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 15:06

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。