NTA奈米粒子追蹤技術在Exosome胞泌體研究之應用

Exosome Characterization by Nanoparticle Tracking Analysis

近來研究已發現胞泌體 (exosome or extracellular vesicles)與癌症轉移、病程、診斷與治療非常有關,這使得胞泌體研究成為熱門的新興研究領域。由於胞泌體的尺寸大約30-100nm,流式細胞儀在檢測胞泌體上力有未逮,奈米粒子追蹤分析技術 (Nanoparticle Tracking Analysis, NTA)成為胞泌體研究的必備工具。以下簡述NTA的原理及在胞泌體的應用:



 

原理:
        將含有奈米粒子的溶液,如胞泌體萃取液,注入樣品室中,以雷射光照射、以顯微鏡觀察之(如圖一),奈米顆粒因而產生光散射,在顯微鏡下呈現一顆顆的光點。這些粒子在溶液中會產生不規則的布朗運動,越小的粒子移動速率越快,反之亦然,符合Stoke-Einstein方程式。因此,使用軟體追蹤這些光點的運動軌跡,即可計算出每個粒子的尺寸大小,可提供高解析的粒徑分佈結果。在固定的觀測體積下計算有幾顆粒子,即可獲得濃度訊息(particles/mL)。


應用:
        NTA 技術在研究胞泌體上提供了視覺化的動態影像、高解析的粒徑分佈、樣品濃度資訊及粒徑分散性等資訊,因此可做為監控工具、比較工具及差異分析工具oth coffee grades


做為監控工具使用,NTA技術可監控胞泌體的穩定性及保存。下圖顯示了來自Urine的胞泌體比來自Plasma的胞泌體更穩定,而保存於室溫或4度C在濃度上並沒有明顯差異。

做為比較工具使用,研究者可比較不同的胞泌體純化技術所獲得的結果。
下圖顯示了目前最常見的三種胞泌體純化技術的純化結果
-ExoQuick
-Ultracentrifugation
-Column。
結果顯示三種技術在正確及純熟的操作下,可以獲得小於300nm的胞泌體粒子,當然這與樣品特性及操作步驟等都有關係。事實上,大部分市售純化胞泌體的試劑耗材也都用NanoSight驗證其純化效果。


此外,NTA技術也可提供螢光模式偵測的能力。例如:研究者可以帶有螢光染劑的抗體專一性結合有興趣的特定生物標誌,以螢光模式偵測帶有生物標誌的粒子之粒徑分佈及濃度訊息,以一般模式偵測所有粒子之粒徑分佈及濃度訊息等等。圖五顯示帶有CD63的胞泌體粒徑分佈偏小且數量不足全部的一半。


奈米粒子追蹤技術已被廣泛應用於胞泌體的研究中,無論是純化與保存的監控、不同純化技術的比較、特定生物標誌的追蹤等,甚至是臨床上疾病與胞泌體間的關係等都已有許多期刊的報導。由於NTA技術原理並不限定特別的材料,因此不只是胞泌體的領域,病毒、微脂體、微胞體、蛋白質聚集等研究也多有使用NTA技術。

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