EXODUS分离泪液外泌体用于眼部疾病和系统性疾病的生物标志物的发现

该团队在全自动外泌体提取系统EXODUS（Nature Methods, 2021, 18, 212）基础上对其进行改进和拓展，开发了一种用于快速分离泪液外泌体分离同时允许原位外泌体信号检测和生物标志物发现的高效纯化系统—iTEARS (Incorporated Tear Exosomes Analysis via Rapid-Isolation System)。使用该系统能够完成泪液外泌体快速富集(少于5分钟)，并针对外泌体膜蛋白的抗体对其进行原位定量。通过iTEARS装置从单个个体中可获得总粒子数大于109个（浓度：~1010 particles / mL），比SEC和UC高10-100倍。为了比较不同分离方法的sEV纯度，使用等质量蛋白进行Western blot，结果表明iTEARS分离得到的外泌体其标记物CD9、CD63、CD81和Alix蛋白条带显著，且没有明显的Calnexin污染。这些结果表明iTEARS在泪液外泌体纯化方面的优越性以及该平台可以为外泌体的下游检测提供质量保证。作为iTEARS的临床应用，作者进一步系统分析了来自健康对照(HC)、干眼症(DES)和干眼病(DED)亚型，包括蒸发性干眼症(EDE)和水液缺乏型干眼症(ADDE)的外泌体，利用蛋白质组学和转录组学定量检测结合生物信息学分析手‍‍段以发现疾病生物标志物。作者共鉴定到904个蛋白质，干眼患者泪液中检测到‍‍‍‍426‍‍个外泌体蛋白‍‍，‍‍其中，CALML5、KRT6A和S100P可用于干眼的分类。对泪液外泌体进行Small RNA测序后，共鉴定到484个miRNAs（HC:354; DM: 344; DR: 322），其中，miR-145-5p、miR-214-3p、miR-218-5p和miR-9-5p在糖尿病视网膜病变的发展过程中异常表达。通过预测这些疾病相关失调的miRNA的富集通路，KEGG功能注释结果表明DM和DR含有共同的生物学通路。与预期结果一样，miRNAs显著影响糖尿病相关通路，如能量代谢(脂肪酸代谢、n-聚糖生物合成、蛋白多糖)、胰岛素分泌和胰岛素抵抗。总的来说，通过iTEARS鉴定到的外泌体miRNAs在疾病特异性生物标志物筛选和疾病进展过程中的潜在分子机制研究提供了强有力的证据。‍‍‍‍‍‍