发布日期：2017-09-25
近日，麻省理工学院（MIT）和杜克大学（Duke University）的研究人员在《PNAS》上发表文章，他们开发了一种新型设备，能利用声波技术，快速从血液样品中分离外泌体（exosome）。在精准医疗时代，这项技术可能在未来的疾病诊断和治疗中发挥重要作用。
外泌体里含有许多对疾病诊断具有重要作用的分子（图片来源：《The Journal of Cell Biology》）
外泌体是细胞分泌的一种纳米级别的小囊泡，直径约为30至150纳米，它们携带重要的信息，包括蛋白质、miRNA等，帮助细胞之间通信。以前的研究表明，外泌体内容物可以作为诸如癌症，神经变性疾病和肾脏疾病等疾病的标志物。尽管它对疾病诊断非常重要，但现有的外泌体分离方法需要高速离心。它需要使用大型机器，耗费近24小时的时间才能获得，非常不便。而高离心力也可能破坏囊泡。降低样品的质量。
这项研究有望解决这一难题。在论文中，研究人员们提供了一种通过微流体和声学的独特组合从体液样品中捕获外泌体的新颖方法。这种方法分离得到的外泌体，基本上不改变其生物或物理特征，为开发评估人类健康以及疾病诊断和进展提供了有吸引力的新方法。
他们开发的原始声学分选装置由两个倾斜的声学换能器和一个微流体通道组成。当这些传感器产生的声波相互碰撞时，它们形成产生一系列压力节点的驻波。它原本被用于分选细胞——每当细胞或颗粒流过通道并遇到一个节点时，压力会将细胞引导离开中心一点点。细胞移动的距离取决于大小和其他属性（如可压缩性），这样，在到达通道末尾时，不同大小和性质的细胞就能够被分离开来。
利用超声进行外泌体分离（图片来源：杜克大学）
为了分离外泌体，研究人员用两个这样的单元串联构建了一个装置。首先，使用声波从血液样品中除去细胞和血小板。一旦细胞和血小板被去除，样品进入第二个微流体单元，然后使用较高频率的声波将外泌体与稍大的细胞外囊泡分开。
本研究的负责人之一Ming Dao博士（图片来源：MIT）
这项工作的通讯作者之一，麻省理工学院材料科学与工程系科学家Ming Dao博士说：“声波更温和。而且在分离时，这些囊泡受处理的时间只有1秒钟或更短。这是一个很大的优势。”使用该设备，处理100微升未稀释血液样本只需要不到25分钟。
研究人员们表示，这种新技术为研究“液体活检”增添一个新的维度，并促进细胞外囊泡的临床应用，以了解难以进入的器官（例如人类怀孕期间的胎盘）的生理和健康。“这种新技术可以解决当前外泌体分离技术的缺点，如周期长，一致性差，产量低，污染以及完整性受损等。我们想要把提取高质量的外泌体的过程简化为按一个按钮就在10分钟内获得所需样品一样简单。”研究人员们说。
外泌体研究是多个生物医学领域的热点方向，这个技术为我们提供了另一个了解疾病的手段，也将使未来的精准医学更加便捷。
参考资料
[1] Blood testing via sound waves may replace some tissue biopsies
[2] Isolation of exosomes from whole blood by integrating acoustics and microfluidics (PNAS)
来源：药明康德（微信号 WuXiAppTecChina）
