从牛奶中高效分离结构和功能完整的细胞外囊泡的新方法

2021
08/27

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生物世界
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几乎所有的细胞都能分泌细胞外囊泡(EV),并且EV在包括血液、淋巴、尿液和牛奶在内的大多数体液中含量丰富。第一个方案是基于超速离心的方法。总的来说,这项工作介绍了两种从牛奶中高纯度高产量分离sEV的方法。


撰文 | xiao xia
编辑 | 王多鱼
排版 | 水成文

细胞外囊泡(EV)是由细胞释放到细胞外基质的膜性小囊泡,参与细胞通讯、细胞迁移、血管新生和肿瘤细胞生长等过程,广泛地存在于各种体液和细胞上清中,并稳定携带了一些重要的信号分子。

几乎所有的细胞都能分泌细胞外囊泡(EV),并且EV在包括血液、淋巴、尿液和牛奶在内的大多数体液中含量丰富。外泌体属于小型细胞外囊泡(sEV)。sEV足够坚固,可以承受酶分解以及肠道和血液中的酸性和温度波动,使其成为药物输送的主要候选载体。然而,目前大量纯化sEV的技术手段并不经济,也不高效,这限制了sEV的临床应用。

近年来,人们发现牛奶中富含小型细胞外囊泡(sEV),可为大规模生产提供来源。然而,牛奶还包含蛋白质、矿物质、脂质和其他大分子,这给sEV纯化带来了挑战。酪蛋白是牛奶的主要成分,酪蛋白与磷酸钙和其他乳蛋白聚集成酪蛋白胶束,这些胶束的又聚结成更大的聚集体。这种聚集体与sEV 结合,阻碍了sEV与蛋白质的分离。因此,目前从牛奶中分离高纯度sEV的方法受到污染蛋白质(如酪蛋白)的限制。

近日,美国弗吉尼亚理工大学的研究人员在 Nanotheranostics 期刊上发表了题为:Novel Protocols for Scalable Production of High Quality Purified Small Extracellular Vesicles from Bovine Milk 的研究论文。

该研究开发了一种从酪蛋白中高效分离结构和功能完整的sEV的方法。基于此方法,研究人员可以从1000ml未经高温消毒的牛奶提取大约75ml纯化的sEV。这种方法为大量生产临床级纯度的sEV提供了技术基础。


研究团队优化了两种不同的方案,用于从牛奶中分离纯化sEV。每个方案中的关键步骤是通过二价阳离子螯合与 30 mM EDTA 在 37°C 下化学溶解酪蛋白胶束结构 1 小时。第一个方案是基于超速离心的方法。第二个方案是基于切向流过滤的方法。


在基于超速离心的方法中,通过在最终的琼脂糖凝胶柱过滤步骤之前进行螯合,实现了高质量的细胞外囊泡产出和纯化。研究团队从1000mL牛奶中提取到75mL的sEV。

不过,研究团队观察到基于超速离心方案提取的sEV仍存在部分丢失,于是他们探索了切向流过滤作为替代方案。基于切向流过滤的方案在许多方面与基于超速离心的方案相似。然而,一个关键的区别是螯合步骤放在切向流过滤之前,而不是琼脂糖凝胶柱过滤之前。结果显示,基于切向流过滤方案的最终sEV产量比基于超速离心的方案提高了约100%,并且分离的sEV的结构与功能非常完整


总的来说,这项工作介绍了两种从牛奶中高纯度高产量分离sEV的方法。这两种方法的核心是在37°C下进行二价阳离子螯合处理,以促进酪蛋白聚集体的溶解。基于切向流过滤的技术开辟了广泛的药物递送方法,具有巨大的临床应用前景,可为制药行业大规模生产sEV提供技术基础。

论文链接:
https://www.ntno.org/v05p0488.htm#coraddress
本文由作者自行上传,并且作者对本文图文涉及知识产权负全部责任。如有侵权请及时联系(邮箱:nanxingjun@hmkx.cn
关键词:
过滤,细胞,方案,基于,牛奶

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