温州医科大学 Nature Method：通过超快速分离系统（EXODUS）检测外泌体
基于液体活检的诊断策略是临床诊断技术的重要发展方向，全球市场对相关技术具有迫切需求。外泌体广泛存在于各种体液中，是十分理想的液体活检材料，也是近些年液体活检研究研发的重点领域。但是，目前如何快速高效精准的分离纯化外泌体依旧是一个巨大的挑战，这限制了外泌体作为诊断标志物的临床应用。针对这一问题，温州医科大学刘飞研究员与美国哈佛医学院Luke P. Lee研究员领导的研究组合作研发了检测外泌体的超快速分离系统（EXODUS）。相关论文近期发表于Nature Method（《自然-方法学》）杂志上。
外泌体是一类特殊的细胞外囊泡（EVs），大多数细胞分泌的外泌体直径为30-150nm。它们能够充当细胞间通讯的介质。由于外泌体的生物发生，它们的内容物能够反映来源母细胞的细胞内组成。最近，外泌体已经成为肿瘤液体活检和神经系统疾病诊断中极具前景的生物标志物。体细胞来源的外泌体携带的分子货物（例如，微小RNA，信使RNA和蛋白质）可以反映疾病状况，并能够作为疾病早期诊断和治疗效果的重要生物标志物。
外泌体分离的主要挑战之一是消除纳米级污染物，包括干扰外泌体标志物解析的游离核酸和脂蛋白。超速离心是目前分离外泌体的主要技术。尽管如此，它仍难以符合临床应用所需的标准，主要是由于该方法得到的外泌体纯度不足，产量较低，完整性欠佳且分离纯化操作耗时长。其他方法，例如基于聚乙二醇（PEG）的沉淀，磷脂酰丝氨酸亲和捕获，尺寸排阻色谱法和膜亲和捕获，近年来已经出现在特定的应用中，但是仅适用于特定场景。近来，非对称流场-流分离方法已被用于从细胞和肿瘤培养基中高分辨率地分选EV亚群，但其通量受到繁琐的样品制备程序的影响。单一分析耗时的过程也限制了其广泛的应用。因此，目前亟需开发创新技术以提高外泌体分离纯化的效率，纯度，产量，速度和耐用性。基于超滤的技术提供了潜在的有前途的替代方法，但它们也有缺点。在切向流过滤中，使进料流平行于多孔膜流动，以避免堵塞。然而，尽管已实现使用切向流过滤从大量条件细胞培养基中浓缩外泌体，但受制于其一次性模块的成本高，高剪切应力，难以处理小体积样品等因素而难以应用于临床分析。
刘飞研究员及其同事提出了一种新的超滤策略，以实现无阻塞和超快速纯化外泌体的方法，该策略克服了其他方法的局限性。作者将双耦合谐波振荡引入到双膜滤波器配置中以产生横波。纳米孔膜和滤筒的振荡通过声控流极大地抑制了结垢效应，避免了流速的下降。从而提高了外泌体分离纯化的处理速度、产量和纯度。基于这种机制，作者建立了EXODUS的快速方法（通过超快速分离纯化系统检测外泌体 EXOsomeDetection via the Ultrafast-isolation System），该方法由低成本的一次性隔离装置和工作站组成。工作站使EXODUS自动化，从而简化了操作，并具有出色的稳定性和可重复性。
为了确认EXODUS的功效及其相对于现有方法的优势，作者进一步根据“ MISEV2018”指南和EV-TRACK知识库对尿液样本进行了分析。而且，作者还将EXODUS应用扩展到包括血浆，唾液，培养基和眼泪在内的各种体液。通过处理113位泌尿癌患者和对照组参与者的尿液样本，然后进行转录谱分析的RNA测序（RNA-seq），证明了EXODUS的性能。与用于尿液样品制备的现有方法相比，EXODUS具有更快的速度，产量和纯度；它对标本体积没有过多限制，能够以无创且经济的方式同时进行外泌体分离纯化。
刘飞博士主要围绕外泌体临床转化中所面临特异性标志物的关键科学问题和高灵敏集成检测技术的关键挑战，进行了长期系统性的应用基础研究。开发了多种外泌体分离纯化检测平台，并且证明了外泌体膜蛋白Ephrin type-A receptor 2 (EphA2)在胰腺癌早期诊断中的关键作用;其研究受到了多项国际国内项目的支持。目前已在国际专业学术期刊发表20余篇论文, ESI高引论文4篇, H指数为17；其中一作/共同一作SCI论文15篇，包括Nature Biomedical Engineering、Advanced Materials、ACS Nano、Advanced Functional Materials等。已申报专利13项，其中韩国7项（已授权），国际专利2项（已公开）和中国专利2项。
更多转化相关项目介绍详见：http://kjzh.zjwjw.gov.cn/unpatented/detail?id=1035353333658812416
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