本文深入探討了外泌體(Exosomes)研究領域中樣本制備的關鍵挑戰。重點解析Millipore Amicon® Ultra系列超濾離心管基于分子量截留(MWCO)原理的工作機制,詳細對比其與傳統超速離心法、聚合物沉淀法在外泌體回收率、純度、生物活性保留及操作時長等方面的性能差異。文章結合具體實驗數據,闡述了其在從細胞上清液和復雜生物體液(如血漿、尿液)中高效富集外泌體的標準化方案,并探討其對下游功能學研究和生物標志物發現的重大意義。
外泌體作為直徑在30-150納米的細胞外囊泡,攜帶了豐富的蛋白質、核酸(如miRNA, lncRNA)和脂質分子,在細胞間通訊、疾病診斷和治療中展現出巨大潛力。然而,由于其尺寸微小、異質性高且存在于成分復雜的生物體液中,如何高效、高純度地分離外泌體已成為該領域研究的首要瓶頸。傳統的金標準方法——超速離心(Ultracentrifugation, UC)耗時漫長(通常超過6小時),設備要求高,且高速剪切力可能損害外泌體的完整性和功能性。聚合物沉淀法(如PEG)雖操作簡單,但會引入大量雜蛋白,嚴重影響下游的蛋白質組學或測序分析。
Millipore Amicon® Ultra超濾離心管為解決這一難題提供了強有力的技術方案。其核心在于采用Ultracel®再生纖維素膜,該膜具有精確的分子量截留值(例如100 kDa),通過相對低速的離心力(約4000×g)驅動,允許溶液中的小分子物質(如蛋白質、鹽離子)、水分和代謝廢物穿過膜孔,而將大于截留分子量的目標外泌體有效地截留并濃縮在樣本池中。
性能優勢深度分析:
高回收率與純度: 研究表明,相較于超速離心,Amicon® Ultra超濾法能夠回收更多數量的外泌體,且通過納米顆粒跟蹤分析(NTA)和透射電鏡(TEM)驗證,其制備的外泌體形態完整、粒徑分布均一。通過BCA蛋白定量檢測發現,其樣本的蛋白雜質含量遠低于聚合物沉淀法,為后續的Western Blot、質譜分析提供了更潔凈的樣本。
生物活性保留: 溫和的離心條件最大限度地減少了對外泌體膜結構的物理損傷,保證了其表面抗原的完整性。功能實驗證明,經Amicon®富集的外泌體更容易被受體細胞內化,并能更好地保留其調控靶細胞生物學行為的能力。
操作迅捷與高通量兼容性: 整個富集過程可在1小時內完成,極大地提升了實驗效率。同時,該方法可與多種上游樣本類型兼容,并且易于進行多個樣本的平行處理,非常適合臨床大隊列樣本的高通量篩查。
標準化工作流程建議:
對于細胞上清液,建議先進行低速離心(2000×g)去除死細胞和細胞碎片,再通過0.22 μm濾膜去除大顆粒污染物,最后使用Amicon® Ultra(100 kDa MWCO)進行濃縮。對于血漿樣本,需先進行差速離心以去除血小板和可溶性大蛋白,再進行超濾富集。
結論:
Millipore Amicon® Ultra超濾離心管憑借其精確的分離原理、高效的富集能力和出色的兼容性,為外泌體研究提供了一個可靠、快速且可標準化的樣本前處理工具,有力地推動了外泌體基礎研究與臨床轉化應用的進程。
關鍵詞: 外泌體分離、超濾離心、分子量截留、樣本制備、生物標志物