內(nèi)獲得所需樣品一樣簡單。”研究人員們說。
外泌體研究是多個生物醫(yī)學領(lǐng)域的熱點方向，這個技術(shù)為我們提供了另一個了解疾病的手段，也將使未來的精準醫(yī)學更加便捷。
參考資料
[1] Blood testing via sound waves may replace some tissue biopsies
[2] Isolation of exosomes from whole blood by integrating acoustics and microfluidics (PNAS)
來源：藥明康德（微信號 WuXiAppTecChina）
