外泌体生物分析及其临床应用研究进展

外泌体是具有各种关键生物活性分子(如脂质、 蛋白质和核酸)的细胞外囊泡. 它们可以由所有类型的细胞分泌, 并分布在所有生物流体中, 如血液、 唾液、 汗水和尿液等. 更重要的是, 外泌体可以参与多种生理活动, 包括细胞间通讯、 哺乳动物的繁殖和免疫反应, 并在新陈代谢以及心血管疾病、 神经变性和癌症等疾病的病理进展中起重要作用, 这使其成为备受关注的天然非侵入性生物标记物, 并且被认为是可用于临床诊断和治疗的潜在工具。本文综述了用于检测外泌体的生物传感器的最新发展, 包括荧光、 电化学、 电化学发光、 表面增强拉曼光谱、 比色法和微流控技术等分析方法; 总结了在临床诊断和疾病治疗中外泌体的临床应用; 还讨论了外泌体检测所面临的挑战以及外泌体在临床诊断和疾病治疗等方面的应用潜力.     

外泌体分离及其蛋白质组学分析的研究进展

外泌体是一种由细胞分泌的膜性囊泡小体,直径通常为30~100 nm,密度为1.10~1.18 kg/L。外泌体广泛存在于各种体液中,可携带脂类、蛋白质、信使RNAs（mRNAs）、microRNAs（miRNAs）、非编码RNAs（ncRNAs）等多种重要的生物功能分子。许多证据表明,外泌体形成了一种特殊的细胞间信息传递系统,不仅影响细胞的生理状态,而且与多种疾病的发生与发展密切相关。该文简要综述了近年来在外泌体的分离和纯化方面取得的研究进展,并对蛋白质组学技术在外泌体分析中的应用进行了概述。此外,还对外泌体蛋白质组学研究的发展前景进行了展望。     

外泌体分离与纯化技术研究进展

外泌体是所有真核细胞分泌到细胞外的直径介于30～150 nm的一种膜性纳米囊泡,参与细胞间生物信号的传递。大量实验证据表明,外泌体参与多种生物功能并发挥重要作用,包括蛋白质、RNA和脂质等生物分子的转移及多种疾病生理和病理过程的调节,被认为是疾病诊断、治疗和预后的重要的生物标志物和药物载体,因此发展简单、高效、经济的外泌体分离与纯化技术将有助于疾病的早期诊断和精准治疗。目前,利用外泌体的物理化学和生物化学特性已开发出多种分离外泌体的技术,但仍缺乏标准化和规模化临床级外泌体的分离方法,从而限制了其临床应用。另外,对分离出的外泌体的特征、纯度和数量的鉴定是判断外泌体分离纯化方法优劣的重要指标。本文综述了外泌体分离与纯化技术以及鉴定方法的研究进展,主要讨论分离技术的机制、性能、挑战和前景以及外泌体的鉴定方法,以期为外泌体的分离纯化提供新的思路和解决策略。     

微流控技术在外泌体分离分析中的研究进展

外泌体是一类由细胞分泌的含有脂质、蛋白、核酸等多种物质的纳米级囊泡,主要参与细胞间的物质交换及信息传导,与多种疾病的发生发展密切相关。对外泌体进行深入研究,理解其生物学功能,对疾病诊断与治疗具有重要意义。由于外泌体尺寸较小且密度和体液接近,想要对复杂生物样本中的外泌体进行分离与分析十分困难。传统的外泌体分离方法如超速离心、超滤等大都需要借助大型仪器设备,且耗时长、操作复杂。因此迫切需要开发高效、便捷的外泌体分离检测手段。微流控技术因其微型化、高通量、可集成等特点,为外泌体的分离分析提供了一个新的平台。该文主要对近年来微流控技术在外泌体分离分析相关领域的研究进展进行了综述。重点从外泌体物理特性和生化特性两个角度出发,介绍了微流控芯片技术用于外泌体分离领域的主要原理、策略和方法。此外,还介绍了微流控技术与荧光、电化学传感、表面等离子体共振等多模态检测方法结合,实现外泌体一体化分析的新进展。最后,该文分析了目前微流控技术用于外泌体分离检测存在的挑战,并对其发展趋势和前景进行了展望。随着微流控外泌体分离分析装置的不断微型化、集成化、自动化,微流控芯片技术将在外泌体分离、生化检测、机制研究等方面将发挥越来越重要的作用。     

基于核酸适体的外泌体分子识别研究进展

自研究者证实外泌体承担了细胞外RNA等物质的运输功能以来, 关于外泌体来源与功能的研究一直备受关注. 近年来外泌体被发现具有作为疾病生物标志物的潜力, 使得拥有特定表面蛋白以及特定装载物的外泌体成为分析化学领域有价值的检测对象. 从化学本质角度来说, 外泌体的获取与分析需要依赖特异性的分子识别过程. 核酸适体作为分子识别单元, 因其特异性强、 亲和力高、 生物活性稳定、 易于合成和保存、 而且其序列和结构上具有可编程性, 易于设计和修饰, 已成功地用在外泌体相关的生物传感体系中. 本文从外泌体的化学组成及其具有生理、 病理意义的组分出发, 从外泌体通用生物标志物识别、癌细胞来源外泌体的检测及外泌体蛋白谱的分析这3个方面综述了以核酸适体作为分子识别单元在外泌体分析领域的代表性工作, 总结了现有的靶向外泌体的核酸适体序列信息以及应用场景, 阐述了利用化学合成与修饰以及DNA自组装等化学调控手段增强核酸适体分子识别性能的最新进展, 并从适用于外泌体分子识别的核酸适体的筛选以及化学修饰的角度, 对未来的研究方向进行了展望.     

基于微流控芯片的外泌体分离与检测

外泌体作为最小的细胞外囊泡,内含有脂质、蛋白质、mRNA、microRNA以及双链DNA,可被大多数细胞分泌并在体液中循环,参与细胞间的通讯.近年的研究发现,外泌体在肿瘤发生、迁移、生长、组织损伤修复、免疫抗原呈递及神经退行性疾病中发挥了极其重要的作用,可作为相关疾病诊断的生物标志物,因此,外泌体的分离和检测技术的研究...     

外泌体递药系统及其在肿瘤治疗中的应用

癌症是世界上第二大死亡原因,其每年的发病率都很高。尽管现有的治疗方法在过去十年中取得了重大进展。但是由于现有多数抗肿瘤药物具有非特异性细胞毒性、生物相容性差和生物利用度低等缺点,导致化疗等方法的治疗效果较差。外泌体是由多种细胞分泌的囊泡,具有磷脂双层结构和纳米颗粒大小。它具有良好的生物相容性、高稳定性和良好的靶向性。在癌症治疗中,外泌体作为一种潜在有效的药物递送系统已经引起越来越多的关注。本文综述了外泌体作为靶向肿瘤药物载体的设计策略,并试图为基于外泌体的纳米载体在各种肿瘤治疗中的应用提供新的见解。     

外泌体在糖尿病治疗中的研究进展

糖尿病（DMs）是威胁人类健康的严重代谢性疾病,其发病机制尚未明确,致病原因颇多。现已有多种糖尿病治疗方案,如注射外源胰岛素、植物源性天然产物、干细胞疗法等,但均存在难以改善胰岛β细胞、生物利用度差、免疫排斥等问题,因此亟待开发更加安全有效的治疗方案。外泌体（Exosomes）作为一种细胞分泌的囊泡,含有细胞内所有重要物质,且参与细胞间信息与物质传递,随着间充质干细胞等糖尿病有效治疗方案的逐步问世,同时包含多类同类物质的外泌体在糖尿病治疗中的潜力也逐步凸显,其可以通过多种途径同时降糖的作用被报道。本文综述了近十几年外泌体在Ⅰ型糖尿病（T1DM）与Ⅱ型糖尿病（T2DM）中的治疗方案,并介绍了其分子机制与具体治疗作用,以便为促进外泌体治疗策略在临床中的落实和应用提供参考。     

血清外泌体的蛋白质组分析及其在骨质疏松中的应用

外泌体是细胞分泌的微小具膜囊泡，作为重要媒介参与细胞间的信号传递，已在疾病的诊断和治疗中发挥独特作用。骨质疏松症是全身性骨代谢疾病，容易引起骨密度减少并导致骨折，在老年人群中发病率很高，目前急需发展特异性体液诊断技术。本论文采用超速离心的方法，对血清中的外泌体进行了分离富集和表征，并采用液相色谱-质谱进行了外泌体蛋白质组学分析，共鉴定到了179个外泌体蛋白质，主要参与防御响应和免疫应答等生物过程。针对来自正常对照组、骨量减少组和骨质疏松组的血清样本，分离富集其中的外泌体，通过免标记定量蛋白质组学分析，分别鉴定到188、224和185个蛋白质。定量分析显示17个蛋白质的表达量在骨质疏松组和骨量减少组有显著改变（p<0.05），包括Integrin β 3、Integrin α 2 β 1、Talin 1和Gelsolin等，说明人体骨质在衰变过程中发生了系统性变化，并体现在血清外泌体中。该研究可为骨质疏松研究提供潜在的分子标志物，有助于阐明其病变机制。     

肿瘤外泌体的分析检测

肿瘤外泌体是由肿瘤细胞释放到细胞外环境的微小囊泡,其直径约为30~150 nm,主要存在于血液、尿液、唾液等多种体液中,是早期肿瘤诊断的标志物之一。肿瘤外泌体具有较好的稳定性且含量丰富,因此是液体活检标志物的研究热点。肿瘤外泌体携带母细胞相关的蛋白、脂质和核酸等生物活性物质,为生物检测提供了多种特征标志物。本文就肿瘤外泌体的生成、分离、表征及分析检测进行了论述,重点讨论了肿瘤外泌体检测的研究进展。     

毛细管电泳分析中的富集技术及其应用

毛细管电泳（CE）具有分析速度快、分离效率高、样品消耗少、成本低廉等优点,已被应用于无机离子、有机小分子、蛋白质、核酸及细胞等的分析中。CE中最常用的检测方式是紫外检测（UV）,但由于常规进样样品体积小、检测光程短,CE-UV的灵敏度往往不能满足复杂样品中痕量物质直接分析的要求。CE中的在柱富集技术包括堆积、动态pH界面、吹扫和瞬间等速电泳等,可在很大程度上提高CE-UV的检测灵敏度;另外,固相和液相微萃取技术及其与在柱富集技术相结合应用在CE中也能净化样品基质,进一步提高富集倍数,改善分析灵敏度,从而拓宽了CE-UV在复杂样品分析中的应用范围。     

表面分子印迹材料和技术在分离分析中的应用进展

复杂体系的高选择性分析对分离新材料和新方法提出了迫切需求。分子印迹聚合物（MIPs）以其特异性高、化学稳定性好、制备简单且成本低等优点,在高选择性分离分析中展现出巨大的应用前景。但以本体聚合为代表的传统合成方法获得的MIPs存在识别位点位于聚合物内部难以识别、模板分子洗脱不彻底、传质速率慢、结合容量低等问题。表面印迹技术制备的核-壳型表面分子印迹材料是解决上述难题的有效途径。通过核体和壳层结构的设计和构建,表面分子印迹材料还可具备多功能、多响应的特性,适于现代分离分析对快速、高效、高选择性的要求。该文主要综述了近几年表面分子印迹技术在样品前处理、化学/生物传感分析及靶向药物递送领域的应用进展。     

血清和血清外泌体的蛋白质组分析及其在肝内胆管癌中的应用

外泌体是由各种类型细胞在正常或非正常生理情况下分泌释放至细胞外且携带多种生物活性分子的细胞外囊泡,在细胞间通讯和免疫应答等生物过程中发挥着重要作用。肝内胆管癌是一种胆道上皮恶性肿瘤,早期无明显临床症状且生存率较低,目前常用的诊断手段包括依赖于影像设备的诊断方式和灵敏度及特异性较低的诊断标志物等,这些手段的不足对发展新的特异性标志物提出了需求。该文对血清中的外泌体进行了分离和表征,并采用液相色谱-质谱技术针对健康组与肝内胆管癌患者组的血清样本和血清外泌体样本进行了无标记定量蛋白质组学分析,分别从两种类型样本中鉴定并筛选到271和430种可信蛋白质。基于血清样本和血清外泌体样本的可信蛋白质定量表达值进行多维统计分析都能将健康组与肝内胆管癌患者组良好地区分开。对血清样本中鉴定到的蛋白质进行差异蛋白质筛选,肝内胆管癌患者组相对于健康组有15个上调和8个下调蛋白质;对血清外泌体样本中鉴定到的蛋白质进行差异蛋白质筛选,肝内胆管癌患者组相对于健康组有33个上调和18个下调蛋白质;基于两种样本筛选到的差异蛋白质中仅有4个是重复的,且基于血清外泌体样本的51个差异蛋白质中有35个蛋白质属于外泌体蛋白质数据库。针对差异蛋白质进行生物学信息分析,与差异蛋白质相关的分子功能、生物过程和信号通路主要涉及天然免疫反应、炎症反应和凝血等过程。该研究为发现肝内胆管癌的潜在生物标志物和探究肝内胆管癌的发生、发展和转移等过程提供了参考和借鉴价值。此外,通过比较研究发现血清外泌体样本能够获得较多的差异蛋白质和生物学信息,证明了外泌体作为组学分析样本的价值和应用潜力。     

分离分析技术在蛋白质组学研究中应用的新进展

蛋白质组学研究的核心技术之一是分离分析方法。该综述重点评述了分离分析技术在蛋白质组学研究,即在蛋白质组表达谱构建、翻译后修饰蛋白质组研究、蛋白质复合体和相互作用研究、蛋白质组定量研究中应用的新进展,介绍了各种分离分析方法的优点、应用范围和有待解决的问题。引用文献89篇。     

蛋白质组学定量的技术与方法研究进展

蛋白质组学是一门在整体水平上研究细胞内蛋白质组成及其活动规律的新兴学科。定量蛋白质组学是指通过某种方法或技术，对生物样品(细胞、组织或体液等)在某些过程中蛋白质的含量进行比较分析。近几年来，定量蛋白质组的技术发展很快，稳定同位素标记技术的提出，为准确定量在细胞或组织体系中发挥重要功能的低丰度蛋白质提供了一个理想的方法。本文综述了蛋白质组定量分析技术及其最新的研究进展。     

碳纳米管在分离科学中的应用研究进展

碳纳米管(CNTs)作为一种新型纳米材料已在材料、催化、吸附分离等诸多领域得到了广泛的应用。本文对近年来CNTs在分离科学中的应用研究进展进行了简要评述,主要讨论了CNTs在固相萃取、固相微萃取、膜萃取、色谱固定相和毛细管电泳假固定相等方面的应用。     

Optical imaging techniques in microfluidics and their applications

Microfluidic devices have undergone rapid development in recent years and provide a lab-on-a-chip solution for many biomedical and chemical applications. Optical imaging techniques are essential in microfluidics for observing and extracting information from biological or chemical samples. Traditionally, imaging in microfluidics is achieved by bench-top conventional microscopes or other bulky imaging systems. More recently, many novel compact microscopic techniques have been developed to provide a low-cost and portable solution. In this review, we provide an overview of optical imaging techniques used in microfluidics followed with their applications. We first discuss bulky imaging systems including microscopes and interferometer-based techniques, then we focus on compact imaging systems that can be better integrated with microfluidic devices, including digital in-line holography and scanning-based imaging techniques. The applications in biomedicine or chemistry are also discussed along with the specific imaging techniques.     

高通量、自动化蛋白质结晶筛选技术以及相关仪器的研究进展

基于X射线晶体学的蛋白质结构解析主要依赖于大规模结晶条件筛选获得的高衍射分辨率的蛋白质晶体。近年来,自动化、高通量的液体操控技术和相关仪器的快速发展为蛋白质结晶筛选提供了高效、可靠的研究手段,显著推动了蛋白质结构生物学的研究。文章综述了蛋白质结晶筛选的自动化液体处理技术的发展,包括移液器、注射泵、同步纳升定量吸取注射、喷墨打印、超声喷射以及微流控等技术。文章详细介绍了各技术所对应的典型商品化仪器及其在蛋白质结晶筛选中的应用。此外,文章还介绍了集成多孔板的储存和操控、编码扫描、环境控制和软件管理等诸多功能的一体化液体操纵平台。