细胞外酸化率

瓜氨酸化是影响蛋白质结构和功能的关键的翻译后修饰。尽管它与各种生物过程和疾病发病紧密相关，但由于缺乏有效的方法来富集、检测和定位该翻译后修饰，其潜在机制仍然知之甚少。近期，威斯康星大学麦迪逊分校李灵军教授课题组报道了生物素硫醇标签的设计和开发，该标签能够通过质谱法对瓜氨酸化进行衍生化、富集来实现可靠的鉴定。作者对小鼠组织的瓜氨酸化蛋白质组进行了全局分析并且从432种瓜氨酸化蛋白质中识别出691个修饰位点，这是迄今为止最大的瓜氨酸化数据集。作者发现并阐述了这个翻译后修饰的新的分布和功能并且表示该方法有希望为进一步破译瓜氨酸化的生理和病理作用奠定基础。这项工作以“Enabling Global Analysis Of Protein Citrullination Via Biotin Thiol Tag-Assisted Mass Spectrometry”为题发表在国际化学权威杂志Analytical Chemistry上 (https://doi.org/10.1021/acs.analchem.2c03844)，文章作者为Yatao Shi#, Zihui Li#, Bin Wang#，Xudong Shi , Hui Ye, Daniel G. Delafield, Langlang Lv, Zhengqing Ye, Zhengwei Chen, Fengfei Ma，Lingjun Li*。此外，李灵军教授课题组进一步拓展了此方法的实用性。作者通过应用二甲基化亮氨酸(DiLeu)等重标记策略第一次实现了瓜氨酸化的高通量定量研究，并利用这一方法揭示了瓜氨酸化在人体细胞DNA损伤及修复过程中的重要作用。相关成果以“12-Plex DiLeu Isobaric Labeling Enabled High-Throughput Investigation of Citrullination Alterations in the DNA Damage Response”为题同样发表在Analytical Chemistry上(https://doi.org/10.1021/acs.analchem.1c04073)，文章作者为Zihui Li, Bin Wang, Qinying Yu, Yatao Shi, Lingjun Li*。　　研究的主要内容　　作者设计了一种生物素硫醇标签，它可以很容易的以低成本合成并且可以与瓜氨酸残基和2,3-丁二酮发生特异性反应(图 1a)。这种衍生化不仅增加了质量转移以允许更可靠的鉴定，而且还引入了生物素部分，使修饰分子的后续富集成为可能。该生物素硫醇标签设计具有紧凑的结构，在高能碰撞解离 (HCD) 期间仅产生两个碎片/诊断离子(图 1b)。 因此，肽主链可以保持良好的裂解效率，并在 HCD 或电子转移解离 (ETD) 期间分别产生丰富的b/y或c/z离子系列。在 HCD(图 1c)、ETD或电子转移/高能碰撞解离(EThcD)碎裂下，衍生化肽标准品的序列收集质谱图几乎完全覆盖相应的肽序列。实验结果表明生物素硫醇标签衍生的瓜氨酸化肽可以产生用于解析及标注的高质量的串联质谱图，并且与各种裂解技术相结合时可以提高瓜氨酸化位点的识别可信度。　　图1|用于瓜氨酸化分析的生物素硫醇标签设计。a，使用生物素硫醇标签和 2,3-丁二酮对瓜氨酸肽进行衍生化。 b，HCD、ETD 或 EThcD 片段化后生物素硫醇标签衍生的瓜氨酸化肽的片段化位点。c，HCD 裂解后生物素硫醇标签衍生的瓜氨酸肽标准品 SAVRACitSSVPGVR 的串联质谱图。　　在接下来的实验中作者使用该生物素硫醇标签和基于质谱的自下而上的蛋白质组学方法对瓜氨酸化进行分析(图2a)。作者在体外利用 PAD(一种可以催化瓜氨酸化的酶)催化的人组蛋白 H3 蛋白来验证这个过程。作为未被PAD催化的阴性对照，未发现组蛋白的肽段被鉴定为瓜氨酸化，证明了生物素标签反应的高特异性(图 2b)。在体外 PAD 处理后，作者 发现许多精氨酸残基被催化为瓜氨酸，并且大量的位点被高可信度的鉴定为瓜氨酸化位点(图 2c)，进一步表明该方法的高效性。在 HCD 碎裂后，其产生了一系列丰富的 b/y 离子，可以帮助准确的表征在同一肽段上单个(图 2d)以及多个(图 2e)瓜氨酸化位点。　　图2|使用生物素硫醇标签进行体外瓜氨酸化分析。a，使用生物素硫醇标签进行蛋白质瓜氨酸化分析的实验工作流程。b、c，在体外 PAD 处理之前 (b) 和之后 (c) 组蛋白 H3 蛋白的瓜氨酸化分析。 已识别的瓜氨酸化位点在序列中以蓝色字母突出显示。 序列下方的红色矩形表示鉴定的瓜氨酸化肽，而瓜氨酸化位点以蓝色显示。 d，PAD处理的组蛋白 H3 (R64Cit) 的已鉴定瓜氨酸化肽的串联质谱图示例。 e，PAD 处理的组蛋白 H3 的同一肽上鉴定的两个瓜氨酸化位点(R70Cit 和 R73Cit)的串联质谱图示例。　　接下来，作者们尝试利用所开发的方法对复杂的生物样本中的瓜氨酸化进行全局分析，并希望能够以此提供阐明生物体中瓜氨酸化调节机制的依据。首先，作者对小鼠的六个身体器官和五个大脑区域进行了深入的瓜氨酸组分析，生成了第一个小鼠瓜氨酸组组织特异性数据库。作者从432种瓜氨酸化蛋白质中以高置信度的方式鉴定了691个瓜氨酸化位点(图 3a)。更重要的是，这些蛋白质中约有 60% 未曾在UniProt 数据库检索并被报道，这一结果极大地扩展了对瓜氨酸化以及这些底物蛋白质如何受到瓜氨酸化影响的理解。作者发现结果中与 UniProt 数据库的已知的瓜氨酸位点重叠部分较少(图 3b)，这可能是因为 UniProt 中描述的近 40% 的瓜氨酸化位点是基于相似性外推理论而没有实际的实验证据。此外，许多报道的位点位于组蛋白上，尤其是蛋白质末端，可能会逃过自下而上质谱策略的检测(图 3b)。图 3c 展示了单位点瓜氨酸化和多位点瓜氨酸化蛋白质分布情况，其中 70% 的已鉴定蛋白质仅有一个瓜氨酸化位点被检测到。　　这个新发现的瓜氨酸化蛋白质组为推测瓜氨酸化的调控机制提供了宝贵的资源。例如，作者在髓鞘碱性蛋白(MBP)上鉴定到了九个瓜氨酸化位点，而在 UniProt 数据库中只有四个(图3d)。作者的结果提供了高质量的串联质谱图，不仅证实了已知修饰位点的存在(图3e)，而且还高可信度的识别了未知的位点(图 3f)。然后作者进行了瓜氨酸化肽段的序列分析，发现在鉴定的瓜氨酸化位点两侧并没有高度保守的氨基酸序列模式(图3g)，但是谷氨酸残基更频繁地出现在瓜氨酸的N末端侧附近。这与Fert-Bober 等人报道的小鼠瓜氨酸组分析结论一致。另一方面，Tanikawa 等人发现在人体组织和血浆中大约五分之一的 PAD4 底物含有 RG/RGG 基序。同样，Lee 等人及相关研究人员观察到天冬氨酸和甘氨酸残基在瓜氨酸化位点出现频率偏高。值得注意的是，这些研究使用了不同的人源细胞系或组织，因此作者的结果可能表明在不同物种之间瓜氨酸化位点周围的序列模式是不同的。为了更好地辨别瓜氨酸化蛋白质所涉及的功能，作者展示了基因本体论(GO)富集分析的热图，其显示了二十个最显著富集的细胞成分(图3h)以及KEGG途径(图3i)。作者发现小鼠大脑组织和身体器官之间存在明显差异，而瓜氨酸蛋白更多地参与大脑功能。具体来说瓜氨酸化蛋白质集中在轴突、髓鞘、核周体和突触中，因此在中枢神经系统中可能发挥着重要的作用。　　图3|不同小鼠组织的大规模瓜氨酸组分析。a，不同小鼠组织中已鉴定的瓜氨酸化蛋白和瓜氨酸化位点的数量。 b，本研究中鉴定的瓜氨酸化位点与 UniProt 数据库中报告的位点比较。 c，每个鉴定的瓜氨酸化蛋白质的瓜氨酸化位点数量分布。d，本研究中确定的瓜氨酸化位点与 UniProt 数据库中关于髓鞘碱性蛋白的瓜氨酸化位点的比较。e、f，在髓磷脂碱性蛋白 R157Cit (e) 和 R228Cit (f) 上鉴定的两个瓜氨酸化位点的示例串联质谱图。g，鉴定的瓜氨酸化肽的序列。瓜氨酸化位点位于中间的“0”位置。字母的高度表示每个氨基酸在特定位置的相对频率。 h,i，使用 Metascape 生成的热图显示不同小鼠组织中显着丰富的(p 值 0.01)细胞成分 (h) (KEGG) 通路 (i)。　　为了进一步拓展该方法的实用性，作者应用了二甲基化亮氨酸(DiLeu)等重标记策略，第一次实现了对瓜氨酸化进行高通量的定量研究。作者首先使用瓜氨酸化标准肽段进行测试，证明在优化反应条件下DiLeu标记和生物素硫醇标记反应可以分步进行而不互相干扰(图 4B，4C)。同时，将标准肽段按照已知比例进行4-plex DiLeu标记并混合，再进行生物素硫醇标记和瓜氨酸化分析，结果显示了非常好的定量准确性(图5)。作者进一步优化了运用该方法在复杂生物样品中进行定量分析的实验方法，并且证明此方法依然可以实现极佳的定量准确度和精确度(图6)。　　图4|瓜氨酸化标准肽段测试DiLeu标记和生物素硫醇标记分步反应的特异性和效率　　图5|瓜氨酸化标准肽段测试DiLeu标记和生物素硫醇标记定量分析的准确性　　图6|复杂生物样品测试DiLeu标记和生物素硫醇标记定量分析的准确度和精确度　　作者接下来应用该方法对DNA损伤中瓜氨酸化的作用进行了研究。作者在MCF7细胞中用三种方法造成了DNA损伤，并定量分析了蛋白质瓜氨酸化的变化。作者一共鉴定到63种瓜氨酸化蛋白以及其包含的78个瓜氨酸化位点，并发现三个实验组中的瓜氨酸化表达相比于对照组呈现出非常不同的趋势(图7A)，这一结果表明瓜氨酸化在不同类型的DNA损伤模型中具有差异性的作用。通过对实验组中显著变化的瓜氨酸化蛋白进行生物过程网络分析，作者发现瓜氨酸化主要对DNA代谢，蛋白结构变化，翻译以及DNA修复等过程进行调控(图 7B，7C)。该实验结果表明蛋白瓜氨酸化对DNA损伤以及相关发病机理具有非常重要的作用。　　图7|高通量定量分析研究瓜氨酸化在DNA损伤中的变化及作用(来源：Anal. Chem.)　　小结　　本文章介绍了一种生物素硫醇标签的设计和开发，该标签可与瓜氨酸化肽段发生特异性反应并极大地提高了瓜氨酸化的富集和检测效率。在使用标准肽和重组蛋白证明该方法的有效性后，作者进一步优化了从复杂生物样品中检测瓜氨酸化的实验过程。通过此方法对小鼠五个大脑区域和六个身体器官的蛋白质瓜氨酸化进行分析，作者鉴定出432个瓜氨酸化蛋白以及691个瓜氨酸化位点，这是迄今为止最大的数据集。该研究揭示了这种翻译后修饰可能在神经系统中发挥的关键作用，并表明它们在包括呼吸和糖酵解在内的许多代谢过程中也可能发挥着重要作用。总的来说，实验结果表明蛋白质瓜氨酸化在不同组织中具有广泛分布并参与各种生物过程，这扩展了目前对蛋白质瓜氨酸化生理作用的认知和理解。此外，作者进一步拓展了此方法的实用性，通过应用DiLeu等重标记策略第一次实现了瓜氨酸化的高通量定量研究，并利用这一方法揭示了瓜氨酸化在人体细胞DNA损伤及修复过程中的重要作用。更重要的是，该方法可以提供一种普适、简单而强大的检测方法来明确鉴定蛋白质瓜氨酸化，这也将启发和有益于未来对这种翻译后修饰在生理和病理条件下的功能作用的研究。　　相关研究成果近期发表在Analytical Chemistry上的两篇文章中, 通过生物素硫醇标签辅助质谱法对蛋白质瓜氨酸化进行全局分析文章的共同第一作者是威斯康星大学麦迪逊分校博士生石亚涛，李子辉，王斌，并与中国药科大学叶慧教授课题组合作 应用二甲基化亮氨酸等重标记策略进行蛋白质瓜氨酸化高通量定量研究文章的第一作者是威斯康星大学麦迪逊分校博士生李子辉，两篇文章通讯作者为李灵军教授。更多关于李灵军教授研究团队的最新研究进展欢迎登陆课题组网站：https://www.lilabs.org/

大家好，本周为大家介绍一篇本课题组发表在ACS Chem. Biol.上的文章，Insights into Phosphorylation-Induced Protein Allostery and Conformational Dynamics of Glycogen Phosphorylase via Integrative Structural Mass Spectrometry and In Silico Modeling1。变构调节在自然界中广泛存在，可以用于调控细胞过程。糖原磷酸化酶（GP）是第一个被鉴定出的与变构调节相关的磷酸化蛋白。GP是一个分子量约196kD的同源二聚体蛋白，是糖代谢中重要的组分，也是2型糖尿病及癌症的靶点。AMP结合以及Ser14的磷酸化介导了GP的变构调节，使其构象从非活化的T-state GPb（未磷酸化状态）转变为活化的R-state GPa（磷酸化状态）。即使目前X-射线晶体学法解析出了GP的原子级蛋白结构，但受限于较大分子量，其结构动态性的检测较为困难，因此与GP变构调节相关的结构动态变化过程仍较为模糊。核磁共振（NMR）谱及分子动力学（MD）模拟等是探究蛋白质结构动态性的常用方法，但NMR分析存在分子量上限，且样品消耗量大，MD模拟的时间尺度和力场准确度有限。质谱（MS）法具有快速、灵敏的特点，是蛋白质结构、动态性以及构象变化分析中强有力的一款技术。氢氘交换质谱（HDX-MS）通过监测蛋白骨架酰胺氢原子与溶液中氘的交换来反映蛋白质构象动态性，因此适用于探究由配体、蛋白结合或共价修饰引起的蛋白质构象变化。同时，多个软件实现了由HDX-MS数据计算保护因子（PFs）和吉布斯自由能，从而提取残基水平的蛋白动态性信息。此外，在先前的工作中2, 3，我们整合了native MS和top-down方法（native top-down，nTD-MS技术），成功实现了多个蛋白复合物的一级序列到高阶结构等多方面信息的检测（包括测序、翻译后修饰、配体结合、结构稳定性、朝向等）。整合多种结构质谱法（整合结构质谱法）可以有效填补传统生物物理法中结构到动态性联系中的空缺，更好地表征变构调控现象。本文整合了HDX-MS、nTD-MS、PF分析、MD模拟以及变构信号分析检测了磷酸化介导的GP变构调控的结构和动态性基础，为GP的变构调控过程提供了见解。根据X-射线晶体学结构报道（图1a），T-state GPb转变为R-state GPa时，二聚体界面中N-末端尾部、α2、cap’（图1b）以及tower-tower helices区（图1c）发生了明显的结构重排，导致催化位点开放，从而底物磷酸吡哆醛（PLP）可以结合。尽管有晶体学报道，但与变构调控关联的构象动态性仍有待探寻。图1.（a）磷酸化介导T-state GPb（PDB：8GPB）向R-state GPa（PDB：1GPA）的构象转变；亚基相互作用界面：（b）C端区域和（c）tower-tower helices，GPb为蓝色，GPa为绿色。首先我们通过nTD-MS进行了检测。如图2a、b，谱图中观察到了GPb的单体和二聚体信号，其中二聚体为主要形式；GPa除了单体和二聚体外，谱图中还存在少量四聚体，但仍以二聚体为主要形式。当增加sampling cone（SC）电压时，GPb、GPa保留了其二聚体形式（图2c、d）。随后我们选择离子（29+）并在trap池中进行了碎裂（图2e、f、g、h），谱图低质荷比区GPa的碎片相对峰强度较GPb高，说明GP的二聚体互作界面较为稳定，且GPb亚基结构较GPa稳定。nTD-MS不仅能够探究GPb、GPa的结构差异，也能够为接下来的HDX-MS实验做好前期样品质量检查工作。图2.不同活化条件下GPb、GPa的nTD-MS谱图。（a、b）SC=40V；（c、d）SC=150V；（e、f）SC=150V、trap=100eV；（g，h）SC=150V、trap=200eV。左侧为GPb，右侧为GPa。随后我们进行了HDX-MS实验。图3a中展示了五个时间点的HDX heat map。图3b为通过PyHDX软件计算产生的PF值。其中N-端（1-22）以及tower helix前的loop区域（256-261）的氘代值较高、PF值较低，说明这些区域较为柔性或是结构较为无序。此外我们发现，tower-tower helices（262-276）区域的氘代值较低、PF值较高，表明helices的旋转可能是由前端可塑性铰链区触发的，而非helices本身的变形和重塑引起的，这些发现在晶体结构数据中均有吻合之处。除这两个区域外，GPa和GPb基本保持了稳定的整体结构。而从1μs原子级MD模拟计算得到的均方根波动（RMSF）和溶剂可及表面（SASA）中我们也发现（图3c），这两个区域数据与HDX-MS信息有所吻合，但MD模拟中部分区域未和HDX-MS相吻合的区域可能跟序列覆盖不足相关。图3. （a、d）GPb和GPa在不同标记时间下的氘代热图并映射到结构中（PDB: 1GPA）。（b、e）基于HDX-MS数据计算得到的PF值并映射到晶体结构中。（c、f）MD模拟中RMSF和SASA值并映射到结构中。从氘代差异图（图4a）中可以看出，4个区域呈氘代降低趋势（红色方框），多个区域呈氘代上升趋势（蓝色方框）（GPa-GPb）。而PF差的变化趋势与氘代变化趋势基本一致（图4b）。由数据可知，N-端和tower-tower helices的变化说明磷酸化介导的变构稳定了这两个区域，α1-cap-α2区域的动态性轻微下降。除此之外多个区域（尤其是tower-tower helices序列后的区域）均表现为PF值下降，说明相比于GPb，GPa催化位点附近的区域动态性增强了。接下来我们根据HDX kinetic plot特征将其进行了分类，并详细讨论了所属区域的变化。图4.（a）GPa-GPb HDX-MS的氘代差异图。（b）GPb到GPa PF的变化。 首先是N-端和C-端的变化（图5）。N-端残基1-22表现氘代下降，这说明N-端具有一定可塑性。受N-端区域磷酸化和结构变化影响，C-端区域也产生了一定的变化。此外，残基30-50（cap区）和残基111-117（α4back-loop）区表现氘代下降，而103-109（α4front）表现氘代上升。根据晶体结构推测，cap区和α4back-loop的氘代变化受N-末端变化影响，原有的残基相互作用被打破，形成新的残基间相互作用，同时这两个区域也经历了结构重排，因此表现出较明显的氘代变化。残基88-99（β2-α3）和残基125-141（β3-L-α6）氘代上升。总的来说，磷酸化使得cap′/α2界面互作增强了，同时磷酸化基团和精氨酸残基的静电相互作用是cap区产生变化的主要原因，而α1和α2起到锚定作用，其相对位置基本保持不变。图5.GPb（a）和GPa（b）的N-端和C-端区域的局部结构和HDX动力学曲线（c）。 此外，tower-tower helices（α7，残基262-278）区的变化同样值得关注（图6）。250s loop是表面暴露区域，未与其他区域发生接触，其氘代下降可能是因为自身结构的收缩。而肽段262-267和268-274氘代下降提示该区域可能发生了低周转率或强互作的结合反应。280s loop区氘代值上升。这些变化均说明，tower-tower helix的角度的改变不仅影响了二聚体界面结构，而且还影响了其靠近催化位点的周围区域。因此我们结合晶体结构推测，磷酸化和N-端相对位置的改变，使250s loop自身结构收缩，从而打破了Tyr262' -Pro281和Tyr262-Tyr280′之间的相互作用，导致两个亚基的tower helices发生相对滑动，倾斜角度增加。图6.GPb（a）和GPa（b）tower helix区域的局部结构和HDX动力学曲线（c）。 最后是催化位点、PLP结合位点和糖原存储位点的变化情况（图7）。催化位点周围多数区域均表现氘代上升趋势。我们推测，随着Pro281、Ile165和Asn133间的相互作用被打破，Arg569与Ile165、Pro281、Asn133间的互作也随之打破，因此催化位点和PLP结合位点周围的残基溶剂可及性上升，局部区域结构变得更为灵活，催化位点开放并转变为活化构象。糖原储存位点位于GP表面，距离催化位点30Å，除了α23（残基699−708）外，HDX-MS在糖原存储区没有观察到明显的变化。图7.GPb（a）和GPa（b）的催化位点和PLP（橙色）结合位点的局部结构和HDX动力学曲线（c）。结合以上所有数据，我们对磷酸化调节的动态机制进行了推测（流程图1）。磷酸化后，N-端尾部残基与acidic patch的互作被打破，也导致N-端尾部的有序化以及C-端尾部的无序化以及伴随的其他结构变化。通过在pSer14和Arg69和Arg43′之间形成新的盐桥，N-端残基被重定位，随之带来的是Asp838和His36′间的盐桥断裂。随着三级和四级结构的转变，250s loop收缩并发挥类似“门环”的作用，当其收缩时，Tyr262′-Pro281与Tyr262-Tyr280′之间的相互作用、276-279区与162-164区之间的氢键也被打破，导致tower helix发生相对滑动，tower-tower helices之间的作用被打破，同时将结构变化传递到催化位点。最后，280s loop和催化位点以及PLP结合位点附近的残基松动，通往催化位点和底物磷酸盐识别位点的通道打开，酶得以活化。流程图1.GP变构调节过程中，被打破（蓝色）或新形成的（红色）关键残基相互作用。 本文整合nTD-MS、HDX-MS、PF分析和MD模拟检测了GP磷酸化变构调节过程的结构和动态基础，通过该整合结构手段揭示了GP构象柔性、局部动态性以及长程变构调控构象变化中值得关注的信息。各个方法具有各自的优势，但也在一定层面存在局限，我们期待将HDX-MS信息与计算模拟信息进行更深度的整合以实现二者对蛋白质结构更精确的分析。撰稿：罗宇翔编辑：李惠琳原文：Insights into Phosphorylation-Induced Protein Allostery and Conformational Dynamics of Glycogen Phosphorylase via Integrative Structural Mass Spectrometry and In Silico Modeling李惠琳课题组网址：https://www.x-mol.com/groups/li_huilin参考文献1.Huang, J. Chu, X. Luo, Y. Wang, Y. Zhang, Y. Zhang, Y. Li, H., Insights into Phosphorylation-Induced Protein Allostery and Conformational Dynamics of Glycogen Phosphorylase via Integrative Structural Mass Spectrometry and In Silico Modeling. ACS Chem. Biol. 2022.2.Li, H. Nguyen, H. H. Ogorzalek Loo, R. R. Campuzano, I. D. G. Loo, J. A., An integrated native mass spectrometry and top-down proteomics method that connects sequence to structure and function of macromolecular complexes. Nat. Chem. 2018, 10 (2), 139-148.3.Li, H. Wongkongkathep, P. Van Orden, S. L. Ogorzalek Loo, R. R. Loo, J. A., Revealing ligand binding sites and quantifying subunit variants of noncovalent protein complexes in a single native top-down FTICR MS experiment. J. Am. Soc. Mass Spectrom. 2014, 25 (12), 2060-8.

最近，小贝家分别在北京和广州举办了“细胞外囊泡专题研讨班”，获得老师和同学们空前热情的参与，有的甚至千里迢迢、不远万里专程参加。是什么引起大家如此高涨的参与热情呢？当前研究的热点——外泌体。对于外泌体（又称细胞外囊泡，Extracellular Vesicles），相信大家都不陌生，它是指细胞膜上脱落或由细胞分泌的，具有双层膜结构囊泡状异质性群体，包括外泌体（Exs）、膜微粒（MP）和微囊泡(EVs)。细胞外囊泡和细胞内囊泡，有着相似的磷脂双分子层结构，包含有蛋白和核酸等生物大分子，大小在40nm-1000nm，是细胞进行物质运输、信号转导、实现生理功能的重要工具。细胞外囊泡广泛存在于细胞培养上清及各种体液，参与细胞间通讯、细胞迁移和免疫调节等多种反应。囊泡水平升高与糖尿病、艾滋病以及癌症等疾病相关，有望成为这类疾病的诊断及评估疾病预后标志物。如今，越来越多的研究者开始着眼于对细胞外囊泡进行准确的定型和定量研究。2013年10月7日，诺贝尔生理学或医学奖授予了发现细胞囊泡运输调控机制的三位科学家。外周血中有着大量的外泌体，来自不同的细胞。另外，外泌体和肿瘤微环境、肿瘤细胞迁移有着神秘联系。对于这些未知的领域，目前还缺乏研究，主要原因在于对于这种200nm以下颗粒的检测，显微镜显得力不从心，电镜又高不可及。因此强大的工具和完美的解决方案的显得尤其重要。有鉴于此，我们有幸邀请到了来自 Beth Israel Deaconess Medical Center and Harvard Medical School的Vasilis Toxavidis和John Tigges——两位有着丰富的流式细胞术和外泌体研究经验的学者，请他们和国内的学者进行外泌体研究的交流，分享经验。8月24日，首都北京，骄阳似火，然而参加“贝克曼库尔特细胞外囊泡专题研讨班-北京站”活动的老师和同学，有着胜似骄阳的热情，有图为证。现场不得不临时加座，才能满足大家学习和交流的热情。8月29日，羊城广州，骤雨初歇，寒潮来袭，公路上随处可见台风肆略的痕迹，这些却丝毫没有阻挡来自全国各地的40多位老师的脚步。大家齐聚中山大学，热情参与我们广州站的活动。两场研讨班，早上均为报告部分。Vasilis Toxavidis和John Tigges从理论角度讲述了外泌体检测的问题、误区和解决方案；从散射光检测原理、流式细胞仪硬件、再到样本制备，系统的阐述了外泌体的检测，并以实例讲述了心肌细胞源外泌体和红细胞源外泌体的研究结果，提出了Nano Flow Cytometry（NanoFACS）的概念。首先，来自美国哈佛干细胞研究所资源总监、哈佛医学院贝斯以色列女执事医疗中心流式技术平台负责人Vasilis Toxavidis先为大家做了流式分析EVs的技术原理、硬件可行性等方面的报告。Vasilis以MoFloXDP和CytoFLEX为教学案例，深入浅出地讲解，时时博得与会者的掌声，给大家提供了流式在微颗粒检测研究的新思路。随后，美国哈佛医学院贝斯以色列女执事医疗中心外囊泡检测中心主任John Tigges进一步介绍了利用流式细胞术研究细胞外囊泡， 并结合HF患者EVs检测案例，抽丝剥茧，逐一分析如何解决细胞外囊泡检测中问题、缺陷，阐述EVs在疾病研究中的实际意义，使大家茅塞顿开。其幽默的演讲风格也深受老师们喜爱，引得台下提问连连，将整个研讨会推上了小高潮。接着，来自贝克曼库尔特生命科学部的霍德华，讲述了贝克曼库尔特的超高速离心机——Optima XPN在样本制备和外泌体获取方面的完整工作流程。超速离心分离，是从生物体液和细胞培养样品中分离纯化外泌体的黄金标准，可以准确地重复获取外泌体，同时最大限度减少蛋白质聚集体和其他膜离子的共纯化。上午的理论部分结束后，大家对细胞外囊泡检测，超离技术助力样本采集和精准流式技术助力囊泡研究有了全面、清晰、深刻的认识。北京站的实验操作部分，在中科院过程工程研究所的、阵容强大的三台CytoFLEX流式细胞分析仪旁展开。John Tigges和Vasilis Toxavidis现场演示了如何在CytoFLEX上进行外泌体的检测。利用CytoFLEX的WDM技术和灵活的滤光片调整特点，John Tigges轻松实现200nm以下的颗粒检测，并找到外周血中神秘的外泌体。CytoFLEX使用VSSC检测Megamix-Plus微球结果及线性表现：CytoFLEX检测血液中的细胞外囊泡结果：由于FAPD的优势CytoFLEX对颗粒大小的检测保持很好的线性。出众的分辨率不仅能将噪音与细胞外囊泡很好的分开，而且还可以对外囊泡群体进行细分，分别研究其抗体表达情况。广州站的实践操作部分在中山大学北校区医学院实验室进行。大家在两位美国专家的指导下，领略了MoFlo Astrios EQ和CytoFLEX精准检测细胞外囊泡的神奇魅力。EVs的大小通常只有40nm-100nm，超出传统流式的检测范围。但MoFlo Astrios EQ的增强型双前向角设计和CytoFLEX的雪崩光电二极管以超高的分辨率和灵敏度，有效地区分噪音信号和检测囊泡。连续五轮操作培训，让操作者切身感受了一把迅速快捷、多参数细胞外囊泡检测。两场培训班内容丰富、实用，而又易于理解。到会的老师和同学纷纷表示获益匪浅。贝克曼库尔特的超高速离心机（Optima XPN）和超灵敏流式细胞仪（CytoFLEX）实现了双剑合璧，为科研工作者提供了完美且可行的外泌体检测解决方案。* 本产品仅用于科研，不用于临床诊断。(此项活动得到中国科学院过程工程所和中山大学的大力协助，特此表示感谢！)

细胞外囊泡(extracellular vesicles, EVs)/外泌体(exosomes)是几乎所有细胞在其生命活动中分泌的一种具有生物膜结构的纳米尺度的小囊泡。作为细胞间通讯的一种途径，广泛参与并调控着生命机体的多种生理和病理过程(图1)。外泌体独特的物理和生化性质，赋予了这些小囊泡诸多特性，如低免疫原性、良好的生物相容性以及高效的生物屏障穿透能力，使它们在疾病治疗领域备受关注。图1. 外泌体生物发生和分泌示意图来自美国化学协会的学者检索并分析了CAS数据库中EVs在治疗和诊断领域中应用研究的发表情况，统计结果显示干细胞来源EVs(stem cells derived EV, SC-EVs)的相关研究位列第2，其中间充质干细胞来源的EVs(mesenchymal stem cells derived EVs, MSC-EVs)研究热度最高，发表文章数量高达4000篇。图2. 不同细胞来源外泌体在疾病诊断与治疗领域研究的论文情况本期文章，小编对MSC-EVs在疾病治疗、食品以及医美等领域的应用进行了简单综述，并进一步梳理了目前基于MSC-EVs的临床进展。MSC-EVs的疾病治疗研究及其产业化MSC是一种来源于成体组织和器官的多能干细胞，MSC-EVs具备免疫调节特性，且可以促进血管生成，给予细胞保护和抑制细胞凋亡等功能，因此，MSC-EVs在疾病治疗中具有极大的潜力。研究表明，来自MSC-EVs的miRNAs，特别是miR-320C，能够促进骨关节炎软骨细胞增殖。在一项心肌缺血再灌注I/R损伤研究中，携带miR-182-5p的MSC-EVs显示出改善心功能和减少心肌梗死的心脏保护作用，并伴有减少体内炎症反应。另外，MSC-EVs携带的miR-27b可诱导促炎细胞因子的下降，用于治疗脓毒症。当然，MSC-EVs本身可通过表达杀菌肽及抗菌肽如LL-37、人β-防御素2、肝素和脂钙蛋白-2和/或通过免疫调节来治疗传染病。除了直接以天然MSC-EVs作为治疗或者辅助治疗剂外，具有特定组织器官靶向功能的功能化的MSC-EVs也成为新一代研究和探索的重点，以便在治疗疾病时获得更有针对性的特异性。如图3所示，CAS数据库检索2017-2021年外泌体在不同研究领域的论文情况，表明EVs在治疗和诊断领域中应用研究的文章发表呈逐年递增情况，其中，EVs的靶向递送研究稳居C位，数量高达6000+篇。图3. 外泌体在不同研究领域的论文情况及趋势此外，来自美国化学协会的学者收集并总结了部分投身于开发EVs靶向性功能的公司在靶向不同疾病类型的布局，其中癌症、神经系统疾病、肺部疾病和伤口愈合是最受关注的疾病类型（如图4所示)。图4. 有潜力的外泌体治疗公司和靶向的疾病类型来自华南理工大学的研究者们通过疏水插入法将纤维蛋白靶向肽CREKA修饰到MSC-EVs表面，显著提高了MSC-EVs在骨缺损部位的富集和停驻，调节炎症反应和促进细胞成骨分化以实现骨骼组织的修复。该研究表明靶向修饰在骨组织修复中具有很大的应用价值，为提高MSC-EVs的治疗效率提供了一种新的策略。位于美国加州的Aetholon Medical公司另辟蹊径，开发了一款名为Hemopurifier的研究性医疗设备。Hemopurifier将细胞膜分离技术和亲和层析(affinity chromatography)技术结合在一起，可特异性地从血液循环系统中捕捉表面具有特定聚糖修饰的纳米颗粒，而病毒以及肿瘤来源的EVs往往正是通过这些聚糖修饰逃逸免疫系统。Hemopurifier在黏附和捕获表面修饰聚糖的EVs和病毒颗粒的同时，将血细胞再次送回到患者体内。该技术获得美国FDA授予的突破性设备(Breakthrough Device)认定。Aethlon公司已经通过实验证明Hemopurifier能够捕捉多种类型肿瘤分泌的EVs，其中包括乳腺癌、卵巢癌和转移性黑色素瘤。迄今为止，Aetholon Medical已使用该技术用于多种癌种、埃博拉、丙型肝炎、HIV和COVID-19等疾病的治疗。基于MSC-EVs的临床治疗试验EVs的研究已经从实验室开始进入临床阶段。Clinical trials网站数据显示，截至文章发表时共有59个注册在案的基于EVs的治疗项目处于临床试验阶段，其中超过60%的项目为MSC-EVs。如表1所示，排名靠前的研究项目包括肺部疾病(11项临床试验)、SARS-CoV-2感染(9项临床试验)、癌症、心脏病和神经系统疾病(均有4项临床试验)。其中，FDA已授权Direct Biologics公司的骨髓MSC-EVs治疗产品ExoFlo再生医学先进疗法，用于治疗COVID-19急性呼吸窘迫综合征(ARDS)(NCT04657458)。它还在对溃疡性结肠炎(NCT05176366)、克罗恩病和肠易激病(NCT05130983) 、实体器官移植排(NCT05215288)和轻/中度COVID-19(NCT05125562) 进行临床试验。Aruna Biomedical公司正在研究神经干细胞来源的外泌体(neuralstem cells derived extracellular vesicles, NC-EVs)，用于治疗卒中以及其他神经系统和神经退行性疾病，候选基因AB126具有穿过血脑屏障的能力和中枢神经系统特异性。临床前数据表明，NC-EVs在改善测试小鼠血栓栓塞性中风模型中的细胞、组织和功能结果方面比MSC-EVs更有效。表1. 外泌体治疗性临床试验（部分）其他应用：食品和化妆品（医美）此外，EVs在食品、医美等领域的应用也被不断发掘和报道。CAS资源库的检索显示，在过去3年中，与EVs在化妆品和食品中的应用相关的文献数量亦呈现急剧增加趋势(图5)。图5. CAS数据库中与化妆品（A）和食品（B）中外泌体应用相关的文献发表趋势MSC-EVs已被证明在皮肤美容中发挥重要作用，如促进伤口愈合、缓解皮肤老化和防止疤痕形成等方面。源自诱导多能干细胞的EVs能够调节MMP-1/3的表达并增强衰老皮肤成纤维细胞中I型胶原蛋白的表达。而来自脂肪干细胞的EVs能够通过PI3K / Akt信号传导途径促进伤口愈合，并增加成纤维细胞中I型和III型胶原蛋白的数量。多酚、维生素、多不饱和脂肪酸等生物活性化合物是常见的提高营养价值的食品补充剂。然而，它们的生物利用度差、水溶性较差和代谢改变可能会降低它们的效果。借由EVs作为载体，可实现其有效递送。展望干细胞EVs在疾病治疗的赛道俨然已成一匹黑马，但是EVs如何与靶细胞通信，以及如何实现组织器官选择性的潜在机制尚不清楚，而这些机制的研究是开发针对外泌体通讯的有效治疗方法和开发工程外泌体衍生的治疗载体的先决条件。此外，该领域尚无统一的分析表征标准、纯化方法、表征技术及数据分析等的差异都会导致难以获得稳定且批间一致性良好的EVs。这些均是横亘在EVs研究以及产业化道路上的问题。在此过程中，EVs的基础研究以及新分析技术的迭代，有望为干细胞EVs疗法带来新的见解和策略，并可能激发下一代递送系统的设计与开发。截至目前，纳米流式检测技术已经进入由中国研究型医院学会细胞外囊泡研究与应用分会围绕SC-EVs制定的两项全国团体标准中，以及由上海市生物医药行业协会依据协会制定的《间充质干细胞外泌体质量控制标准》(T/SBIAORG 001-2023)团体标准中，NanoFCM将紧跟行业发展，在外泌体大规模生产、纯化工艺和表征质控等过程提供完整的解决方案。参考文献Rumiana Tenchov, Qiongqiong Angela Zhou*,et al.Exosomes – Nature’s Lipid Nanoparticles, a Rising Star in Drug Delivery and Diagnostics[J].ACS Nano 2022, 16, 17802&minus 17846Y W,et al. Requirements for human mesenchymal stem cell‐derived small extracellular vesicles[J].Interdisciplinary Medicine, 2023 1:e20220015.中国研究型医院学会.T/CRHA001-2021人间充质干细胞来源的小细胞外囊泡[S].全国团体标准信息平台(ttbz.org.cn)中国研究型医院学会.T/CRHA002-2021人多能干细胞来源的小细胞外囊泡[S].全国团体标准信息平台(ttbz.org.cn)上海市生物医药行业协会.T/SBIAORG001-2023间充质干细胞外泌体质量控制标准[S].上海,上海市生物医药行业协会(sbia.org.cn）部分数据来自于ClinicalTrials网站(ClinicalTrials.gov)

细胞体外培养用水中水的质量要求提起细胞体外培养实验，每个经历过的实验者都会有这样的领悟吧，细胞虐我千百遍，我待细胞如初恋。明明小心翼翼的操作，细胞总会莫名其妙的被污染了！莫名其妙的挂掉啦！到底怎么回事呢？其实造成细胞污染的因素不单单是微生物，培养环境中所掺杂的物质也可能会影响细胞的生长。水是细胞赖以生存的主要环境，营养物质和代谢产物都必须溶解在水中，才能为细胞吸收和排泄。对于体外培养的细胞来说，水是细胞培养液和试剂中简单而重要的组分。所以，细胞培养对水的质量要求较高，培养用水中如果含有一些杂质，即使含量极微，有时也会影响细胞的存活和生长，甚至导致细胞死亡。水中的杂质对水质有不同影响：1.离子——平衡渗透压；一些重金属 (Cadmium)对细胞毒害大，即便剂量很低 ( 0.1 ppb)； 2.微生物——污染，改变微环境如pH，影响增殖，死后释放内毒素等；3.内毒素——改变细胞外形、活化细胞、促进或抑制细胞分裂、影响细胞附着等；4.有机物——影响细胞的生长状态。水质评价常用的指标：1. 电阻率（electrical resistivity）衡量实验室用水导电性能的指标，单位为MΩ• cm，随着水内无机离子的减少电阻数值逐渐变大。2. 异体菌落数（Heterotrophic bacteria count，HBC）衡量实验室用水微生物的指标，单位为cfu/mL。3. 有机物（Total Organic Carbon ，TOC）水中碳的浓度，反映水中可氧化的有机化合物的含量，可间接反映出水中细菌和内毒素含量的高低。单位为ug/L或ppb。4. 内毒素（Endotoxin）革兰氏阴性细菌的脂多糖细胞壁碎片，又称之为“热原”，单位EU/mL。参考国际标准化组织的实验室纯水规范ISO3696，美国CLSI和ASTM D1193的试剂纯水规范，我国GBT6682和GBT 30301的试验用水指导，《实验细胞资源的描述标准与管理规范》用水指导，结合多年的实验操作经验，总结出细胞培养用水对水质的要求。细胞培养对水质的要求：1.一定要无菌：HBC 0.01 cfu/mL2.无蛋白及核酸酶和内毒素：无内毒素或无热源0.03EU/mL3.阻碍细胞生长的有机物含量要低：TOC5 ppb4.去除离子含量：电阻率≥18 MΩ• cm(@25℃)细胞体外培养用水中纯水机的配置要求细胞培养过程中，各种培养液和试剂的配制用水均需要经过严格的纯化处理，不含离子和其他的杂质，即使是储存试剂的玻璃器皿，在自来水冲洗过后也应用超纯水漂洗三次以上。目前，市场上供应的纯水装置种类较多，比如自来水进水同时制备二级纯水和超纯水的上海乐枫Genie一体化纯水装置，可以由自来水进水通过预处理柱P Pack、反渗透柱RO Pack及EDI（连续电流电去离子）模块等纯化后达到二级纯水，储存于水箱中以满足日常的清洗应用；水箱中的水再经过U Pack超纯化柱去离子，紫外灯照射杀菌并降低有机物含量，最后经终端滤器RephiBio过滤，以获得无菌、无热源、无核酸酶的超纯水。Genie G 水路图要想达到细胞培养用水的水质要求，纯水机的配置非常关键，带有消毒模块的纯水水箱、终端过滤器、取水水质的实时监测等配置都关系着产水水质是否达标。纯水的储存对保持纯水的质量是至关重要的，由于周围环境和空气中的二氧化碳更容易使水污染改变其pH，所以储存水的容器要尽量密封，避免和外界过多接触，抑制微生物生长。如Genie纯水设备可以提供的纯水水箱带有紫外消毒模块和去除二氧化碳的过滤器，能够尽量的保证水箱内的纯水水质。水箱空气过滤器（含CO2吸附剂）200/350L 水箱空气过滤器主控屏显示水箱水循环状态终端滤器可用于去除纯水中特定类型的污染物，满足不同实验的应用需求。对于细胞体外培养可以选用RephiBio Filter 纯水终端过滤器，安装在乐枫超纯水系统的出水口，可有效去除水中的热原（内毒素）、核酸酶、细菌等杂质，制备符合细胞培养用水要求的超纯水（无热原、无DNase、无RNase、无菌）。对于超纯水而言需要格外注意终端水质的TOC、电阻率、细菌和内毒素的含量，必须做到即取即用，因此取水的远程监控和水质实时监测就显得尤为重要。目前已有厂家可以提供与手柄通过无线连接的实验室纯水机（如上面提到的Genie），将水机和取水手柄分别放在洁净间的内外，通过无线控制取水手柄达到超纯水的取用和实时检测水的电阻率和TOC数值，非常适合无菌环境下的操作，尽量减少污染。无线 自由局域网无线通信技术 各单元摆脱信号线羁绊主机，主控屏，手柄摆放可自由组合 手柄触屏信息? 系统运行状态：待机，泄压，循环，产水? 水箱液位：0%或者L? 纯水（超纯水）水质参数：电阻率、TOC、温度 终 端 水 质 实 时 监 测结合上述用水要求，为大家推荐两款制备超纯水的水机，Genie G一体化纯水仪和Genie PURIST 超纯水仪。 Genie G一体化纯水仪以自来水为进水制备超纯水和 EDI 二级纯水性能指标Genie PURIST 超纯水仪以纯水（EDI 纯水，RO 水或蒸馏水等）为进水，制备实验室超纯水。性能指标【注意事项】1.超纯水应当注意使用时间，应该“即取即用”。防止超纯水吸收外界的杂质导致水质下降。2.在合适的环境使用超纯水。环境中的VOC（挥发性有机物），细菌等都会影响细胞培养。3.培养细胞的容器应当洁净无污染。 4.配制离散细胞用的消化液和细胞洗涤液时，宜采用钙、镁离子含量低的缓冲液，缓冲液用水可以选用装配乐枫低镁型纯化柱的纯水机，避免钙、镁离子促使细胞凝聚作用的产生。不同细胞体外培养用水选择指南细胞培养（cell culture）是指在体外模拟体内环境（无菌、适宜温度、酸碱度和一定营养条件等），使之生存、生长、繁殖并维持主要结构和功能的一种方法。细胞培养的整个流程中实验用水贯穿每一个环节：1.取材：组织的清洗和灌注试剂用水，如PBS缓冲液、Hanks液的配制；2.原代培养：1640、DMEM等培养基用水，明胶等支持物的配制，添加药物、检测试剂的配制；3.传代培养：胰酶等消化液的配制；4.冻存：细胞冻存液DMSO的配制。细胞体外培养的细胞类型一般分为动物细胞培养、植物细胞培养和微生物培养，其中极难的是动物细胞的培养。动物细胞的培养除了需要无菌、温度、气体、渗透压、pH等基本条件，它还需要血清、支持物等特殊物质，其中原代细胞的培养是很难的。植物细胞的培养需要光照和激素，而且培养条件和培养技术比较成熟。微生物培养多为单细胞生物，微生物人工培养的条件比动植物细胞简单得多，蛋白胨、麦芽汁、酵母膏等培养基即可满足微生物的营养要求，其中厌氧微生物培养比好氧微生物复杂，需要维持CO2等非氧惰性气体的浓度。由于细胞的种类和培养条件不同，对培养环境中杂质的含量要求也不同，那么配制培养基或试剂用水的选择大有讲究，不同细胞体外培养用水的指标如下：细胞体外培养用水选择细胞类型纯水等级电阻率(MΩcm)TOC(ppb)微生物(cfu/mL)内毒素(Eu/mL）核酸酶(pg/mL)动物细胞超纯水181010.002?ND植物细胞超纯水181010.002?ND微生物实验室Ⅱ级纯水10501NANA从上表可以看出，动物细胞和植物细胞的培养对去除内毒素和核酸酶的要求很高，用于这两类细胞培养可以选择商品化的细胞培养用水，另外去除纯水中的内毒素和核酸酶可以通过在纯水机的取水口安装终端滤器达到。各种细胞培养用水的比较细胞培养用水制备方法优点缺点商品化细胞培养用水纯水或超纯水进行多效蒸馏制成，严格控制热源、无菌、内毒素、pH、渗透压等指标水质标准程度化高，可保证实验结果的重复性价格昂贵DEPC水DEPC处理过并经高温高压灭菌的MiliQ纯水，无RNase、DNAase和proteinase。完全去除核酸酶价格昂贵，未去除内毒素终端滤器过滤超纯水采用0.22μm的过滤膜，可有效去除水中的热原（内毒素）、核酸酶、细菌等杂质。性价比高，供水量大对取水环境要求高乐枫 RephiBio 终端过滤器采用0.22μm带正电荷的双层尼龙66过滤膜，可制备符合生物领域应用要求的超纯水（无热原、无DNase、无RNase、无菌），纯水中内毒素含量低于0.001 Eu/mL，核酸酶的含量低于可检测范围，微生物的含量低于0.1 cfu/mL，可以满足动物细胞和植物细胞的需求。Tips: 通常情况下乐枫RephiBio 终端过滤器的更换周期为3 个月，以达到好的使用效果。

p　　卵母细胞体外成熟是辅助生殖领域已开展近30年的一项重要技术，在预防卵巢过度刺激综合征，保存女性生育力，拓展辅助生殖技术应用领域等展现出巨大的应用价值。/pp/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/200e2031-e412-4cd0-a657-9cb63171a9a6.jpg" title="NewsDataAction.png"//pp　　在啮齿类及家畜等动物中，卵母细胞经过体外成熟后，依然可以保持较高的发育潜能，但是人类辅助生殖临床中发现，体外成熟卵母细胞发育潜能较差，形成胚胎的流产率相对较高，且尚无公认的有效改善措施。此前有多项研究揭示小鼠卵母细胞成熟过程中的关键分子，然而对人类卵母细胞成熟过程中的分子表达特征尚不明确。/pp　　2月27日，北京大学第三医院乔杰院士团队的李蓉教授、于洋副研究员与广州医科大学附属第三医院范勇教授，昆明理工大学谭韬副教授团队合作，在Antioxidants & Redox Signaling杂志在线发表题为“Single-cell transcriptomics of human oocytes: environment-driven metabolic competition and compensatory mechanisms during oocyte maturation”的研究成果，揭示了体外培养影响人卵母细胞成熟及发育潜能的关键分子及其作用机制。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/2df4c471-0a8d-4c97-a46b-adbe430a85dd.jpg" title="NewsDataAction-2.png"//pp/pp　　在该研究中，研究者在伦理委员会指导下，通过来自于3名女性捐赠的6枚卵母细胞（每名女性捐赠1枚成熟与1枚不成熟卵母细胞），利用单细胞转录组测序技术，从整体水平上，对体外成熟卵母细胞中的RNA表达特征进行了阐述，并利用小鼠模型、干细胞模型、人类样本等，从基因、亚细胞结构、细胞发育等不同层面，系统揭示了代谢通路关键分子ACAT/HADHA-DPYD在维持卵母细胞发育潜能方面扮演重要的角色。/pp　　首先，研究者利用高通量测序与生物信息学分析手段，明确代谢通路的改变是体外成熟卵母细胞与体内成熟卵母细胞的最典型差异。进而，通过多种筛选手段，包括与不同质量的体内成熟卵母细胞比较、物种间比较等，明确三种与辅酶A相关的酶编码基因（ACAT1、HADHA、DPYD）是潜在影响体外成熟卵母细胞发育潜能的靶标分子（下图）。/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201803/insimg/4ca2142c-ebee-4bd7-a0cd-9cd6e94c59c1.jpg" title="NewsDataAction-3.png"//pp/pp style="text-align: center "筛选与人体外成熟卵母细胞发育潜能相关的靶标分子/pp　　其中，ACAT1和HADHA协同调控三羧酸循环的底物乙酰辅酶A与琥珀酸的生成，间接影响三羧酸循环的效率，导致线粒体功能不足。同时发现，三羧酸循环酶类的激活剂钙离子在体外成熟卵母细胞中浓度降低，再次提供证据表明体外成熟卵母细胞线粒体功能及能量代谢异常。/pp　　然而，为维持发育的进行，卵母细胞在钙离子摄入障碍的情况下，内源钙离子释放，实现钙离子浓度代偿。同时，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸转氢酶（NNT）编码基因上千倍上调表达，促进体内NADH与NADP+的生成。一方面NADH可以提供额外的能量供卵母细胞成熟发育，缓解线粒体功能失调导致的NADH生成减弱，维持其细胞质的生物学功能；另外一方面，NADP+的生成上调DPYD表达，对体外成熟卵母细胞中出现的异常DNA双链断裂进行修复，维持其细胞核的生物学功能。/pp　　综上所述，研究者首次利用严格的对照，排除不同人群遗传的潜在影响，从组学筛选到靶标分子的生物学功能鉴定的系列实验中，明确人体外成熟卵母细胞从受损到功能代偿的分子机制。研究在提示辅助生殖技术每一步操作都潜在对生殖细胞产生影响的同时，也为辅助生殖技术的持续优化提供了理论基础。/pp　　据悉，北京大学第三医院2011级博士生赵红翠为本文的第一作者，2017级博士生李天杰，赵越副研究员，昆明理工大学谭韬副教授为本文共同第一作者，北京大学第三医院李蓉教授为该论文的通讯作者，于洋副研究员，广州医科大学附属第三医院的范勇教授为共同通讯作者。/p

对于外泌体研究的新手来说，细胞培养上清液是非常好的实验材料，外泌体相对容易收集。我们可以首先从细胞上清开始来熟悉整个外泌体的研究流程，充分了解整个流程需要使用的仪器、试剂以及准备时间，对我们后续的实验安排有很大帮助。其中比较重要的一点是要确定有足够的初始细胞上清液来收集外泌体，以保证我们能够拿到足够多的蛋白、核酸来进行后续分析。我们可以逆向思维，通过后续检测所需蛋白/核酸量——外泌体量——细胞上清量，来确定初始细胞上清体积。先从细胞上清开始，熟悉了整个过程后，我们再进行其他相对较难的实验材料进行研究。01细胞系选择无论贴壁细胞或是悬浮细胞，能分泌更多外泌体的细胞系肯定是优先选择的。一般说来，肿瘤细胞的外泌体分泌水平要高一些，但并不是所有肿瘤细胞系都能分泌足够多的外泌体，我们可以借鉴文献中的细胞系推荐1。以常用基因转染的HEK293为例，是比较公认的分泌外泌体水平较高的细胞系。或者，以每100ml的细胞上清收集到的外泌体蛋白可达到5~20μg范围作为标准2，例如我们可以从100ml的细胞上清中获得10μg的外泌体蛋白，如果后续要做蛋白质组学分析（需50μg蛋白），那么初始细胞上清就需要扩大到之前的5倍，500ml，500ml上清差不多是通过离心方法可处理的大样品量了。如果后面收集到的外泌体蛋白都不够进行一次WB，那就要考虑一下是不是要换个细胞系了。如果外泌体蛋白小于3μg，那么考虑到扩大体系的实验难度和后续实验的顺利进行，那证明我们用的细胞系不太合适做外泌体研究。*虽然很多生物样品或是细胞系在文献中没有出现过，许多外泌体相关的数据库（ExoCarta, Vesiclepedia, Evpedia等）可以提供帮助，在上面我们可以查到有哪些细胞系已经有人成功进行外泌体提取了。或者也可以咨询一些做外泌体的生物公司，看看他们是用哪些细胞系来制备商业化的标准外泌体样品的。02优化细胞培养条件及细胞系选择影响外泌体质量和回收率的另外一个重要因素是在收集之前细胞的培养状态。好的收集时间段是细胞状态好、生长旺盛，即处于对数期的细胞3，并且在细胞传代之前收集细胞上清，这个时候细胞所分泌的外泌体量达到高4。准备好的细胞上清液，细胞密度也要适合，贴壁细胞如果细胞密度过高会出现接触抑制，对所分泌的外泌体也会有影响。所以，理想的条件是在细胞融合达到70%~80%后的40~48h后收集外泌体（此时约融合至90%）。要注意，为了避免FBS外泌体的污染5，收集外泌体的40~48h之前需换成无血清培养基，注意此时40~48h仅作为推荐参考。像有些细胞在无血清培养基培养24h后没有发生存活率和细胞形态改变，那么可以进行上清收集。如果出现死细胞增加、细胞形状改变、状态变差等情况时，使用EV-delepted FBS培养基来代替无血清培养基，EV-delepted FBS可以直接购买也可以自己制备（使用SW 41Ti转头在4℃，35,000rpm(Rmax 210,000 ×g)离心16h后小心收集上清）。但是这样仍无法完全避免血清外泌体的污染，需要清楚样品中血清外泌体的含量，增加一组没有培养细胞的培养基的平行样品作为阴性对照是必要的。03外泌体的提取方法目前被大家认可的方法就是超速离心，因为超离的方法可以收集到完整的细胞外囊泡群，并且几乎所有的实验材料（细胞上清、血液、体液等）都可以通过超离的方法来进行外泌体提取。当然超离的方法也有需要改善的地方，比如样品量很小的情况下，超离对外泌体的回收率不高，但是超离作为一种物理分离的方法，可以在不破坏外泌体群体特性的情况下进行分离的。当前，除了超离外还有许多外泌体分离方法，每种方法都有它的优势和劣势，首先我们需要理解各种分离方法的原理和特点，再根据我们的实验需求才能找到合适的外泌体提取方法。超离方法是可以获得整个外泌体群体，适合于研究整个外泌体群体特性。Yoshioka博士：众多外泌体分离方法中，我们使用超离沉降的方法作为实验室提取外泌体的标准方法5（见下图）。这个Protocol主要包括三个步骤：1.小心收集细胞上清并低速（4℃，2,000xg，10分钟）去除悬浮细胞（死细胞）。2.用0.22μm孔径过滤器过滤上步中收集到的包含外泌体的上清液，去除大颗粒和细胞碎片。3.将上步中的滤液进行超离处理，使用贝克曼库尔特SW 41Ti水平转头、13.2ml超净离心管（Product Number:344059，Beckman Coulter），4℃下35,000rpm(Rmax 210,000xg)离心70分钟。离心过后外泌体在离心管底聚集成沉淀，通常是肉眼不可见的。然后用预先过了0.22μm孔径过滤器的PBS进行清洗，洗掉与外泌体一起沉降的成分，例如微颗粒和蛋白。小心倾倒掉第3步超离后的上清，残留少量液体进行2~3s的涡旋振荡重悬沉淀，然后加入PBS，重悬后的样品同样的条件再进行一次超离。再次超离过后的外泌体仍然需要重悬，倾倒掉上清后，再进行2~3s的涡旋振荡重悬，这时的外泌体样品就可以进行下步分析了。从离心管中转移外泌体样品到储存管（比如1.5ml微量离心管）时，在吸取时我们可以用移液枪先大概测量一下样品体积，后面在储存管中补充PBS到我们之前预估的样品体积，比如，我们想收集到100μl的外泌体样品，但是从离心管中转移到微量管中只有80μl（注意：使用13.2ml超净离心管，平均下来每次收集到的外泌体样品大概80μl），我们加20μl PBS到微量管中再混匀一下就可以保存了。外泌体样品可以在4℃保存，并且要尽量早的用于分析。另外，外泌体样品是不能反复冻融的，与细胞类似，反复冻融过程会破坏外泌体。现在大家普遍认为外泌体是具有异质性的，整个外泌体群还可以细分为亚群（例如尺寸、蛋白表达等），不同的亚群也具备不同的特性，正如前文所说，通过超离的方法可以收集完整的外泌体群体。也有些文献也报道过使用不同的离心条件，可以将尺寸大小不同的外泌体亚群分开。目前，还没有特别统一的外泌体超离提取步骤，像转头类型、离心管类型、离心力以及离心时间等离心条件在不同的文献上都会有些许的差异。04参考文献1. Yokoi A. In Takahiro Ochiya, Yusuke Yoshioka. Exosomes encourage the medical innovation. Kagaku-Dojin Publishing Co., 2018 p.122-134 [Article in Japanese]2. Valadi H et al. Nat Cell Biol. 2007 9(6): 654–6593. Beckman Coulter. Interview article: Basics and Vision of Exosome Research. 20154. Urabe F et al. Clin Transl Med. 2017 6(1): 455. Yokoi A. In Takahiro Ochiya, Yusuke Yoshioka. Exosomes encourage the medical innovation. Kagaku-Dojin Publishing Co., 2018 p.122-134 [Article in Japanese]

在现代生物医学研究中，流式细胞术（Flow Cytometry）已经成为不可或缺的分析工具。它能够通过分析单细胞的多参数特性，揭示细胞间的复杂异质性。而在这一领域，流式细胞指纹（Flow Cytometry Fingerprint）作为一种前沿技术，正在为我们揭示细胞微观世界的更多奥秘。本期，我们跟随贝克曼库尔特一同探究流式细胞指纹，特别是在纳米流式领域，CytoFLEX nano凭借其独特的技术优势，正在引领这一领域的进展。 什么是流式细胞指纹？流式细胞指纹是指通过流式细胞术获得的细胞或颗粒的特定光学特征，这些特征包括散射光和荧光信号。每一种细胞或颗粒都有其独特的指纹图谱，这些图谱反映了它们的物理和生物化学特性。通过对这些指纹图谱的分析，研究人员能够识别并分类不同类型的细胞，甚至可以在同一细胞群体中发现不同的亚群。传统纳米流式在细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）领域的挑战尽管流式细胞术在细胞分析中取得了巨大进展，但在传统纳米流式领域仍面临一些独特的挑战。一个主要问题是缺乏免疫分型的共识，并且同时检测的荧光信号非常有限。目前，细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）亚群的研究还在起步阶段，并没有像免疫学中那样成熟。免疫细胞可以通过多色免疫分析，利用不同的CD分子的表达谱型（指纹）去定义其亚群，但在EV的研究中，类似的标记和分类标准尚未建立,并且相较于免疫细胞，EV有着更丰富的多样性，可供标记的潜在靶点也更多。 CytoFLEX nano的突破2024年3月份发布的CytoFLEX nano作为一款先进的纳米流式细胞仪（查看：3i流式新品|贝克曼库尔特发布CytoFLEX nano纳米流式分析仪），通过结合散射光和荧光信号的综合分析，显著提高了检测的准确性和灵敏度。CytoFLEX nano纳米流式分析仪品牌：贝克曼库尔特型号：CytoFLEX6荧光通道检测能力，实现精准指纹描述CytoFLEX nano能够同时检测6 个荧光通道，提供更加全面和详细的EV荧光指纹信息。5散射光通道检测能力，释放无限潜力CytoFLEX nano分析仪通过提供5个侧向散射通道扩展了您的研究可能性。通过分析不同散射的比率来研究新群体，而无需依赖染料进行鉴定或分离。这种创新方法不仅提高了实验的灵活性和精度，还为细胞外囊泡研究提供了新的可能性和洞察力。CytoFLEX nano分析仪无疑是未来EV多样性研究的重要工具。高灵敏度，确保捕捉每一个潜在的实验现象与信号在一个细胞外囊泡（EV）上，可能只有10个抗原的拷贝，而目前的流式细胞仪无法测量如此少量的抗原。CytoFLEX nano流式细胞仪的主要优势在于其改进的散射和荧光灵敏度，使得可以测量更小的颗粒并检测低密度的抗原。高阶算法应用：利用Cytobank解析EV“指纹”高阶算法的引入为细胞外囊泡（EV）研究带来了一定的变化。Cytobank平台提供了一系列强大的高阶数据分析工具，如ViSNE、FlowSOM、SPADE和CITRUS，这些工具能够高效解析流式细胞数据，揭示复杂的生物学特征。这些高阶算法在解析EV“指纹”中的应用，使得研究人员能够更精准地解析流式细胞数据，发现传统方法难以识别的细微差异。例如：癌症诊断：利用ViSNE分析癌症患者血液中的EV，发现特定的EV亚群与癌症类型和阶段相关联，为早期诊断和个性化治疗提供了新的生物标志物。心血管疾病研究：通过FlowSOM聚类分析心血管疾病患者的EV数据，识别出与疾病进展相关的特定EV亚群，为疾病机制研究提供了重要线索。免疫监测：利用SPADE分析免疫治疗前后患者的EV变化，揭示免疫反应的动态过程，为评估治疗效果提供了新的视角。差异分析：使用CITRUS对不同病理状态下的EV进行差异分析，发现与疾病相关的特定细胞亚群，帮助识别潜在的生物标志物。von Lersner, Ariana K., et al. "Multiparametric single-vesicle flow cytometry resolves extracellular vesicle heterogeneity and reveals selective regulation of biogenesis and cargo distribution." ACS nano 18.15 (2024):10464-10484.所见即所得，利用CytoFLEX SRT实现分选与分析的相互验证。CytoFLEX nano不仅让研究人员能够在EV分析阶段实现“所见”，更通过CytoFLEX SRT的精确分选功能，将这些识别出的EV亚群进行进一步的分选和深入分析，实现“所得”。这种协同工作流程，确保了数据的准确性和可靠性。CytoFLEX nano与CytoFLEX SRT的结合，为EV研究提供了一个强大的工具组合。前者通过高灵敏度的多通道检测，实现对细胞群体的初步识别；后者则通过精准的分选功能，对这些群体进行进一步的验证和分析。这一协同工作流程，使研究人员能够在分子水平上揭示EV的复杂特征和生物学功能，开拓新的研究领域和应用前景。通过这种多种方法的联动，科学家们能够更全面地理解EV的特性，从而在疾病诊断、治疗和预防中发挥更大的作用。CytoFLEX nano和CytoFLEX SRT的完美结合，真正实现了分选与分析的相互验证，尽可能捕捉到每一个潜在的EV亚群。John Tigges, DirectorFlow Cytometry Core Facility and Center for Extracellular Vesicle Detection, Beth lsrael Deaconess Medical Center“Having all these scatters at hand together with the greater sensitivity gives you the power to ask, what could I do now?lt opens up new research possibilities.“拥有这些散射通道以及更高的灵敏度，让你可以问自己，我现在还能做些什么?这开启了新的研究可能性。” 数据示例通过流式分选验证散射光流式细胞指纹的真实性在细胞外囊泡（EVs）的研究中，准确识别和表征其特性是至关重要的。使用CytoFLEX Nano流式细胞仪，我们能够通过高灵敏度的散射光检测捕捉到EVs的初步指纹信号。然而，为了验证这些散射光指纹的真实性，我们进一步利用CytoFLEX SRT进行精确分选。通过分选前后的对比分析，并使用标准微球验证散射光信号的差异，我们确保了这些指纹的准确性和可靠性。使用CytoFLEX SRT对在CytoFLEX Nano上观察到的不同散射差异信号进行分选，并通过回测确认这些差异的真实存在。同时，CytoFLEX SRT的精确分选功能也得到了验证。 结语CytoFLEX家族和Cytobank的结合，为细胞外囊泡（EVs）研究提供了一个强大且全面的分析工具组合。通过纳米流式细胞术，研究人员能够捕捉到EVs的复杂指纹信号，并通过精确分选技术，进一步验证和深入分析这些信号的真实性。这种多方法学联动，不仅提高了数据的准确性和可靠性，还揭示了EVs在不同生理和病理状态下的潜在作用。高灵敏度的散射光和荧光检测能力，加上Cytobank平台的高阶算法，使得研究人员能够更全面地理解EVs的特性，从而在疾病诊断、治疗和预防中发挥更大的作用。通过这些先进技术的应用，EVs研究已经进入了一个新的纪元，开创了更多的研究领域和应用前景。CytoFLEX nano和CytoFLEX SRT的完美结合，为现代生物医学研究带来了前所未有的便利和创新。未来，我们有理由相信，随着技术的不断进步和应用的不断深入，流式细胞术将继续在EVs研究中发挥关键作用，为生命科学的探索开辟更多可能性。贝克曼库尔特CytoFLEX SRT桌面型流式细胞分选仪品牌：贝克曼库尔特型号：CytoFLEX

近年来，细胞外囊泡 (Extracellular vesicles，EV)的研究热度正在持续增长，与EV相关的文献数量呈指数级增长，已成为生命科学和生物医学研究领域内的一大热点话题。前不久，国际细胞外囊泡学会（ISEV）发布了最新版的细胞外囊泡研究指南《Minimal information for studies of extracellular vesicles(MISEV2023): From basic to advanced approaches》，在MISEV2014和MISEV2018版本基础上整合了来自ISEV专家工作组和1000多名研究人员的反馈意见，加强了研究设计和实验细节，并为新的应用领域提出了建议和指导。MISEV2023重点对EV命名、样品收集和预处理、EV分离与浓缩、EV表征、EV研究技术方法、EV释放与摄取、EV功能研究、EV体内实验进行了介绍。（文末附全文链接）关于ISEV和MISEV简介MISEV指南由国际外囊泡协会(ISEV)编制，ISEV是研究和使用细胞外囊泡的科学家和临床医生的主要专业协会，通过其年会、专题研讨会和其他会议、同行评审期刊、在线学习平台以及与其他学会的合作，吸引了世界各地的不同研究人员群体。因此，ISEV具有独特的优势，可以指导制定和传播关于最佳实践指南和科学考虑的专家共识。MISEV 2014是ISEV发表的第一篇EV研究指南，旨在为EV研究提供可靠的支撑，MISEV 2018对EV研究发展过程中的方法和手段进行了深入的且批判性的评估，其中大部分内容至今仍然有效。而MISEV 2023与之前的版本一样，为EV研究人员提供了简明扼要的建议和指导，对 MISEV2018 中提出的要点进行了完善，并增加了对新发展领域的建议和指导。其目的是帮助EV研究和应用领域的从业人员针对每个EV来源、类型、研究问题或应用展开最佳实践。关于EV命名MISEV 2023保留了MISEV 2018的EV定义，但删除了2018年使用的“自然释放”的用词（新定义：EV是指从细胞中释放出来的颗粒，由脂质双层分隔，并且不能自行复制，即不包含功能性细胞核），以避免排除了通过细胞培养生产的EV。一般来说，ISEV建议使用通用术语“EV”和该术语的扩展，而不是使用具有误导性的术语，如与难以确定的生物发生途径相关的“exosomes（外泌体）”和“ectosomes（核外颗粒体）”。这两个术语是与假定的生物发生途径有关，需要谨慎使用且需要有强有力的证据。术语“exosomes（外泌体）”是指通过多泡体（MVB）释放的来自细胞内部的EV，而术语ectosomes（核外颗粒体，又称微囊泡Microvesicle、微粒Microparticle）是指细胞膜出芽形成的EV。由于目前大多数EV分离技术不能富集由不同机制产生的EV，且没有外泌体、核外颗粒体或其他EV亚型的通用分子标记。因此，ISEV不鼓励使用基于生物发生的术语，除非对此类EV群体进行了专门的分离和表征。相关术语及定义：EV的收集和预处理样本采集、预处理、储存等因素可能会对EV数量和质量造成影响，MISEV2023对需要注意的一些因素给出了建议。对于不同样本都适用的因素，给出了普适建议，另外也针对细胞培养物（cell culture‐conditioned medium，CCM）、细菌、血液、尿液、脑脊液、唾液、滑液、乳汁、实体组织共计9类EV来源样本的采集及处理给出了具体建议。1.血液血液是EV研究中最常见的生物体液样本，但血液样本面临供体变化、分析前处理、血液中血细胞、血小板、脂蛋白及其他蛋白成分的影响。基于此，MISEV2023对血液样本的收集与处理给出了以下建议：• 相较于其他样本，供体对血液及血液EV的影响较大，因此当收集血液样本时，需详细的记录和报告。• 静脉采血应使用管径较大的采血针，以最大限度减少血小板活化和溶血。为减少细菌和皮肤细胞污染、避免组织因子介导的血小板活化，弃去少量抽到的血液是一种有效的做法（例如，人类抽血时丢弃前面的2-3 mL）。• 选用与下游分析兼容的采血管和抗凝剂。• 采血后，应避免过度摇晃和低温，并尽快处理为血浆或血清，以减少血小板激活和EV释放。• 制备血浆或血清时，应选择能够有效去除血小板但不影响EV的方法。若使用离心法，吸取上清时应从上向下吸上清液，并在沉淀上方保留一定量的血浆或血清，以免干扰沉淀导致血小板释放。• 血液EV的主要污染物/共分离物包括血小板、脂蛋白、溶血产物以及大量可溶性/聚集蛋白，检测时需说明任一污染物。2.尿液尿液是继血液之后第二大用于EV研究的生物体液样本，可以通过非侵入性的方式连续获得大量样本。尿液EV (uEV)研究的挑战源于uEV的来源细胞不同，以及受到液体摄入量、采样时间、饮食、运动、年龄、性别、药物以及健康状况的影响。基于此，MISEV2023对尿液样本的收集与处理给出了以下建议：• 应使用无细胞尿液/无细胞的尿液生物库。• 在适当情况下，报告uEV污染物/共分离成分（THP、白蛋白、其他过滤到尿液中的蛋白）的去除方法和去除效果。• 为实现标准化，收集uEV和非EV尿液（如肌酐、PSA等）数据，用于估计绝对或相对排泄率。3.细胞培养物MISEV2018针对CCM中提出的建议仍然有效，包括但不限于描述培养基的组成和制备，记录生产细胞的特征、细胞培养条件、物理或化学刺激物处理（如果有）、CCM收获的频率和时间间隔及方法、EV分离之前CCM的储存处理。如果细胞来源不是已建立的细胞系，则应报告采集和预培养条件，如酶消化。• 如使用血清或其他添加剂，需说明来源和用量。如果使用的添加剂已经去除了EV，需说明去除方法并评估去除程度（包括稀释，通过离心的方法去除EV时稀释可能是必要的）。• 应将非条件（空白）培养基作为对照进行处理和定性，以评估培养基本身对EV检测的影响。4.细菌细菌EV和细菌来源的多样性，很难就样品类型、预处理、分离、收集和表征给出普适性建议。MISEV2023建议在处理细菌样本时需要注意以下事项：• 除其他培养参数外，细菌培养物收获时需说明细菌生长阶段。• 尽量缩短EV分离/浓缩前的储存时间，尤其是在样本未经过滤的情况下。• 当细菌EV样本来自体内或环境，应考虑宿主EV和环境中非目标EV的影响。• LPS（脂多糖）和LTA（脂磷壁酸）可分别作为革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌的EV通用标志物，但在许多特定细菌物种中，该特定标志物仍然不可用。• 细菌EV的非囊泡共分离物可能包括毛、鞭毛、噬菌体和蛋白质、脂蛋白和核蛋白复合物。MISEV2023的建议旨在提高EV研究的严谨性、可重复性和透明度，帮助细胞外囊泡研究和应用领域的从业者根据EV来源、EV类型、研究内容、应用方向选择或制定最佳实践方案。需要说明的是，MISEV2023的内容建立在MISEV2014和MISEV2018的基础之上，前两份指南中的指导建议很大程度上仍然有效，读者在参阅MISEV2023时应结合之前的文件。下表列出了可供参考的文章：参考：1.权威发布！细胞外囊泡研究国际指南MISEV2023 2.干货分享|外泌体研究红宝书—MISEV 2023解读（一） 3.MISEV2023解读：全面认识细胞外囊泡附全文：J of Extracellular Vesicle - 2024 - Welsh - Minimal information for studies of extracellular vesicles MISEV2023 From.pdf

五月的天气多了些燥热，空气里弥漫着太阳爆裂的味道，贝克曼库尔特的细胞外囊泡研讨班活动正在武汉、成都和深圳如火如荼的展开。具有双层膜结构囊泡状异质性群体的细胞外囊泡，参与多种生理和病理过程，细胞外囊泡研究显示出巨大的临床应用前景，来自美国哈佛干细胞研究所的Vasilis Toxavidis和美国哈佛医学院贝斯以色列女执事医学中心的John Tigges，两位有着丰富的流式细胞术和外泌体研究经验的学者辗转三地，和当地优秀的科研工作者们面对面的交流，迎来了一场场流式细胞术与细胞外囊泡研究的学术盛宴。5月24日 武汉站 武汉是细胞外囊泡检测研讨班第一站，九点的江城正为繁忙的道路拥堵而苦恼，前来听课的老师络绎不绝，早早赶到会场等待。在酷炫的武汉生物技术研究院的报告厅里，Vasilis和Toxavidis分别作了检测囊泡流式性能分析和流式检测细胞外囊泡的经验分享，贝克曼库尔特公司的全国离心机产品经理霍德华和流式应用专家刘飞分别介绍了超速离心技术及流式细胞术在外泌体研究中的经典应用。一张张投射在液晶屏上的PPT画面， 让听课老师们都表现出极大的热忱，流式与囊泡研究的碰撞，激发出思想的火花。下午的实验部分，各位老师利用CytoFLEX流式细胞仪，直接体验了一把将理论转化为实验结果的惊喜。5月26日 成都站天府之国的成都是研讨会的第二站，原本容纳一百多人的香格里拉酒店演播厅却提前出现“人满为患”的状况，后来不得不在走廊上额外添加座位。上午四场讲座，两位美国专家Vasilis Toxavidis和John Tigges的演讲引来台下老师阵阵掌声，大家踊跃提问解除心中疑惑；华西医院莫显明主任和张文庚副主任结合自己实验室优势分别作了标准化流式细胞术和肺单细胞图谱研究现状与发展的报告，将活动推向了高潮，在座的老师们深深体验到流式的博大精深。而下午的圆桌讨论，老师们根据自己的研究领域，参加不同的讨论小组，交流了解流式细胞术在不同领域的应用，老师们在热烈讨论中收获了满满的流式干货。5月28日 深圳站“长风逐细浪，大鹏入九天”，活动的最后一站来到了珠江三角洲的经济与科技前沿阵地深圳，世界瞬息万变，科学研究日新月异，促进了当地老师们对新技术的渴望。在深圳麒麟山庄报告厅，Vasilis Toxavidis和John Tigges介绍分享了利用流式手段检测100 nm的外泌体，让大家对流式技术又有了深入的认知，为大家打开了流式检测外泌体的大门。来自南方科技大学的黄巍副教授从es细胞转移研究的角度介绍了相关流式应用，南方医科大学的郑义教授则从干细胞研究角度介绍了流式的应用，贝克曼库尔特CytoFLEX系列流式细胞仪以其高灵敏度高分辨率成为广大研究者的不二之选。三场细胞外囊泡学术活动场场爆满，座无虚席，大家在轻松愉快的环境里领略了流式技术不同的风景，了解了贝克曼库尔特流式细胞仪在微颗粒检测中的独秀之美。此次活动的圆满结束，更加激励贝克曼库尔特坚定根植于广大客户的科研需求，不断发展创新，来年我们再约！* CytoFLEX流式细胞仪仅用于科学研究，不用于临床诊断。

北京佰司特签约德国cellasys公司的细胞/组织/类器官分析仪—IMOLA-IVD 公司新闻：北京佰司特贸易有限责任公司成功签约德国cellasys GmbH公司的细胞/组织/类器官分析仪—IMOLA-IVD，获得中国大陆地区，香港，澳门，台湾以及新加坡的长期的独家代理权，全权负责德国cellasys GmbH公司的灌流式、多参数、实时代谢监测细胞/组织/类器官分析仪—IMOLA-IVD的的市场推广，客户拜访，宣传讲座，路演DEMO，销售定价，投标签约，进出口以及安装售后等所有事宜。德国cellasys提供的灌流式、多参数、实时代谢监测的细胞/组织/类器官分析仪—IMOLA-IVD，是一种基于生物芯片的微生理参数测量系统，对活细胞/组织/类器官的代谢和形态进行无标记实时监测，搭配自动化灌流系统进行换液或者加药，可以实现几天或几周的连续测量，研究药物对活细胞/组织/类器官的影响以及移除药物后的恢复和再生效应。通过生物芯片技术，可以在体外直接研究活细胞或组织、器官在培养过程种的多个参数的变化，包括细胞外酸化（pH）、细胞呼吸（pO2、pCO2）和形态学（电阻）。整个测量过程无需标记、多通道平行进行、连续检测、实时记录。 德国cellasys的细胞/组织/类器官分析仪—IMOLA-IVD，采用的是芯片技术，而不是通用的光学检测技术，其检测灵敏度更高，检测时间更长，而且这两个产品都有密闭的灌流系统，可以适时更换溶液，适合长时间检测细胞/组织/类器官的生理行为变化，以及观察外界条件（加药等）处理后的细胞/组织/类器官的再生等效应。 多个传感器芯片并联平行工作 非侵入式、实时无标记监测 pH值、O2消耗率、细胞外酸度、贴壁电阻四参数同时测量 独特的灌流系统可实现随时换液主要参数：1. 可实时监测细胞/组织/器官生理状态变化，可以监视形态的变化，并以定量的形式高时间分辨率的测量，。2. 分析样本：可分析贴附性细胞，悬浮细胞，各类细胞器，组织以及类器官。硅材料的生物芯片表面比塑料更适合大多数细胞的生长。 3. 侦测目标：可以同时实时监测细胞/组织/器官代谢的多个参数，包括细胞酸化度（pH）、细胞氧消耗（pO2）和细胞贴壁电阻值（impedance）4. 分析数据要包含：基础代谢率、电子泄漏、极限呼吸率、线粒体功能、细胞贴壁电阻等有害物的情况。5. 无需标记物的非入侵式荧光测量：不用额外的试剂，不接触细胞，不破坏细胞结构，不需人员监控，全自动检测采集数据，并且分析导出监测细胞/组织/器官代谢获得的生理学参数变化曲线 。6. 通过芯片电极监测，电信号比荧光检测的抗干扰能力更强，监测数据更准确，每个芯片含有多个不同类型的传感器元件，分别测量不同的生理学参数，每个参数均可获得多个位置的数据点。7. 可以保证每1-4分钟换液一次，始终保持培养环境的新鲜，O2的充足，不会累积代谢废物，不会影响细胞/组织/器官的生长，整个实验环境中保证细胞/组织/器官相同的溶液环境。8. 芯片组成：试验重复误差：高质量CMOS芯片技术，监测更准确， 试验重复误差：≤3%。ISFETs（离子敏感场效应晶体管）： 测量细胞/组织/器官外环境的pH值变化即产酸率；OS（改进型clark型电极）：测量细胞/组织/器官外环吗氧气浓度即呼吸作用；IDES（交叉的电极结构）：测量细胞/组织/器官的贴壁电阻即粘附和融合度；9. 检测室温度控制范围25 - 45°。10.代谢测量芯片安装于生物模块之内，每个分析系统含有6个生物模块，可以平行地操控6个芯片。生物模块在一个可调的控温孵箱中（标准温度为37°C）。自动加样器控制6个支架，每个支架带有6个储液器,每个支架的储液池针对一个生物模块。11. 具备灌流换液体系可以实现细胞/组织/器官环境溶液自动更新，并且可以加药和换药，每个样本对应6个注射通道，可以随时更换溶液，并且对酸化速率和呼吸速率，以及细胞/组织/器官贴壁电阻进行测量。12. 具备灌流换液体系可以实现细胞/组织/器官环境溶液自动更新，并且可以加药和换药，每个样本对应6个注射通道，可以随时更换溶液，并且对酸化速率和呼吸速率，以及细胞/组织/器官贴壁电阻进行测量。13. 连续测量时间：最长细胞/组织/器官培养和监测到14天。14. 封闭的灌流体系保证了细胞/组织/器官培养过程的无菌环境。15. 可自定义检测程序，并能实时存储。16. 专业性分析控制软件控制整个实验并且在电脑显示屏上实时在线显示具体的数据，所以实验者可以随时观察实验进程并及时做出记录和分析。17. 实时数据获取与分析，可检测多种指标。并且自动将一个芯片上的多个电极的数据拟合出变化率，IC50曲线和数值，自动标准化每次的灌流换液程序。 北京佰司特贸易有限责任公司(https://www.best-sciences.com):类器官培养仪-HUMIMIC；灌流式细胞代谢分析仪-IMOLA；便携式4通道SPR仪-P4SPR；蓝光/绿光LED凝胶成像；Nanocellect细胞分选仪-WOLF；微纳加工点印仪-NLP2000/DPN5000；

外泌体最早发现于体外培养的绵羊红细胞上清液中，是细胞主动分泌的大小较为均一，直径为40~100纳米，密度1.10~1.18 g/ml的囊泡样小体。　　细胞外泌体携带多种蛋白质、mRNA、miRNA，参与细胞通讯、细胞迁移、血管新生和肿瘤细胞生长等过程并且有可能成为药物的天然载体，应用于临床治疗。然而，测量技术手段的局限限制了外泌体在这些领域的研究进展。所以，在这篇文章中，总结了外泌体的纯化方法，比较了现存各种外泌体测量技术，重点介绍了一种新的测量技术，纳米微粒追踪分析术，在外泌体尺寸和表征研究中的应用。　　1. 外泌体提取及方法学评价　　到目前为止，仍没有一种方法能同时保证外泌体的含量、纯度、生物活性。　　1.1 离心法　　这是目前外泌体提取最常用的方法。简单来说，收集细胞培养液以后依次在300 g、2 000 g、10 000 g离心去除细胞碎片和大分子蛋白质，最后100 000 g离心得到外泌体。此种方法得到的外泌体量多，但是纯度不足，电镜鉴定时发现外泌体聚集成块，由于微泡和外泌体没有非常统一的鉴定标准，也有一些研究认为此种方法得到的是微泡不是外泌体。　　1.2 过滤离心　　过滤离心是利用不同截留相对分子质量(MWCO)的超滤膜离心分离外泌体。截留相对分子质量是指能自由通过某种有孔材料的分子中最大分子的相对分子质量。外泌体是一个囊状小体，相对分子质量大于一般蛋白质，因此选择不同大小的MWCO膜可使外泌体与其他大分子物质分离。这种操作简单、省时，不影响外泌体的生物活性，但同样存在纯度不足的问题。　　1.3 密度梯度离心法　　密度梯度离心是将样本和梯度材料一起超速离心，样品中的不同组分沉降到各自的等密度区，分为连续和不连续梯度离心法。用于密度梯度离心法的介质要求对细胞无毒，在高浓度时粘度不高且易将pH调至中性。实验中常用蔗糖密度梯度离心法，在离心法的基础上，预先将两种浓度蔗糖溶液(如2.5 M 和0.25 M)配成连续梯度体系置于超速离心管中，样本铺在蔗糖溶液上，100 000 g离心16 h，外泌体会沉降到等密度区(1.10~1.18 g/ml)。用此种方法分离到的外泌体纯度高，但是前期准备工作繁杂，耗时，量少。　　1.4 免疫磁珠法　　免疫磁珠是包被有单克隆抗体的球型磁性微粒，可特异性地与靶物质结合。同样，在离心法的基础上，预先使磁珠包被针对外泌体相关抗原的抗体(如CD9、CD63、Alix)与外泌体共同孵育，蒸馏水冲洗后，重悬于PBS缓冲液中。这种方法可以保证外泌体形态的完整，特异性高、操作简单、不需要昂贵的仪器设备, 但是非中性pH和非生理性盐浓度会影响外泌体生物活性，不便进行下一步的实验。　　1.5 色谱法　　色谱法是利用根据凝胶孔隙的孔径大小与样品分子尺寸的相对关系而对溶质进行分离的分析方法。样品中大分子不能进入凝胶孔，只能沿多孔凝胶粒子之间的空隙通过色谱柱，首先被流动相洗脱出来 小分子可进入凝胶中绝大部分孔洞，在柱中受到更强地滞留，更慢地被洗脱出。分离到的外泌体在电镜下大小均一，但是需要特殊的设备，应用不广泛。　　2. 外泌体测量各种方法的比较　　2.1 电子显微镜　　扫描电子显微镜(SEM)的工作原理是以能量为1-30KV间的电子束，以光栅状扫描方式照射到被分析试样的表面上，利用入射电子和试样表面物质相互作用所产生的二次电子和背散射电子成象，获得试样表面微观组织结构和形貌信息。高的分辨率。由于超高真空技术的发展，场发射电子枪的应用得到普及，现代先进的扫描电镜的分辨率已经达到1纳米左右，足够用来进行外泌体尺寸的测量。鉴于SEM的工作特点，在外泌体研究中，能够直接观察到样品中外泌体的形态。并且SEM具有很高的分辨率，能够鉴别不同大小不一的外泌体。但SEM对样品的预处理和制备上面要求较高，样品的准备阶段比较复杂，不适合对外泌体进行大量快速的测量。而且由于外泌体经过了预处理和制备过程，无法准确的进行外泌体浓度的测量。　　2.2 动态光散射技术　　动态光散射是收集溶液中做布朗运动的颗粒散射光强度起伏的变化，通过相关器将光强的波动转化为相关曲线，从而得到光强波动的速度，计算出粒子的扩散速度信息和粒子的粒径。小颗粒样品的布朗运动速度快，光强波动较快，相关曲线衰减较快，大颗粒反之(图1)。　　图1 大颗粒和小颗粒光强波动及相关曲线　　在外泌体研究中，动态光散射测量敏感度较高，测量下限为10纳米。相对于SEM技术来说，样品制备简单，只需要简单的过滤，测量速度较快。但是动态光散射技术由于是测量光强的波动数据，所以大颗粒的光强波动信号会掩盖较小颗粒的光强波动信号，所以动态光散射不适合大小不一的复杂外泌体样本的测量，只适合通过色谱法制备的大小均一的外泌体的尺寸测量，并且无法测量样品中外泌体的浓度。　　2.3 纳米微粒追踪分析术　　纳米微粒追踪分析术(以下简称NTA)是一种比较新颖的研究纳米颗粒的方法，它可以直接和实时的观测纳米颗粒。NTA通过光学显微镜收集纳米颗粒的散射光信号，拍摄一段纳米颗粒在溶液中做布朗运动的影像，对每个颗粒的布朗运动进行追踪和分析，从而计算出纳米颗粒的流体力学半径和浓度。　　NTA系统的工作原理是将一束能量集中的激光穿过玻璃棱镜对样品(悬浮颗粒的溶液)进行照射(光路图见图2)。图2 NTA激光光路图　　　　激光光束从较小角度入射进入样品溶液，照亮溶液中的颗粒。配备相机的光学显微镜，被放置在特定的位置上，收集视野中被照亮的纳米颗粒发射出的光散射信号。 样品池有大约500微米的深度，采样点激光照亮宽度为20微米，这个数值和光学显微镜的聚焦的视野深度相匹配。相机会进行60秒的影像拍摄，每秒30个采样画面。颗粒的运动过程被NTA软件进行分析。NTA软件在每幅被记录的画面中鉴别和追踪做布朗运动的纳米颗粒。　　根据颗粒的运动速度，通过二维 Stokes-Einstein方程计算颗粒流体力学半径　　在方程中2是均方位移，KB是Boltzmann常数 T是溶液的温度，单位是Kelvin；ts是采样时间，例如，1/30 fpsec = 33 msec；&eta 是溶液粘度；dh是流体力学直径。 NTA检测颗粒大小的范围和颗粒本身的折光指数相关。测量的下限取决于被研究颗粒和背景之间信噪比，也就是颗粒的散射光强度和背景的光强差距。颗粒的散射光强度根据Rayleigh散射方程，受到以下因素的影响 　　其中，d是颗粒的直径，&lambda 是入射光的波长，n是颗粒和溶液的折光系数比。通常来说，生物样品，如外泌体等，折光系数较低，所以测量下限为30-40纳米。　　由于NTA技术是直接追踪样品中每一个纳米颗粒，决定了NTA对复杂的样品具有极高的分辨率，为了证明NTA对于复杂样品的分辨能力，我们将100纳米和300纳米两种不同大小的聚苯乙烯颗粒按照5:1的数量混合，使用NTA进行测量(图3A)。尽管其分布图形有一定的重叠，但两种不同大小的纳米颗粒的峰清楚的区分开来。这种对复杂样品的分辨能力对于外泌体这样的研究对象来说是非常重要的。　　NTA也能对样品浓度进行直接测量。对一系列浓度为1× 108-8× 108的100纳米单分散样品进行测量，可以看到NTA测量浓度结果和实际浓度存在着很好的线性相关(图3B)。对于多分散体系，测量结果的准确取决于仪器参数的设定(照相机快门速度和光圈)，恰当的参数设定可以保证不同大小颗粒都被NTA软件追踪和计算。图3 A. 100纳米和300纳米混合样品NTA测量 B. NTA测量浓度和样品实际浓度线性相关　　NTA还具有分析荧光样品的能力，NTA有四种不同波长405纳米, 488纳米, 532纳米和635纳米的激光器可以选择，在搭配相应的滤光片，从而实现对荧光样品的测量。将100纳米的荧光标记的颗粒和200纳米的非荧光颗粒用同一溶剂做成混合样品，使用NTA进行测量(图4)，图4中，蓝色的线显示为NTA的光散射模式，可以看到尽管100纳米和200nm纳米颗粒的分布图有重叠，但还是清楚的区分了100纳米和200纳米的峰值。然后使用荧光滤光片进行分析，只观测到100纳米的荧光标记的纳米颗粒(红线) 图4 NTA荧光样品测量　　由于外泌体表面有标志物CD9，CD63等跨膜分子的存在，在复杂的背景环境下(如血清中)，可以用荧光抗体标记外泌体，在用NTA的荧光测量功能实现在复杂背景下对外泌体的测量。NTA相比较于流式细胞仪的荧光功能，分辨率较高，测量荧光颗粒的下限可以达到30-40纳米，而流式细胞仪的测量下限为400纳米，即使对于最新一代的数码流式细胞仪，其测量下限已经达到100纳米，但由于它仍然建立在监测光信号的基础上，所以测量和准确性和分辨率仍然不可靠。所以在外泌体荧光功能测量上，NTA具有独特的优势。　　3. 总结　　外泌体作为生物标志物的研究目前处于起步阶段，但临床应用已显示出良好的前景。 在临床诊断中，简单快速的在复杂的生物背景下(如血浆，尿液)测量外泌体浓度，大小和表征数据是必备的要求。目前存在的方法都无法完美的解决这一问题。NTA作为一个相对新的测量技术，具有实时观测，较高的分辨率，准确的浓度测量和荧光测量功能，提供了对外泌体大小和浓度研究的新的思路。　　(作者：张帅，英国马尔文仪器公司生物科学专家，负责生命科学相关产品的推广与技术支持。)　　注：文中观点不代表本网立场，仅供读者参考。

p　　span style="font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai "回顾2017年，基于质谱的临床研究有一项突破性发现。普渡大学陶纬国教授团队在2017年3月20日的《美国国家科学院院刊》(PNAS)杂志上发表文章称，他们从人体血液中发现2400多种磷酸化蛋白。该发现首次证明了磷酸化蛋白可以作为基于液体活检的疾病标志物，能用于对癌症等重大疾病更早、更精准的非侵入性诊断，为 “液体活检”提供了全新的检测维度。近日，仪器信息网专访了陶纬国。/span/pp style="text-align: center "img title="1.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/a21a903c-0479-4776-9e2a-5b5c719f76fc.jpg"//pp style="text-align: center "strong普渡大学 陶纬国教授/strong/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong磷酸化蛋白突破性发现/strong/span/pp　　通过液体活检来诊断肿瘤和癌症等疾病一直是临床科学家关注的焦点，研究对象多集中在循环肿瘤细胞(CTC)和循环肿瘤DNA(ctDNA)，但是二者都有局限性：由于CTC在血清中的浓度非常低，取少量血液对其检测难度很大 癌症有很多基因突变，而这些突变不一定会显现出来，因此基于ctDNA进行的液体活检的诊断结果只能预测患病的概率，并不能确诊。/pp　　蛋白质磷酸化是调节和控制蛋白质活力和功能的最基本，最普遍，也是最重要的机制，同时，与许多疾病的发生密切相关。在众多肿瘤致病机理中，当前学术界对蛋白质磷酸化机理的研究最为清楚，80%-90%的癌症都跟蛋白质磷酸化有关。因此，许多抗肿瘤药物的研制都着眼于磷酸化蛋白。理论上，磷酸化蛋白作为相关基因突变的表达，在临床上能够帮助医生做出更明确的诊断。但是，有关基于液体活检的磷酸化蛋白研究还很少。此前，有个别报道在血液中发现几十种磷酸化蛋白，均是高丰度蛋白，生物学意义不大。“原因就是磷酸化蛋白一旦从细胞进入血液中就被肝脏分泌的磷酸酶水解了。”陶纬国解释说，“所以虽然磷酸化蛋白跟癌症关系非常密切，但人们无法对其进行检测。”/pp　　陶纬国团队是如何从人体血液中检测到大量磷酸化蛋白的呢?这要从三年前的一篇文献报道说起，当时陶纬国从这篇文章中了解到外泌体和微囊的结构，“当我看到类似于纳米微粒的外泌体、微囊结构时，我认为可能会有磷酸化蛋白被包裹在外泌体中，然后进入血液。如果真是这样，被外泌体包裹的磷酸化蛋白可能会避免被血液中的磷酸酶水解。”于是陶纬国团队对血液中的外泌体、微囊进行了超速离心分离、提取，然后用质谱进行检测。一周以后，实验结果让所有人都惊呆了，他们从中发现了几千个磷酸化蛋白。这个突破性的发现使得临床科学家们今后可以在1毫升血浆里找到几千个磷酸化的位点，并从中筛选出不同疾病的生物标志物。之后，陶纬国团队对乳腺癌病人血清中的磷酸化蛋白做了研究，发现乳腺癌病人体内的磷酸化蛋白与其病症密切相关。/pp　　那么，磷酸化蛋白液体活检何时能够应用临床呢?陶纬国回答说：“虽然现在还不好断言，但我认为3-5年内都有可能。”他进一步解释，随着质谱技术的显著提升，一些原来检测不到的生物标志物现在能够检测了，后面的工作主要是考察重复性有多好，假阳性有多低。/pp　　谈及未来的工作，陶纬国表示，一方面会继续做乳腺癌的磷酸化蛋白生物标志物确认的工作 另一方面也会做其他疾病磷酸化蛋白生物标志物找筛的工作，“还有很多其它疾病，比如阿尔茨海默病、帕金森综合征等，也都是蛋白磷酸化有关。”/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong质谱用于生物大分子检测的思考/strong/span/pp　　陶纬国教授做蛋白组学研究至今已有十几年，用到的研究工具主要是质谱。在攻读博士期间，陶纬国师从普渡大学著名质谱专家Graham Cooks教授。博士毕业后，陶纬国加入了西雅图系统生物研究所，在Leroy Hood教授(自动DNA测序仪发明人)和Ruedi Aebersold教授(著名蛋白质组学专家)课题组继续博士后研究。从那时起，陶纬国就开始了他的磷酸化蛋白质组学检测的研究，“重回普渡教书以后，我的工作基本上是围绕着怎么去提高磷酸化蛋白分析手段来开展的。质谱在我的工作扮演着中心角色，包括方法开发，蛋白生物标志物早筛，全靠质谱来做。”首先是早筛，用质谱(Orbitrap)筛选出相关的生物标志物(磷酸化蛋白) 然后对病人的样本进行检测，用统计学的方法对检测结果进行分类 最后，分析统计学上有意义的、跟病人相关的磷酸化蛋白。/pp　　在过去二三十年里，质谱在生物大分子检测方面有几个重要的技术突破。首先，80年代末90年代初， ESI和MALDI的出现，使质谱能够用于分析生物样品 第二，近十几年来，高分辨质谱的飞跃发展，大大提升生物大分子的分析效率。“我读博士后时(2002年)，很多仪器还是低分辨的，生物样品还是挺难做的，做完一个磷酸化的蛋白，单是数据库检索就要三天，而且，相对来说，得到的数据假阳性高。现在的高分辨质谱解谱很容易，差不多半个小时就够了，假阳性也降低很多。”此外，陶纬国还说到，“UPLC与质谱的结合在技术上是很大的进步，使色谱的分离效率赶上了质谱的速度，现在一个小时能检测到几千个蛋白，非常快。”/pp　　同时，陶纬国也指出了目前利用质谱来检测生物大分子的难点。第一，生物样品基体复杂。“像我们实验室做磷酸化蛋白，它本身丰度就很低，假如样本不经过任何分离的话，谱图上将会只能看到高丰度蛋白。”第二，质谱检测假阳性比较高。“其实还是需要统计学算法方面的开发，来解决假阳性率高的问题，这也是现在很多质谱开发者在做的工作。”/pp　　现如今质谱产品更新迭代非常快，对于质谱工作者来说，是好，也是坏。“新产品的确扫描速度更快了，精度更高。但是，也给质谱工作者带来了不小的压力。特别是像我们这种使用高分辨大仪器的，没有那么多钱换来换去。可是如果你想要紧跟前沿，这些新仪器又十分必要。”陶纬国说，这是目前质谱工作者普遍面临的两难境地。/pp　　span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong整合临床大数据/strong/span/pp　　2017年，陶纬国作为海外高层次人才被东南大学引进回国。谈及回国的初衷，陶纬国表示，国内拥有更多、更丰富的病人样本，这是他选择回国的原因之一。此外，国内对于高分辨质谱等大型仪器的投入力度也更大，有助于前沿研究的开展。谈到选择东南大学的原因，陶纬国说到：“东南大学的生物医学工程学院有转化医学，有生物，然后又有工程，包括产业化，比较适合我。”/pp　　现在国内，整合医学大数据来服务大健康的概念很热，“在全国，包括南京，都已经有相关工作在开展”。从临床检测这个角度来说，陶纬国希望找到办法来整合DNA检测，microRNA检测，磷酸化蛋白检测几个维度的数据，从而获得更为精准的临床诊断结果。“比如检测一个肿瘤，通过对DNA、mRNA、磷酸化蛋白、糖基检测多维度数据的不断积累，数据会越来越多，结合人工智能、计算机算法，检测结果会越来越精准。 我回来能赶上这个机会也是不容易。”陶纬国如是说到。/pp　　目前，医学大数据的采集方式主要为第二代、第三代测序。“但是，质谱也是很重要的一块儿。”陶纬国指出，“比如乳腺癌，基因突变仅仅代表一种患病的可能性，但是到底有没有癌症还是要通过蛋白检测来确定，所以用质谱来检测蛋白的存在、活性、功能，比基因层面更可靠。所以，质谱检测肯定会慢慢跟上来。”/pp　　陶纬国在东南大学生物医学工程学院的新实验室是电子生物国家重点实验室。对于自己的工作重心，陶纬国表示，现在是过渡时期，未来会逐步将重心转至国内。“国内实验室刚刚开始，看起来前途光明。”/pp　span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong　热衷学界公益事务 出任CASMS主席/strong/span/pp　　作为质谱生物大分子检测方面的专家，陶纬国于2017年6月份当选北美华人质谱学会(CASMS)主席。该学会汇聚了众多顶尖的华人质谱学者，已经成为质谱学界重要的华人力量。在一年一度的“美国质谱年会(ASMS)”期间举行“北美华人质谱学术会议”已经成为CASMS的传统。据陶纬国介绍，CASMS已有二三十年的历史，目前注册人数在800人左右，覆盖了北美地区绝大部分优秀的华人质谱学者。ASMS每年参会人数6000-7000人，相当一部分是华人，中国面孔越来越多。“在美国，有很多华人学者做了非常出色的工作，但他们并没有获得相匹配的影响力和威望。” 陶纬国说，“我们学会的宗旨就是提升华人质谱学者在世界质谱领域的影响力。当然， 中国本身的国际地位的重要性是显而易见的。”/pp　　CASMS的另一个宗旨是促进世界华人质谱界的互相交流。每两年召开一次的“世界华人质谱学术研讨会”是全世界华人的质谱盛会，汇聚了中国内地、台湾、香港、新加坡和北美地区的质谱学者，CASMS是该会议4个主办方之一。2016年，CASMS主办了第六届“世界华人质谱学术研讨会”，这是该会议首次在美国召开，恰逢该会议召开十周年。“我认为非常有意义，促进了两岸三地华人质谱学者的交流合作。我的亲身体会是通过这个会议结识了很多优秀学者，而在此前很多同仁相互间是不认识的。”/pp　　未来，除了重要的线下会议组织工作，陶纬国希望通过加强线上日常交流，来使学会内部联系更为紧密。/pp　　span style="font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai "strong后记：/strong临床质谱技术被认为是医学诊断的下一个“基因测序”，应用前景被普遍看好。质谱用于临床检验具有灵敏度高、特异性高、重现性好的优点，可在临床多个领域对传统诊断方法学进行替代。陶纬国教授团队的磷酸化蛋白研究进一步提升了临床质谱应用的含金量。基于该研究，临床科学家们将会找到更多可靠的疾病标志物，从而实现癌症等重大疾病的早期发现和精准诊断。/span/pp style="text-align: right "采访编辑：李博/p

蛋白质磷酸化是在激酶催化下将磷酸基团转移到底物蛋白质上的可逆过程，是能够调控蛋白质结构与功能且参与细胞内信号转导的重要翻译后修饰，在植物的生长、发育、环境适应以及作物的产量和品质调控中发挥着重要作用。深度解析磷酸化蛋白质组，是探讨磷酸化如何参与这些生物学过程以及筛选与作物重要农艺性状相关的关键磷酸化靶点的有效手段。然而，与动物相比，植物磷酸化蛋白质组的深度解析在技术上更具挑战性。这是由于植物细胞具有致密的细胞壁和大量的色素以及其他次生代谢物。前者增加了蛋白质提取的难度，而后者干扰了磷酸肽富集的效率和特异性。 中国科学院遗传与发育生物学研究所汪迎春研究组通过探索一系列的实验条件，研发出高效的植物磷酸化蛋白质组学新技术。该技术的主要特点是利用脱氧胆酸钠高效抽提植物蛋白，同时消除常规方法中导致样品损失和灵敏度降低的两个步骤，即在蛋白酶消化前的样品净化和在磷酸肽富集前的脱盐处理，在色素与其他干扰分子共存的情况下进行高特异性、高灵敏度地磷酸肽富集。 科研人员应用这一方法，在拟南芥、水稻、番茄和衣藻等绿色生物的组织中高效纯化磷酸化蛋白质组（单针质谱可鉴定约11,000个磷酸位点）。由于该技术主要面向高等植物及其他绿色生物（如衣藻），且操作简便，降低了实验所需的人力和试剂费用，因此命名为GreenPhos。GreenPhos可定量分析不同植物的磷酸化蛋白组，分析深度深、定量重复性高，有望成为植物磷酸化蛋白组学的通用技术。研究人员应用该技术，深度解析了拟南芥响应不同时长盐胁迫的差异磷酸化蛋白质组，发现了包括剪接体蛋白和一些激酶响应盐胁迫的磷酸化事件。 11月27日，相关研究成果在线发表在《分子植物》（Molecular Plant，DOI：10.1016/j.molp.2023.11.010）上。研究工作得到国家重点研发计划与中国科学院战略性先导科技专项的支持。中国科学院植物研究所的科研人员参与研究。GreenPhos工作流程及多种绿色生物磷酸化蛋白质组鉴定结果

细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）作为蛋白质、mRNA、miRNA、脂质等信息物质在细胞间转运的载体, 是细胞与细胞间通讯的重要媒介，参与大量正常生理和病理过程，包括感染性疾病、自身免疫性疾病、心血管和其他炎症性疾病、癌症和凝血障碍等，因此研究EV在人类健康和疾病中的作用具有重要意义。EVs常分为三类外泌体 (30-150 nm) ，在胞体内区室中形成多囊泡小体，随后与质膜融合后从细胞中释放。微囊泡或微粒 (100-1000 nm) ，这是质膜起泡/出芽以及随后从细胞中释放的结果。凋亡小体 (1000-5000 nm) ，由凋亡细胞释放。目前还没有特异性标记物可以最终鉴定不同类型的囊泡。因此，我们把这些小的生物颗粒统称为细胞外囊泡。细胞外囊泡示意图EVs检测研究表明，不同疾病状态下，组织器官释放到体液中的EVs的数量及所包裹的物质是完全不一样的，因而通过检测分析EVs的特性即可对相关疾病进行精准诊断、预后判断及指导治疗。EVs具有尺寸小、异质性高且数量巨大等特点，一直以来，检测灵敏度都是EVs研究中的一个重大挑战。虽然一些关于EVs的检测是利用传统流式细胞术开展的，但也暴露出了明显的局限性，一方面由于传统流式仪器更适用于检测细胞，而细胞表面结合的荧光分子数量远远多于EVs表面；另一方面，一些传统流式仪器在检测小于500 nm单个颗粒上表现吃力。因此，想要准确的检测EVs，就需要更强大且具备高通量功能的检测工具。Amnis 成像流式的技术优势近年来，随着Amnis成像流式技术的发展，越来越多的研究利用这项技术解决了EVs检测这一难题。Amnis技术的核心是使用时间延迟积分CCD (TDI-CCD)进行信号检测。与光电倍增管(PMT)相比，CCD具有更大的动态范围、更低的“噪声”和更高的量子效率，使其更适合测量微弱信号。与传统流式细胞术相比，这种方法信号整合时间更长，噪音低，灵敏度大幅增加，对研究EVs具有独特的优势。Amnis技术EVs应用案例分享以下研究体现了Amnis 成像流式技术在小颗粒检测中的高灵敏度特点。检测脂质体和微球流式技术对比用常规流式技术 (A-B)和成像流式技术 (C-D)获得的200 nm大小的荧光标记脂质体和不同尺寸的聚苯乙烯珠(220、450、880和1300 nm)。Amnis成像流式可以清晰地分辨出缓冲液背景信号(灰色)以上的所有脂质体(粉色)，而常规流式仅能通过荧光分辨出一小部分脂质体。健康人类供体的血浆微粒检测(a)从6名健康供体中获取无血小板血浆，并使用CD235(红细胞)、CD41(血小板)、CD45(白细胞)和CD146(内皮细胞)标记物进行染色以确定微粒细胞的来源。(b)利用CD14(单核细胞)、CD66b(中性粒细胞)和CD3(淋巴细胞)标记物进一步对白细胞微粒进行表型分析，以确定其来源细胞。下方是图库中事件的代表性图片。(c)表为N = 6例供体的绝对计数±SEM。如图所示，Amnis成像流式技术可实现不同来源的外泌体的精准鉴定与计数。单核细胞内化外泌体检测(a)用Amnis成像流式技术分析PKH67标记的外泌体。BF和FITC荧光图像(E)所示。(b) PKH67预标记外泌体与外周血单个核细胞共孵育。使用AmnisIDEAS软件内化功能测量外泌体的内化程度。Amnis成像流式技术不仅实现了PKH67标记的外泌体鉴定，同时也实现了单个核细胞内化外泌体检测，且呈现直观图像佐证结果准确性。小结综上，Amnis成像流式技术做到了真正意义上的流式数据可视化。既具备传统流式可大量检测样本的特点，又利用高灵敏度TDI-CCD技术针对每个检测到的外泌体颗粒进行成像，并可通过海量形态学数据分析EVs与亲本细胞或靶细胞间的相互作用。Cytek Amnis ImageStreamx Mk II 成像流式细胞分析仪以上研究均通过 Cytek Amnis ImageStreamX Mk II 仪器完成。通过将流式细胞术的表型分析能力、高速度和高灵敏度等优势，与荧光显微镜技术在细胞形态学细节的洞察力和针对细胞功能研究的深度有机结合在一起，Amnis ImageStreamXMk II 平台可高速获取每个细胞的多个图像，包括明场、暗场 (SSC) 和多达 10 色荧光标记。ImageStreamX Mk II 通过高分辨率成像，可以定位荧光蛋白表达位置（细胞膜、细胞质或者细胞核），实现超乎想象的广泛应用需求。技术特点应用广泛：样本利用率高达 95%，可以更高效的方式分析稀有细胞。简单易用：简单友好的用户界面，可实时观察全部细胞图像和统计学数据。配置灵活：最高可升级至 6 根激光器。功能强大：提供数百种量化成像分析参数，实现无与伦比的广泛应用。参考文献：Erdbrügger, Uta, and Joanne Lannigan. "Analytical challenges of extracellular vesicle detection: A comparison of different techniques." Cytometry Part A 89.2 (2016): 123-134.Headland, S., Jones, H., D'Sa, A. et al. Cutting-Edge Analysis of Extracellular Microparticles using ImageStreamX Imaging Flow Cytometry. Sci Rep 4, 5237 (2014). https://doi.org/10.1038/srep05237.Clark, R. Imaging flow cytometry enhances particle detection sensitivity for extracellular vesicle analysis. Nat Methods 12, i–ii (2015). https://doi.org/10.1038/nmeth.f.380.Gurunathan, S. Kang, M.-H. Jeyaraj, M. Qasim, M. Kim, J.-H. Review of the Isolation, Characterization, Biological Function, and Multifarious Therapeutic Approaches of Exosomes. Cells 2019, 8, 307. https://doi.org/10.3390/cells8040307.

时间：2017年8月10日 19:30 - 20:30内容简介：细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）是指从细胞膜上脱落或者由细胞分泌的双层膜结构的囊泡状小体，直径从40nm到1000nm不等。细胞外囊泡广泛存在于各种体液中，由于其携带多种蛋白质、脂类、DNA、mRNA、miRNA等物质，会参与到细胞通讯、迁移、免疫调节、组织再生等多种生理过程中，而成为目前的研究热点。对细胞外囊泡进行准确的定性、定量、分离及后续研究是目前主要的研究手段。目前关于细胞外囊泡研究的方法众多。而流式细胞术以其高速、高灵敏、高通量、多参数、可定量的特点，成为目前对细胞外囊泡的非常出色的检测方法。同时，带分选功能的流式也可以让您达到很好的分离效果。本次在线讲座，我们邀请了贝克曼库尔特生命科学部中国区流式产品经理周昱曦博士为大家介绍流式细胞术在微小颗粒检测方面的发展，以及使用流式细胞术对细胞外囊泡进行检测的流程介绍、优化以及相关的注意事项。主讲人简介：周昱曦 博士产品经理 贝克曼库尔特生命科学部贝克曼库尔特生命科学部中国区流式产品经理，负责非临床流式的产品管理工作。毕业于中山大学中山医学院。具有10年以上流式细胞分析、分选仪操作经验，从事流式应用支持、应用开发、市场推广超过5年。对科研流式应用及开发、仪器原理及特性拥有丰富经验。点击此处轻松报名。

2022年12月24日，中国科学院深圳先进技术研究院杨慧课题组的最新研究成果发表在生物医学工程领域TOP期刊Materials Today Bio上。研究团队研发了一种微流控芯片技术，实现了细胞的工程化改造，并显著提高了细胞外囊泡的分泌量。深圳先进院客座博士生郝锐、博士生胡师为该论文的共同第一作者，杨慧为通讯作者，厦门大学萨本栋微米纳米科学技术研究院郭航教授为文章的共同通讯作者。2013年，诺贝尔生理学或医学奖颁发给发现“细胞的囊泡运输调控机制”的三位科学家。囊泡运输构建了人体生理学和病理学过程中的“智慧物流运输系统”，负责细胞间的物质递送和信息通讯。因此，细胞外囊泡被视为重要的生物标志物和天然的运载工具，在智能药物递送、重大疾病精准诊疗等领域展现了巨大的应用潜力。然而在常规培养条件下，供体细胞往往存在分泌效率有限、外囊泡产量低等技术问题，极大的限制了细胞外囊泡的实际应用。为了提高细胞外囊泡的分泌量，常用的技术手段包括分子调控、乙醇处理、pH调节等生化策略，因依赖于生化试剂添加物，易改变细胞生理状态而影响外囊泡的功能性和安全性。为应对这一挑战，杨慧团队提出一种名为“种子SEED芯片 (Small Extracellular vEsicles Developer)”的微流控编辑平台，能够高通量且无损伤的刺激细胞，提高细胞外囊泡的分泌量。“种子SEED芯片”由于借助了微流控芯片技术可在微观尺度精确操控流体的特点，该尺度相当于百分之一的头发丝直径，可以将物理场作用定位到细胞尺度，实现对细胞的高通量且高精度的操控。芯片内部引入“鱼骨型”微结构阵列，机械挤压刺激细胞，增强细胞外囊泡的分泌量，针对不同来源的细胞可实现微结构的特异性开发。研究中采用骨髓来源间充质干细胞作为应用对象，该技术成功使干细胞外囊泡的产量提高了数倍。上述干细胞外囊泡在生物医学研究及临床应用中具有重大潜力，但干细胞有限的扩增能力，极大限制了其分泌外囊泡的数量，为实际应用提出了挑战。此项工作成功构建了大规模生产细胞外囊泡的新范式，并以角膜损伤模型为例，验证了此方法生产的干细胞外囊泡能够显著促进组织修复。未来，基于微流控芯片技术增强细胞外囊泡分泌量的新策略有望发展成为一种平台型工具，并与胞内递送研究相结合，提高细胞外囊泡产量的同时，将具有临床治疗作用的外源物质装载到外囊泡中，为外囊泡装载研究以及精准治疗应用提供新的技术支持。

细胞外囊泡是对包括外泌体、微囊泡、凋亡小体等在内的具有封闭膜的非细胞结构的统称。它们可以携带DNA、RNA、蛋白质等生物活性分子广泛参与各种生物学过程，是近些年的研究热点领域。每年有大量研究人员进入这一领域，为了加强国内细胞外囊泡领域的学术交流，提高我国细胞外囊泡研究的整体水平，推进细胞外囊泡研究成果的转化应用，中国研究型医院学会细胞外囊泡研究与应用专委会（CSEV）将于2021年11月5-7日在广州召开“第五届全国细胞外囊泡大会”。大昌华嘉作为仪器应用专家，深耕细胞外囊泡领域多年，针对细胞外囊泡研究应用场景，提供完善的解决方案。在此，我们诚邀各位业界同仁届时莅临展位，共商前沿科技。DKSH展位：B7会议时间：2021年11月5-7日（11月5日报道）会议地点：广东省广州市越秀区寺右一马路2号 珠江宾馆

“学科交叉点往往就是科学新的生长点、新的科学前沿，这里最有可能产生重大的科学突破，使科学发生革命性的变化。同时，交叉科学是综合性、跨学科的产物，因而有利于解决人类面临的重大复杂科学问题、社会问题和全球性问题。”--中国科学院院刊 细胞外囊泡（EVs）作为递送载体，已被广泛应用于生化工程学、生物医学工程学、纳米材料学、分子影像学等交叉学科中。通过交叉学科的火花碰撞，利用前沿新技术，提高疾病治疗效果，造福广大病患。本文与您分享EV递送纳米抗氧化剂等应用案例，拓展您的课题研究思路。巨噬细胞EV参与“免疫调控-化学动力-乏氧激活 ”多级联动 2022年3月，深圳市第二人民医院李维平团队联合中国科学院大学化学工程学院魏炜团队共同发表题为“Exploration and functionalization of M1-macrophage extracellular vesicles for effective accumulation in glioblastoma and strong synergistic therapeutic effects”于《Signal Transduction and Targeted Therapy》期刊（IF：18.19）。 被称为“终结者”的胶质母细胞瘤（GBM）是颅内神经系统最常见的恶性肿瘤。临床治疗GBM以外科手术为主，辅助放化疗，但效果收效甚微。难以穿透的血脑屏障 （BBB） 阻止药物进入中枢神经系统，使得治疗难度雪上加霜。因此，亟需更为有效的药物递送策略。 研究人员利用M1型巨噬细胞来源细胞外囊泡（M1EVs），使其膜被两种疏水剂功能化：化学激发源CPPO（C）和光敏剂Ce6（C），并装载亲水缺氧激活原药AQ4N（A），构成的CCA-M1EVs可穿过BBB，并可趋化富集在GBM部位，通过调控巨噬细胞表型实现GBM微环境免疫调控，增加过氧化氢（H2O2）水平。H2O2和CPPO之间可进行反应，产生的化学能量进一步激活Ce6，产生大量活性氧，实现化学激发的光动力疗法（CDT）。由于该反应消耗氧气，肿瘤缺氧的加剧也导致无毒的 AQ4N 转化为有毒的 AQ4 用于化疗。因此，CCA-M1EVs在GBM中实现了免疫调控-化学动力-乏氧激活的多级联动协同作用，发挥了强大的治疗效果。 研究人员利用全自动Digital Western检测M1巨噬细胞和M1EV中CD9、CD81、ALIX、TSG101、iNOS、F4/80和GAPDH的蛋白水平（如上图b所示）。EV递送纳米抗氧化剂 2021年来自中科院过程所魏炜团队，联合上海交大医学院附属同仁医院等多家单位，共同发表题为“In situ growth of nano-antioxidants on cellular vesicles for efficient reactive oxygen species elimination in acute inflammatory diseases”于《Nano Today》期刊（IF：20.72）。 临床上常见的急性炎症疾病，有急性肠炎和急性肝损伤等等。病情严重的患者，会出现脏器功能紊乱甚至器官衰竭。急性炎症过程中，会产生大量的活性氧自由基（ROS）。ROS会引起细胞膜脂质过氧化，导致细胞膜通透性改变和进一步DNA损伤，进而引起器官功能障碍。ROS大量产生是体内炎症发生发展过程中的一个重要环节，因此需要高效手段，将药物富集在炎症部位，然后消灭ROS。 纳米抗氧化剂，例如氧化铈、氧化钼和氧化锰，可借助其催化活性清除ROS，以此减少ROS引发的组织损伤，并控制疾病进展。然而，这些纳米抗氧化剂在炎症组织中的蓄积量较低。研究人员利用红细胞囊泡递送纳米抗氧化剂，效果显著。该项研究的另一亮点是研究人员将具有组织修复功能的干细胞外泌体融合（ReMeV），并在此基础上原位生长氧化铈（shi）纳米晶体（Ce-ReMeV），用于重症急性肠炎和急性肝损伤的治疗，在有效清除ROS同时，还能修复受损组织和器官，在小鼠模型上取得了满意的效果。 研究人员利用全自动Digital Western检测外泌体 Marker（CD9）、外泌体和红细胞Marker（TSG101、HSP70）以及MSC生长因子（HGF）（如上图c所示）。每个样品仅需3μL。全自动Digital Western，为何备受大家的喜爱？ 传统Western Blot（WB）属于劳动密集型技术，时间长、步骤冗长、人为操作引入过多误差，最终导致数据质量低......最重要的是实在太影响心情！图片取材于网络 全自动Digital Western技术平台的横空出世，一扫传统Western带给广大科研工作者的阴霾，每一天都是做WB的良辰吉日，让您从此享受WB！节省出大量宝贵时间去专注于阅读、思考、交流、仰望天空、参与社团、思考人性、（校园恋爱）等更有价值的事务。全自动Digital Western检测全流程（上样后，剩下的一切都交给她，一顿晚饭的功夫拿到结果） 全自动数字式Western，带给您的仅仅是3 μL超微量的上样量？3小时出结果？全程自动化标准化？更重要的是真正数字化的高质量数据和全膜结果，让您的数据不被质疑！撤稿？不存在的！扫码索取全自动Digital Western产品资料解放双手，从此爱上WB，告别实验Emo！

通过交叉科学研究，提出并发展生物医学前沿新技术，是提高重大疾病治疗效果的重要手段。胶质瘤是发病率和死亡率最高的中枢神经系统肿瘤，其中胶质母细胞瘤（GBM）是最恶性的肿瘤，也被称为“癌中之王”。临床上治疗GBM以外科手术为主，同时辅助放化疗，但是效果非常有限；以手术和替莫唑胺联合治疗为例，5年生存率小于5%。因此，亟需开发新型高效的GBM治疗策略。 GMB治疗棘手的原因主要有三方面。首先， 血脑屏障（BBB） 的存在阻止了药物进入中枢神经系统，需要发展更有效的药物递送策略；其次，单一化疗药物的使用易导致耐药性的产生，需要联合新的肿瘤杀伤手段；另外，GBM具有复杂的肿瘤微环境，对其快速生长和向周围组织的浸润起到重要作用，在治疗的过程中不容忽视。 近日，中科院过程工程所生化工程国家重点实验室 魏炜 研究员、 马光辉 院士、深圳市第二人民医院 李维平 教授，作为共同通讯作者 在 Signal Transduction and Targeted Therapy 期刊发表了题为： Exploration and functionalization of M1-macrophage extracellular vesicles for effective accumulation in glioblastoma and strong synergistic therapeutic effects 的研究论文。 该研究基于工程化细胞外囊泡发展了“ 免疫调控-化学动力-乏氧激活 ”多级联动的治疗新策略，为胶质母细胞瘤的治疗带来了新思路。针对胶质母细胞瘤治疗难题，过程工程所生化工程国家重点实验室基于具有定向趋化能力的巨噬细胞的细胞外囊泡 （EVs） 和工程化的设计，提出了“免疫调控-化学动力-乏氧激活”多级联动的治疗新策略，并联合深圳市第二人民医院交叉合作，进行了个体化创新药物制剂的研发。 研究团队首先基于胶质瘤患者的临床样本和小鼠模型进行了免疫组化的研究，发现胶质瘤恶性程度越高，肿瘤组织中浸润的M2型巨噬细胞/M1型巨噬细胞的比例也相应更高，并且这些巨噬细胞大多来源于外周血。在此基础上，研究团队提出了以M1巨噬细胞EVs作为载体，一方面可以利用M1巨噬细胞的趋化特性在GBM部位大量蓄积，另一方面可以通过调控巨噬细胞表型实现GBM微环境的免疫调控。图1 胶质瘤样本中巨噬细胞的表型及其来源分析：a. 胶质瘤患者临床样本中巨噬细胞表型分析示意图；b. 不同级别胶质瘤中M1、M2和Ki67（细胞增殖指标）的分析；c. 基于TCGA数据库分析不同级别胶质瘤中M2/M1比例；d. 基于TCGA数据库分析胶质瘤患者瘤内M2/M1比例与生存曲线的关系；e. GBM组织中小胶质细胞和M1巨噬细胞的共定位分析；f. 免疫荧光染色分析GBM组织中小胶质细胞和M2巨噬细胞的共定位；g. 小鼠胶质瘤样本中巨噬细胞表型分析示意图；h. 在不同胶质瘤细胞系（U87MG、G422和GL261）中M1、M2和Ki67的分析；i. 免疫荧光染色分析不同鼠胶质瘤组织中小胶质细胞和M1或M2巨噬细胞的共定位情况；图中标尺均为50 μm 研究团队进一步在M1EVs的细胞膜和内腔差异化装载了化学激发分子对 （CPPO和Ce6） 以及乏氧药物 （AQ4N） ，以此将肿瘤微环境调控、化学激发动力学及肿瘤乏氧治疗合理有序地集成于M1EVs递送系统中。上述仿生剂型 （CCA-M1EVs） 静脉注射后，M1EVs可以携带上述组分穿过BBB进入GBM病灶，进而实现多级联动治疗：M1EVs调控免疫微环境产生大量过氧化氢，从而激发CPPO和Ce6生成自由基 （ROS） ，同时该反应消耗氧气激活细胞毒性药物AQ4N。借助上述作用的协同，在小鼠原位胶质瘤模型和患者来源的 （PDX） 模型上显著抑制了疾病的进程，大幅延长了生存期。图2 基于M1EVs的仿生剂型构建方案、抗肿瘤机制及PDX疗效：a. 仿生剂型的构建示意图；b. 仿生剂型在GBM模型中的累积及免疫调节、化学激发动力学和乏氧触发化疗的协同作用示意图；c. 基于光声成像分析仿生剂型在PDX小鼠GBM病灶中的累积；d. 各组PDX小鼠的抑瘤效果（20天核磁成像）；e. 各组PDX小鼠的生存期分析；f. 各组PDX小鼠的TUNEL分析（标尺50 μm） 十余年来，过程工程所生化室魏炜研究员和马光辉院士创制了一系列仿生递送新剂型，利用其体内的天然路径和属性，在动物模型上成功用于肿瘤、传染病、炎症性疾病的防治，并且部分剂型已通过医院伦理批准进入个体化临床前和临床研究。 深圳市第二人民医院 王晓君 博士和丁辉博士为该论文的共同第一作者，中科院过程工程所生化工程国家重点实验室魏炜研究员、马光辉院士和深圳市第二人民医院李维平教授为共同通讯作者。论文链接 ： https://www.nature.com/articles/s41392-022-00894-3

近日近日，吉林大学动物科学学院实验动物中心王东旭教授课题组与吉林大学口腔医院口腔颌面外科刘炜炜教授课题组在细胞外囊泡与舌鳞状细胞癌关系研究领域取得了新的进展。相关研究成果已发表在国际知名期刊《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》（IF:5.89，JCR 2区）。▲图1｜国际知名期刊《Frontiers in Bioengineering and Biotechnology》（IF:5.89，JCR 2区）近年来，针对舌鳞状细胞癌（TSCC）的治疗和诊断已取得了进展，但 5 年生存率仍然很低。治疗TSCC的方法主要为手术、放疗和化疗。在过去几十年中，中医药在癌症研究方面已被广泛应用。例如，从蜂蜜中提取的白杨素可以通过非编码RNA在多种癌细胞中诱导细胞凋亡并抑制增殖。并且，纳米结构也已被广泛研究用于癌症治疗中的药物递送和诊断，例如金纳米粒子 (AuNPs)。细胞外囊泡（EVs）是由细胞释放到细胞外环境中的小囊泡。EVs 由脂质双层膜组成，该膜包裹着小的无细胞器的细胞质，EVs 的摄取特定于细胞类型。但白杨素与金纳米粒子在单独运用时对癌症缺乏特异性，有证据表明，纳米粒子与 EVs结合可作为靶向癌细胞的药物载体。因此，纳米材料与 EVs 结合可以提高癌症治疗的效率。为了探究该方法，王东旭教授与刘炜炜教授团队首先使用白杨素治疗 TSCC 细胞和分离的 EVs-白杨素。然后将四氯金酸（HAuCl4）与 EVs-白杨素一同孵育形成 Au-EVs。在 EVs-Con 和 EVs-chrysin 之间进行转录组测序筛选后，对 let-7a 家族进行了分析。该研究结果表明，Au-EVs 通过TSCC中的 let-7a 诱导细胞凋亡。▲图2 ｜实验方案示意图文章中，研究 Au-EVs在体内的抗肿瘤作用的实验使用了博鹭腾AniView600多模式动物活体成像系统拍摄观察。在该实验中，首先将SCC9 细胞注射到裸鼠体内。7天后，将Au-EVs注射到肿瘤下方，并在第8天和第15天用近红外光照射裸鼠并进行肿瘤生长分析。结果表明，Au-EVs具备肿瘤靶向性，且荧光强度随时间增加而增加。此外，近红外辐射可以淬灭 Au-EVs 的荧光。在第21天时收集肿瘤，与预期结果相符，Au-EVs 与 NIR 结合显着抑制了肿瘤生长，并且没有改变体内其他器官。这些结果表明，Au-EVs 有效地介导了等离子光热疗法（PPT）并抑制了体内肿瘤的生长。▲图3｜注射Au-EVs 后的荧光强度本研究发现，Au-EVs作为一种新型纳米材料，在SCC9 细胞中具有吸收特异性。在经过近红外辐射后，Au-EVs 能够有效增强细胞凋亡。通过RNA-seq,筛选 EVs-chrysin miRNA,Let-7a-3p，并且过表达let-7a-3p会诱导细胞凋亡，此结果表明经NIR 处理的 Au-EV 显著抑制了体内肿瘤的生长。综上所述，本研究结果提供了一种能够提高 AuNPs 靶向性的纳米材料，并且该材料可能与针对 TSCC 的疗法相关。论文链接：doi: 10.3389/fbioe.2021.766380

为了进入有丝分裂，大多数粘附的动物细胞减少粘附，随后细胞变圆。有丝分裂细胞如何调节与邻近细胞和细胞外基质(ECM)蛋白的粘附目前学界尚不清楚。尽管在有丝分裂之前、之中和之后的粘附调节的重要性已经被很好地证明，但是对于有丝分裂细胞如何调节细胞ECM和细胞-细胞粘附的启动的见解还是有限的。此外，整合素和钙粘蛋白介导的粘附在有丝分裂进入和进展过程中的相互作用还不清楚。 为此苏黎世联邦理工学院生物系和德国马汀里德马克斯普朗克生物化学研究所分子医学部的研究人员在基因工程细胞系中使用基于原子力显微镜(AFM)的单细胞力谱(SCFS)方法来定量测量细胞-ECM和细胞-细胞间粘附力的大小，以了解细胞与ECM和邻近细胞的粘附力的启动和加强是如何被不同地调节的。实验显示，在有丝分裂细胞中，整合素没有通过踝蛋白和纽蛋白与细胞骨架连接，导致了细胞与ECM粘附增强作用减弱，而β1整合素和不同的粘附蛋白，包括纽蛋白、黏着斑蛋白和踝蛋白，增加了有丝分裂钙粘蛋白介导的细胞-细胞粘附。研究人员结合单细胞力谱和荧光显微镜来定量HeLa细胞的细胞周期依赖性粘附力。将表达MYH9-GFP和H2B-mCherry的单个圆形间期或有丝分裂HeLa细胞连接到伴刀豆球蛋白A (ConA)包被的AFM的悬臂上，使它们接近基质胶或牛血清白蛋白(BSA)包被的底物，并允许它们启动和加强粘附5-360秒的时间，然后将它们从基底上脱离以定量测量粘附力的大小(补充图1a)。作者通过共聚焦的方法观察到间期HeLa细胞使粘附位点成熟并稳定增加其铺展面积（图1b-e）。图1. 有丝分裂细胞显著降低了对ECM的粘附增强，并增加了对邻近细胞的粘附。a在给定的接触时间后，间期(左)或有丝分裂(右)HeLa细胞与基质或牛血清白蛋白的粘附力。点表示单个细胞的粘附力，红条表示中位数，n(细胞)表示至少三次独立实验中测试的独立细胞的数量。as值将附着力增强率表示为所有接触时间内通过附着力线性拟合的斜率(±SE)，并将as值与参考数据集进行比较的p值(补充图2a)。间期HeLa细胞对Matrigel的粘附力以灰色表示，与有丝分裂细胞比较。b,c在SCFS期间，表达paxillin- gfp的间期(b)或有丝分裂的stc (c) HeLa细胞(n = 7)粘附在Matrigel上的共聚焦显微镜图像的代表性时间序列。箭头显示paxillin-GFP簇。比例尺，20µ m。d表达paxillin- gfp的间期和有丝分裂stc HeLa细胞的接触时间依赖性和归一化扩散面积(±SEM) (n = 7个独立实验)。灰色区域表示间期和有丝分裂的stc HeLa细胞扩散面积有显著差异(P值补充表1)。e有丝分裂的stc HeLa细胞60min后对Matrigel的粘附力，360s后对Matrigel的粘附力作为灰色参考。描述的数据表示。 f接触时间120s时，间期(左)或有丝分裂stc(右)HeLa细胞与纯化ECM蛋白的粘附力。数据表示如a.间期HeLa细胞对各自ECM蛋白的粘附力以灰色参考给出。g在给定接触时间，两个间期(左)、间期和有丝分裂stc(中)或两个有丝分裂stc(右)HeLa细胞之间的粘附力。P值比较显示数据集和参考数据集的as值(补充图4a)。两个间期HeLa细胞之间的粘附力以灰色表示。数据表示如a.“MitoticSTC”所示，表明有丝分裂细胞通过STC富集(“方法”)。采用双尾Mann-Whitney检验计算给定数据与参考数据(a, d-g)比较的P值，采用双尾额外平方和f检验计算比较as值的P值。接下来为了测试有丝分裂HeLa细胞对ECM的粘附增强是否是由整合素细胞表面表达量的变化引起的，研究人员通过流式细胞术比较了间期和有丝分裂HeLa细胞表面的阿尔法V、贝塔1、阿尔法6和贝塔4整合素含量水平，有丝分裂的HeLa细胞显示出所有整合素的较高表达水平（图2a）。然后，研究人员还研究了钙粘蛋白表面表达的特征，发现与间期细胞相比，有丝分裂的HeLa细胞也表现出表面N-钙粘蛋白水平升高(图2d).接下来为了测试有丝分裂HeLa细胞对ECM的粘附增强是否是由整合素细胞表面表达量的变化引起的，研究人员通过流式细胞术比较了间期和有丝分裂HeLa细胞表面的阿尔法V、贝塔1、阿尔法6和贝塔4整合素含量水平，有丝分裂的HeLa细胞显示出所有整合素的较高表达水平（图2a）。然后，研究人员还研究了钙粘蛋白表面表达的特征，发现与间期细胞相比，有丝分裂的HeLa细胞也表现出表面N-钙粘蛋白水平升高(图2d).图2：a对间期和有丝分裂stc HeLa细胞进行整合素亚基荧光标记，并用流式细胞术进行分析。点表示每个样品分析的2万个细胞的中位荧光强度归一化到间期HeLa细胞样品中位荧光强度的平均值，条表示所有中位的平均值，误差条表示扫描电镜。N(样本)表示测试的生物独立样本的数量。b间期和有丝分裂stc HeLa细胞的流式细胞术，标记了扩展构象的整合素(克隆9EG7)。间期和有丝分裂stc HeLa细胞与Matrigel结合概率的数据表示。圆点表示单个HeLa细胞的结合概率，红条表示所有被测细胞的中位数结合概率，误差条表示扫描电镜。n(cells)表示探测HeLa细胞的数量，并采样每种情况下记录的力-距离的数量。d对间期和有丝分裂的stc HeLa细胞进行n -钙粘蛋白标记，并用流式细胞术进行分析。数据表示如a. e所述，间期或有丝分裂stc HeLa细胞与散布在底物上的单个间期细胞的结合概率。整个的研究实验数据揭示了整合素在有丝分裂细胞中的双重作用:刚结合配体的整合素不与肌动蛋白偶联，因此很难增强与ECM的粘附，而贝塔1整合素增强了有丝分裂细胞与邻近细胞的粘附，间期细胞利用黏着斑蛋白、踝蛋白和纽蛋白快速启动和加强整合素介导的细胞-ECM粘附。有丝分裂细胞增加了它们对邻近细胞的粘附力。这部分是由于钙粘蛋白的细胞表面含量水平增加了约20%以及钙粘蛋白结合率增加了两倍。有趣的是，我们还发现贝塔1整合素促进了与相邻间期或有丝分裂细胞的粘附的启动和加强。在实验中，没有在间期细胞或有丝分裂细胞的细胞表面检测到胶原、层粘连蛋白或纤连蛋白，这表明参与有丝分裂细胞的细胞间粘附的整合素不太可能与其他间期细胞或有丝分裂细胞的细胞表面上的ECM蛋白结合。然而，不能完全排除ECM蛋白参与有丝分裂细胞-细胞粘附实验。是否贝塔1整合素的贡献是通过直接结合E-和/或N-钙粘蛋白来实现的，如报道的胶原结合整合素，还有待探索。Mn2+或抗体对贝塔1整合素的外源性激活不会增加有丝分裂细胞间的粘附，这可能表明贝塔1整合素的功能与构象无关，或者整合素的激活不会增加其结合动力学。尽管在最初的360秒内，贝塔1整合素并不促进两个间期细胞间的粘附形成，但在融合的MDCK细胞单层中，无论细胞周期状态如何，贝塔1整合素都定位于细胞间的接触。总之，细胞在有丝分裂开始时减少细胞ECM粘附，导致细胞变圆，对整合素和粘附素蛋白的需求有限。与此同时，有丝分裂细胞通过激活钙粘蛋白和利用细胞间粘附位点增强与邻近细胞的粘附。这种细胞ECM和细胞-细胞粘附位点的复杂重塑确保了有丝分裂细胞的圆形化和组织完整性的维持。 该工作使用了Bruker旗下的JPK Nanowizard4三轴分立的闭环、全针尖扫描的生物型原子力显微镜。最新的JPK Nanowizard V系统还配备了Bruker专利技术的PeakForce Tapping可以不用考虑针尖的动力学而非常轻易的成像。且还有专门针尖细胞成像的定量成像模式（QI）可以同时得到样品的表面形貌和机械性能的Mapping图。文章信息如下，感兴趣的朋友可以自行下载阅读。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-023-37760-x Bruker NanoWizardV 简介：https://www.bruker.com/de/products-and-solutions/microscopes/bioafm/jpk-nanowizard-v-bioscience.html

干细胞衍生的细胞外囊泡(stem cell-derived extracellular vesicles, SC-EVs)作为一种“无细胞的干细胞疗法新秀”，已在多种疾病中表现出显著的治疗效果。与传统干细胞移植相比，SC-EVs结构组成简单，不存在免疫排斥、成瘤等干细胞移植风险，表现出更高的治疗安全性。根据全球市场报告，到2030年全球外泌体市场预计将达到10.3亿美元，其中干细胞外泌体相关的研究和产业化稳坐C位。Clinical Trials搜索结果显示，目前全球已有167项注册在案的外泌体相关疗法的研究，其中31项围绕干细胞来源的外泌体所开展，覆盖呼吸道疾病、传染病及肿瘤等多个方面。EVs的高度复杂性和异质性，导致其临床转化和工业生产仍存在着诸多亟待突破的瓶颈。国际细胞外囊泡协会联合领域内300多位专家发布研究指导——Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018(MISEV2018)，以规范化该领域内相关研究并给予研究者们相关实验指导；此外，FDA也发布了关于干细胞和外泌体产品的公共安全公告，强调了基于SC-EVs治疗的标准化及其法规建立。对于SC-EVs研究来说，分离与鉴定、质量控制等环节仍存在不同程度的分歧和争议，尚缺乏统一标准。为了推进SC-EVs在疾病治疗领域的研究与应用，2022年1月1日，中国研究型医院学会细胞外囊泡研究与应用分会围绕SC-EVs制定了两项全国团体标准——《人多能干细胞来源的小细胞外囊泡》(T/CRHA 002-2021)和《人间充质干细胞来源的小细胞外囊泡》(T/CRHA 001-2021)正式发布启用。其中，厦门福流生物(NanoFCM Inc.)自主研发的纳米流式检测技术被正式纳入其中，作为SC-EVs的重要表征标准。 上海市生物医药行业协会依据协会团体标准管理办法规定，结合国内外研究进展和参编单位的实践经验，制定了《间充质干细胞外泌体质量控制标准》（T/SBIAORG 001-2023），并于2023年3月27日起正式实施，以进一步推动SC-EVs相关技术的落地、建立行业标准、规范行业发展并为研究人员提供指导！该团体标准规定了间充质干细胞外泌体的质量控制方法，适用于间充质干细胞外泌体的制备、储存、运输和应用等多个环节的质量控制。 在该标准中，纳米流式检测技术承担了外泌体粒径、浓度和表面标志蛋白表征的重要角色，具体操作方法详见标准（标准文件点击链接下载）：https://pan.baidu.com/s/12qLuckmS-zi2Ft1w9iDPQw?pwd=w9zg （提取码：w9zg）扫描二维码获取厦门福流生物科技有限公司自主研发的纳米流式检测仪覆盖了传统流式200 nm以下的检测盲区，除了外泌体，在核酸药物、病毒、细菌等天然及合成纳米粒子多维表征均有应用，具有快速、高通量、多参数等优势。目前客户遍布全球顶级研究机构和制药企业。为了更好的服务外泌体领域客户，2022年Q2我们全新发布了外泌体解决方案，涉及外泌体粒径分布、颗粒浓度，生化性质等多参数表征，可在纯化方法评估、质量控制、载药策略选择及疾病诊断等场景下应用。EVers福利为了庆祝NanoFCM进入新的干细胞外泌体团体标准，打通了流式进入干细胞外泌体临床和产业化质控之路，我们计划为20个干细胞外泌体临床研究和产业化的客户提供限时限量的免费检测，活动时间：即日起——5月31日，可扫码添加下方微信号，向NanoFCM客服获取测样申请表。（注：活动解释权归厦门福流生物有限公司所有）

遗传性视网膜营养不良（Inherited retinal dystrophies, IRDs）是可导致进行性视网膜退化的遗传缺陷性罕见疾病，常见的IRD相关基因缺陷超过200种。近几年，眼科领域的基因治疗临床试验项目数量激增，包括基因替换、基因编辑和基因沉默多个技术方面。2017年美国FDA首次批准了视网膜Voretigene Neparvovec基因疗法（Luxturna, Spark Therapeutics），用于治疗RPE65.1双等位基因突变引起的罕见眼科疾病，称为Leber先天性黑蒙。这个里程碑意义的决定为眼科疾病基因疗法打开了大门。目前大部分临床研究疗法目标是通过导入正常功能基因，从而恢复缺陷基因编码蛋白质的正常表达。在非临床研究和临床研究中，检测转基因目的蛋白表达是基因疗法开发的一个关键方面。 目前，有多种技术可实现目的蛋白表达定量检测包括配体结合法(Ligand binding assay，LBA)如酶联免疫吸附方法（ELISA）、液相色谱-质谱（LC-MS）、流式细胞术、蛋白质免疫印迹（Western Blot）和组织染色技术。每种技术都有各自优势和局限，如目的蛋白为分泌性表达，可采用ELISA方法检测细胞培养上清液或体液系统中目标蛋白含量；如目的蛋白不能分泌表达，可采用Western Blot或质谱方法；如需要检测细胞膜蛋白，可采用流式细胞术；如要确定蛋白质在细胞和组织内分布，可采用免疫荧光检测。 在体内和体外模型中研究基因治疗产物与治疗靶点的相关作用机制和效应，选择生物相关性模型来检测目的基因表达和生物学活性非常重要。对于眼部疾病可探索选择临床前研究模型如细胞系模型、人诱导多能干细胞（hiPSC）衍生的视网膜类器官疾病模型、啮齿动物和非人灵长类动物等，根据生物学相关性和测定时间可在不同阶段综合选择特异性评估模型。眼部疾病细胞模型案例1：iPSC衍生视网膜色素上皮细胞（RPE）中低丰度大分子量蛋白质表达检测 从三名Stargardt病人皮肤活检样本产生多个iPS细胞系，这些患者都携带一个致病性ABCA4基因变异。采用RNA-Sep和Digital WB分析正常对照和患者细胞衍生的RPE。这个细胞模型与活检组织相比，可用于评估难以检测的非表达变异体，患者来源的细胞可能更密切地反映患者体内发生的剪接和编辑事件，可用于病人药物敏感性研究，指导临床试验。采用全自动Digital WB技术分析pABCA4蛋白质表达，制备了20 μg 总蛋白 dRPE 细胞匀浆，阳性和阴性对照分别是20 μg野生型和 ABCA4 敲除小鼠视网膜匀浆。参考下图，小鼠视网膜（Mouse ret）在野生型(WT)中pABCA4表达丰度很高，敲除（KO）小鼠没有表达。人类对照（NHDF）具有比WT小鼠视网膜更高表观分子量，同时有更高的表达丰度。与对照相比，所有患者细胞系（H、J和S）中均可检测到pABCA4 ，但这些低丰度pABCA4蛋白可能被降解，作为截短蛋白或降解产品形式存在（除S2外）。与mRNA表达谱结果一致，S2细胞系具有相对正常的pABCA4表达水平和修饰后成熟膜蛋白的分子量。本研究利用了Digital WB对低丰度和大分子量蛋白质分析检测能力。案例2：眼角膜内皮细胞信号通路中多重蛋白质表达检测 本研究采用人源和鼠源细胞，分别是敲低了SLC4A11表达水平的原代人角膜内皮细胞（primary human corneal endothelial cells, pHCEnC），即SLC4A11 (SLC4A11 KD pHCEnC)；还有Slc4a11+/+和Slc4a11-/-鼠角膜内皮细胞系（murine corneal endothelial cells, MCEnC），即 Slc4a11-/- MCEnC和Slc4a11+/+ MCEnC。比较转录组学分析揭示了SLC4A11 KD pHCEnC和Slc4a11-/- MCEnC中细胞代谢和离子转运功能抑制以及线粒体功能障碍，导致ATP生产减少。AMPK-p53/ULK1通路激活也表明线粒体功能障碍和线粒体自噬。稳态 ATP 水平降低和随后 AMPK-p53 通路激活提供了代谢功能缺陷和转录组改变之间的联系，以及 ATP 不足以维持 Na+/K+-ATPase角膜内皮泵的证据，这是 SLC4A11 相关角膜内皮营养不良特征性水肿的原因。所以SLC4A11缺陷角膜内皮中分子作用导致内皮功能障碍，是先天性遗传性角膜内皮营养不良 (congenital hereditary endothelial dystrophy, CHED) 和Fuchs 角膜内皮营养不良的主要特征。 下图结果表明SLC4A11缺陷角膜内皮中AMPK-p53 通路激活，采用Digital WB检测信号通路中各蛋白质表达水平。图B说明与 scRNA pHCEnC 对照相比，SLC4A11 KD pHCEnC 中 p53 Ser15 磷酸化水平增加，表明p53转录翻译后激活。图C在Slc4a11-/- MCEnC晚期传代中观察到相似结果（p53 Ser18磷酸化增加，对应于人p53 Ser15）。图C和D结果表明在Slc4a11-/- MCEnC 早期和晚期传代中总 p53 水平增加，代表p53转录激活。进一步研究磷酸化和p53转录激活的激酶，根据报道AMPK介导 Ser15（小鼠中Ser18）磷酸化和p53转录激活，图B和C实验结果也说明AMPKα的Thr172磷酸化增加，AMPKβ1的Ser182磷酸化没有变化。图E和F，与 scRNA pHCEnC 相比，AMPK 另一种下游底物 Unc-51 样自噬激活激酶 1 (ULK1) 在SLC4A11 KD pHCEnC中磷酸化水平(Ser555)增加。综合这些结果表明，ATP水平下降导致AMPK及其下游底物p53 和 ULK1 激活，分别导致转录组改变和线粒体自噬增加。同样，鉴于 SLC4A11 在预防氧化损伤中的作用，SLC4A11 缺失导致线粒体 ROS 产生增加，随后线粒体功能障碍和线粒体自噬增加。此发病机制支持使用Slc4a11-/-小鼠作为SLC4A11相关角膜内皮营养不良的模型，评估各种治疗方法的转化潜力。 基于Digital WB技术的全自动蛋白质表达分析系统Jess可实现化学发光和荧光两种检测模式，是多重蛋白质表达分析有力工具。2022年，ProteinSimple发布了Stellar全自动双色荧光蛋白质表达检测方案，特别适合同步分析细胞信号通路磷酸化蛋白和总蛋白表达，将细胞信号通路研究工具带到一个新高度。iPSC衍生视网膜类器官模型案例1：Digital WB检测iPSC衍生的视网膜类器官中视紫红质表达含量 美国NIH研究人员利用成纤维细胞重编程获得诱导多能干细胞（iPSC），再分化产生视网膜类器官。通过转录组学分析，确定了视网膜类器官发育过程中调节信号，在体外生成了更成熟视网膜，可促进疾病建模和基因治疗研究。本研究采用Digital WB技术揭示了不同培养条件下类器官培养物种视紫红质（Rhodopsin）表达差异。下图结果表明，DHA处理的类器官在32天时视紫红质表达增加了30%，而亚油酸（LA）处理类器官视紫红质表达降低，这表明DHA处理的类器官中视紫红质表达增加不是脂肪酸添加带来的。案例2：AAV基因治疗的RetGC-GUCY2D视网膜类器官疾病模型 Leber先天性黑蒙可由多种不同突变基因导致包括RPE65、CEP29、GUCY2D和CRX等。其中Leber先天性黑蒙1型由GUCY2D基因突变导致，可导致严重视力损害或失明。GUCY2D基因正常拷贝编码了一种鸟苷酸环化酶（RetGC），其是感光器生理学中关键酶之一，视网膜中光敏杆状细胞和视锥细胞使用该酶将光转换为电化学信号。 英国MeiraGTx公司研究人员利用CRISPR/CAS9 技术生成 RetGC 敲除 (RetGC KO) 视网膜类器官，iPSC衍生视网膜类器官分化后，将RetGC KO 视网膜类器官与同一细胞系的野生型类器官进行对比研究。总共设计了四种 AAV 载体来测试RetGC 蛋白在光感受器中的恢复情况，所有载体采用AAV7递送。CMV 和视紫红质激酶 (RK) 两个启动子，并评估了WoodChuck肝炎病毒翻译后调控元件 (WPRE) 影响。采用Digital WB检测6组类器官中RetGC蛋白表达水平。实验结果揭示，与非转导样本组比，所有载体设计均以不同效率产生RetGC蛋白。加入WPRE似乎显示出效力降低趋势，通过其他量化指标验证了这个趋势。 Digital WB相比传统Western blot，只需要几十分之一样本量就可实现类器官等珍贵样本中蛋白质定量检测，而且重复性更高和速度更快，非常适合眼部疾病类器官模型的转基因目的蛋白及相关通路蛋白表达分析。“全自动Digital WB技术是眼部疾病蛋白质表达定量的重要工具 Jess全自动数字化蛋白质表达定量分析系统 (Digital WB) 是Bio-Techne集团旗下蛋白质分析品牌ProteinSimple所有。系统利用毛细管电泳免疫学分析技术，可从微量样品中自动吸取、分离、捕获蛋白质，并通过化学发光或荧光检测目的蛋白含量。针对眼部疾病基因治疗应用技术优势Digital WB技术适合眼科基因治疗体外和体内各种模型中转基因目的蛋白表达定量分析，用于视网膜细胞系、iPSC衍生视网膜色素上皮细胞（RPE）和类器官、小鼠动物模型和非人灵长类动物模型的关键蛋白质分析。适合于基因治疗研发的不同阶段对转基因目的蛋白及相关信号通路蛋白检测需求。满足类器官和视网膜微量样本蛋白质分析需求，Digital WB技术样本量需求是传统Western Blot几十分之一，只需要3 μL样本量就可实现多重蛋白质表达检测，特别适合眼部疾病微量珍贵样本蛋白质分析。Digital WB精准定量检测，传统Western Blot只能满足样本半定量需求，重复性比较差。基因治疗某些目的蛋白表达与临床治疗效果相关联，可作为替代生物标志物，建立量效关系。要求目的蛋白分析检测标准需要提高，要求技术需要经过严格验证，Digital WB可满足这些需求。符合基因治疗产业对自动化标准化和效率的需求，面对行业激烈竞争，需要提升研发效率。Digital WB实现了全自动化和标准化，软件符合FDA 21 CFR Part 11合规性需求。系统3个小时完成一批次蛋白质分析，比传统Western Blot快4倍，大大提高了实验效率，同时减少人力成本。 Digital WB自动化程度高、重复性好、灵敏度高和具有较宽动态检测范围，这些特点满足眼部疾病基因治疗项目不同阶段的目的蛋白定量需求。Digital WB已被国内外知名基因治疗机构采用如Biogen, Sarepta Therapeutics, MeiraGTx，ATGC, Spark Therapeutics，Regenxbio，CRISPR Therapeutics, Editas Medicine, Bluebird bio，杭州嘉因生物、中国食品药品检定研究院等，必将在基因治疗研发阶段、非临床研究和临床研究阶段发挥更大的作用。扫描下方二维码，获取更多关于Digital WB资料参考文献： Gordon, Kathleen Del Medico, Amy Sander, Ian Kumar, Arvind Hamad, Bashar (2019). Gene therapies in ophthalmic disease. Nature Reviews Drug Discovery.MacLaren, R.E. A 2020 vision of ocular gene therapy. Gene Ther 28, 217–219 (2021).基因治疗产品非临床研究与评价技术指导原则（试行）Thilo M. Buck and Jan Wijnholds. Recombinant Adeno-Associated Viral Vectors (rAAV)-Vector Elements in Ocular Gene Therapy Clinical Trials and Transgene Expression and Bioactivity Assays. Int. J. Mol. Sci. 2020, 21, 4197.Annemieke Aartsma-Rus, Jennifer Morgan, et at. Report of a TREAT-NMD/World Duchenne Organisation Meeting on Dystrophin Quantification Methodology. Journal of Neuromuscular Diseases. 6 (2019) 147–159Beekman C, Janson AA, Baghat A, van Deutekom JC, Datson NA (2018) Use of capillary Western immunoassay (Wes) for quantification of dystrophin levels in skeletal muscle of healthy controls and individuals with Becker and Duchenne muscular dystrophy. PLoS ONE 13(4): e0195850.Matynia A, Wang J, Kim S, Li Y, Dimashkie A, Jiang Z, Hu J, Strom SP, Radu RA, Chen R, Gorin MB. Assessing variant causality and severity using retinal pigment epithelial cells derived from Stargardt disease patients. Transl Vis Sci Technol. 2022 11(3):33Zhang W, Frausto R, Chung DD, et al. Energy shortage in human and mouse models of SLC4A11-Associated corneal endothelial dystrophies. Invest Ophthalmol Vis Sci. 2020 61(8):39Brooks et al., Improved Retinal Organoid Differentiation by Modulating Signaling Pathways Revealed by Comparative Transcriptome Analyses with Development In Vivo, Stem Cell Reports (2019)Arifa Naeem, etc. RetGC-GUCY2D retinal organoid disease model for AAV gene therapy development. MeiraGTx LTd

日前，解放军307医院宣布，经过16个月的术后观察，由全军造血干细胞研究所所长、该院造血干细胞移植科主任陈虎教授领衔的团队，率先开展的世界首例胎盘造血干细胞联合脐带血造血干细胞移植治疗重型再生障碍性贫血获得成功。据主治医生扈江伟介绍，2013年12月30日，河北迁安一位9岁女童患再生障碍性贫血入院治疗。患者为重型再障，如果不采取移植治疗，将因反复出血、感染而导致死亡，结局和白血病患者一样。2014年3月14日，在征得患者父母同意后，307医院从女童新诞生的妹妹胎盘中提取造血干细胞联合脐带造血干细胞进行移植治疗，患儿康复出院。目前造血功能恢复正常，情况稳定。陈虎表示，脐带血干细胞具有免疫原性较弱、配型要求不高的优势，且移植抗宿主病发率较低，但缺点是是造血干细胞数量太少，不容易植活，难以满足移植要求。胎盘组织含有大量造血干细胞，通过分离胎盘中造血干细胞，从而弥补干细胞数量不足，两者联合移植在世界上尚属首次公开报道。陈虎还强调，胎盘造血干细胞移植的成功，为治疗白血病患者开辟了一条新的路径，但还需要积累更多的临床病例才能不断验证这种移植方式的科学性和稳定性xy-8326RHi95缺氧诱导基因95抗体xy-8379RHIP2泛素蛋白连接酶E2抗体xy-7982RHOXC9同源盒蛋白HOXC9抗体xy-11630RHCN2 + HCN4环化核苷酸调控阳离子通道蛋白亚型2/4抗体xy-11851RHELT转录因子HELT蛋白抗体xy-11852RHES6转录因子HES6抗体xy-11853RHMX2同源盒蛋白H6亚型2抗体xy-11854RHS6ST1硫酸乙酰肝素6脑苷脂转硫酸酶1抗体xy-11646RHumanin神经保护肽HN抗体xy-4646RCapsid protein VP1大鼠细小病毒H-1株(H-1)抗体（N端）xy-2946RHAS1透明质酸合成酶1抗体xy-5898RHIF3 alpha缺氧诱导因子3α/HIF-3α抗体xy-5899RHIFPH4缺氧诱导因子脯氨酰4羟化酶抗体xy-5888RHyaluronidase2透明质酸酶2/玻璃酸酶2抗体xy-5822RH Cadherin心脏钙粘蛋白抗体xy-6592RHSD17B617-β-羟脱氢酶6抗体xy-4813RH5N1-H5禽流感H5亚型全病毒抗体xy-2942RORF K14(HHV8)人类疱疹病毒8 ORF14抗体xy-5889RHyaluronidase3透明质酸酶2/玻璃酸酶2抗体xy-6538RHOXB2同源盒蛋白B2抗体xy-6539RHOXB8同源盒蛋白B8抗体xy-6540RHSPA6热休克蛋白70家族蛋白6抗体xy-9913RHGFA肝细胞生长因子激活蛋白抗体xy-6537RHDGF肝癌衍生生长因子抗体（高迁移率族蛋白1样蛋白2抗体）xy-5386RPhospho-Histone H3(Thr3)磷酸化组蛋白H3抗体xy-9026RHPRT次黄嘌呤磷酸核糖基转移酶1抗体xy-3776RHistone H3 (acetyl K9)乙酰化组蛋白H3抗体xy-3748RAcetyl and phospho-Histone H3 (Ac-K9/p-Ser10)乙酰化和磷酸化组蛋白H3抗体xy-3779RHistone H2A组蛋白H2A抗体xy-3781RAcetyl-Histone H2A(K5)乙酰化组蛋白H2A抗体xy-3782RAcetyl-Histone H2B(K5)乙酰化组蛋白H2B抗体xy-3783RAcetyl-Histone H2B(K20)乙酰化组蛋白H2B抗体xy-5360RPhospho-Histone H2A.X (Tyr143)磷酸化组蛋白H2AX抗体xy-5361RPhospho-HSP27 (Ser254)磷酸化热休克蛋白27抗体xy-5362Rphospho-HSP70(Tyr41)磷酸化热休克蛋白70抗体xy-5363Rphospho-HSF1(Ser303)磷酸化热休克因子1抗体xy-5364Rphospho-HSF1(Ser307)磷酸化热休克因子1抗体xy-5365Rphospho-HSP70 (Tyr525) 磷酸化热休克蛋白70抗体xy-6011RHACE1E3泛素蛋白连接酶HACE1抗体xy-3837RHamartin结节性硬化症蛋白1抗体xy-3828RHNF4A肝细胞核因子4α抗体xy-4001Rphospho-HNF4 (Ser313)磷酸化肝细胞核因子4α抗体xy-6014RHELLS淋巴特异性解旋酶抗体xy-6013RHRASLS2HRAS样抑制因子2抗体xy-6002RHSP40 homolog热休克蛋白家族40抗体xy-6121RRBMX糖蛋白P43抗体xy-2366RHSD3B7滋养层细胞抗原3β7抗体xy-3672RHSP22热休克蛋白-22抗体xy-3606RHRH4组织胺H4受体抗体xy-3618RHSD11B2羟基类固醇脱氢酶11β2抗体xy-3635RHRH3组织胺H3受体抗体

癌症的早期诊断是提升患者后期生存率的关键，但大部分癌症患者往往确诊时已是中晚期，极大增加了治疗难度和治疗负担。如：胰腺癌早期症状不明显，因此只有5%的胰脏癌能在早期被诊出，大多胰腺癌患者初诊时已为末期，无法手术切除，其他治疗方式效果也不佳，十年存活率约为1%，是预后最差的癌症之一。发展胰腺癌早期诊断方法是提高该类癌症早诊率的重要手段。近日，美国加州大学研究团队在《Communications Medicine》杂志上发表题为“Early-stage multi-cancer detection using anextracellular vesicle protein-based blood test”的文章，发现了通过检测血液中细胞外囊泡（Extracellular Vesicles，EVs）的相关标志物，有望为胰腺癌早筛早诊提供新方法。前期研究表明，利用EVs作为诊断的靶标，通过人工智能的方式来分析EVs中含有的肿瘤蛋白，可以推测恶性肿瘤的恶性程度，具有早期诊断癌症的潜力。该研究根据EVs蛋白谱开发了一种基于血液EVs的生物标志物分类器，用于检测早期胰腺癌和其他多种癌症。使用团队开发的分离系统从血浆中纯化EVs，相对于传统的离心方法，在保证分离得到的EVs纯度足够高的情况下，操作更简便。通过对I期和II期癌症患者及对照组的初步研究，分析血浆中EVs的13种相关蛋白标记物，诊断出95.7%的I期胰腺癌，特异性超过99%，证实了该技术具有较好的特异性和灵敏度。该筛查技术对于早期癌症检测有潜在的应用价值，有望为胰腺癌及其他癌症的早诊提供新的方法，推动癌症早筛发展，提升癌症患者的整体存活率。论文链接：https://www.nature.com/articles/s43856-022-00088-6

Incucyte发CNS文章速度又提升了！2024年3月13日，《Nature》和《Cell》分别发表了2篇和1篇研究文章，均应用到了Incucyte。值得指出的是，这些成就并不是个例：2023 一周3篇Nature：Incucyte上演科研帽子戏法！2022一天四篇Nature | Incucyte助力罕见病研究这些里程碑式的成就再次说明了Incucyte因其简单的实验设置和分析、丰富的应用方向使得很多用户对其爱不释手，在体外细胞水平的实验中发挥着重要功能。接下来，就让我们一起来看看这三篇文章。Nature阿尔茨海默病新机制斯坦福大学[1]APOE基因编码的蛋白参与将脂肪滴运送到神经细胞中。APOE 有四种变体，即APOE1、APOE2、APOE3和APOE4，其中APOE4能将最多的脂肪带入脑细胞。本文发现，APOE4/4基因型的阿尔茨海默病患者中，大脑的小胶质细胞会更容易进入一种积累脂滴（LD，lipid droplets）的异常状态（LDAM）。在这种状态下的小胶质细胞受到淀粉样蛋白（Aβ）和其它先天免疫因子刺激后，会激发神经细胞中Tau蛋白的磷酸化和细胞死亡。这项研究揭示了APOE4基因诱发阿尔茨海默病的全新作用机制，并且提供了潜在的治疗策略。研究人员将APOE4/4基因型和APOE3/3基因型iPS细胞分化为小胶质细胞，使用中性脂质荧光染料对小胶质细胞进行Incucyte实时活细胞成像。结果显示，与APOE3/3相比，APOE4/4中LD的积累更大。当用Aβ处理APOE4/4时，LD的积累进一步增加。这说明APOE4 AD风险等位基因的存在加剧了LD积累。在这项研究中，Incucyte不仅可以观察到脂质荧光染料在细胞中聚集的图像，还可以统计实时定量曲线。图1. （b）APOE3/3和APOE4/4 ±Aβ细胞中脂质荧光染料的实时定量曲线；（c）实验终点平均脂斑荧光强度；（e）原代大鼠小胶质细胞未经处理(左)或fAβ处理(右)之后脂质体染料图像；（d）终点数据只需选用合适的染料，Incucyte就能捕捉并记录下细胞的每一种活动。Nature巨噬细胞吞噬机理华盛顿大学医学院[2]在发育过程中以及炎症或组织损伤发生时，巨噬细胞通过吞噬并处理多个凋亡尸体（胞葬作用），以实现组织稳态。本研究发现对于人类和小鼠巨噬细胞，RNA聚合酶Pol II控制的暂停/释放在体外和体内连续吞噬作用中是必需的。有趣的是，阻断Pol II暂停/释放并不妨碍Fc受体介导的吞噬作用、酵母摄取或细菌吞噬作用。巨噬细胞使用Pol II暂停/释放作为一种机制，以迅速改变它们的转录程序，高效处理摄入的凋亡尸体，并进行连续的吞噬作用。作者利用了Incucyte实时活细胞成像分析方法，实时展示了暂停Pol II可以增强巨噬细胞的胞葬作用。利用pH敏感染料标记凋亡的细胞，当凋亡的细胞被巨噬细胞吞噬的时候，会在酸性环境下产生荧光，荧光信号越强吞噬能力越强。在Hoxb8来源的巨噬细胞中通过CRISPR-Cas9技术基因缺失负延长因子NELF-B和NELF-CD，可以破坏Pol II的暂停，使巨噬细胞的胞葬作用的增强；这种增强的胞葬作用对阻断肌动蛋白聚合（加入Cytochalasin D，一种有效的肌动蛋白聚合抑制剂，胞葬作用依赖肌动蛋白介导的质膜重塑）仍然敏感（图2g）。巨噬细胞可以通过不同的表面受体和分子机制进行不同类型的吞噬作用。巨噬细胞的吞噬作用受到Pol II暂停/释放抑制剂flavopiridol影响 而巨噬细胞Fc受体介导的吞噬作用不受暂停/释放抑制剂flavopiridol的影响（图2h）。图2. （g）Incucyte分析检测WT和NELF缺陷巨噬细胞与凋亡Jurkat 细胞共孵育后的胞葬动力学；（h）巨噬细胞吞噬凋亡的细胞和巨噬细胞通过Fc受体介导吞噬处理的胸腺细胞Incucyte实时活细胞成像分析有明场、红、绿3个通道，支持选择多种荧光试剂在不同条件下的使用，从而获得不同条件下的实时动力学曲线。Cell新细胞群的发现加州大学旧金山分校[3]本文发现了一类I型干扰素（IFN-Ⅰ）响应性的小胶质细胞亚群（IRMs），这一类独特的小胶质细胞在大脑皮层的发育和感觉功能中发挥重要作用。作者发现在发育应激时有一种特殊类群的小胶质细胞数量明显增加。进一步研究发现这一类群的细胞在皮层重塑期间高度活跃，可发挥吞噬神经元的作用，而在正常大脑发育过程中罕见。作者通过一系列实验发现这一特殊类群小胶质细胞自身的IFN-Ⅰ信号以及dsRNA信号转导导致其对神经元的吞噬作用，在维持大脑健康中发挥着重要作用。原代小胶质细胞吞噬试验中利用Incucyte实时活细胞成像分析系统来跟踪分析。小鼠原代小胶质细胞进行的体外吞噬试验显示，poly（I:C）处理可加速消化凋亡细胞（图3J和3K），而 Ifnar1 缺失则会降低消化效率（图3L和3M）。这些数据表明，IFN-I 信号增强了小胶质细胞消化能力，这与体内 IRMs 经常同时吞噬和消化多个细胞的观察结果一致。图3. 向小胶质细胞中加入吞噬染料标记的凋亡细胞，每小时采集一次，采集24 小时；使用 Incucyte 活细胞分析软件对图像进行阈值处理，并使用红色通道（溶酶体内的凋亡尸体）的综合强度与小胶质细胞表面积（用明场确定）的归一化值进行分析（G）体外小胶质吞噬作用实验设计；（H）典型的吞噬Incucyte实时分析示意图：前端是吞噬作用，后端是消化作用，用线性相中峰前斜率的线性回归斜率来估计吞噬效率(m1)，用峰后斜率来估计消化效率；（I）添加吞噬染料标记的凋亡细胞24小时后WT小胶质细胞培养的代表性图像（左），WT小胶质细胞中添加poly（I:C）（中），Ifnar1缺失的小胶质细胞（右）；（J）和（L）代表实时吞噬染料信号强度；（K）和（M）表示小胶质细胞消化速率Incucyte通过连续采集，可以实时显示1天内小胶质细胞发生的吞噬和消化过程（信号先上再下），捕捉细胞每个细节。总而言之，在上述研究中体现出Incucyte实时活细胞分析系统的独特优势：1. 自动检测，提升实验效率满足密集时间点以及长时间监测的需求，一次实验得到大量数据，解放人力，是从事细胞研究不可或缺的工具。2. 分析简便，提升数据质量软件采集及分析模块配合荧光检测试剂，得到高度可靠的数据。实时检测整个细胞死亡/凋亡曲线，在细胞死亡状况较为接近的情况下，仍然在大量数据的前提下得到确切的结论。3. 6板位设计，多实验同步开展内设6个板位，可以分别独立设置检测程序，满足6组不同实验或多人实验同时检测的需求。 -参考文献-[1] Haney MS, Pálovics R, Munson CN, et al. APOE4/4 is linked to damaging lipid droplets in Alzheimer's disease microglia. Nature. 2024 628(8006):154-161. doi:10.1038/s41586-024-07185-7[2] Tufan T, Comertpay G, Villani A, et al. Rapid unleashing of macrophage efferocytic capacity via transcriptional pause release. Nature. Published online March 13, 2024. doi:10.1038/s41586-024-07172-y[3] Caroline C. Escoubas, Leah C. Dorman, Phi T, et al.Type-I-interferon-responsive microglia shape cortical development and behavior,Cell, Published:March 14, 2024DOI:https://doi.org/10.1016/j.cell.2024.02.020

这是一档关注“生命科学行业变化”的专题栏目。我们将从合作伙伴入手，每一期研究和解读一家科研机构或科研课题组、实验室的背后故事、相关方法论、使用的工具等等，帮助科研从业者获得启发和思考。不久前，西南医科大学附属医院神经外科江涌教授联合四川大学华西医院李涛教授和中国科学技术大学曹洋教授在“内分泌学与代谢”领域的国际顶级期刊《细胞代谢》（Cell Metabolism）上发表了题为“Astrocytic LRP1 enables mitochondria transfer to neurons and mitigates brain ischemic stroke by suppressing ARF1 lactylation ”的最新研究成果。该研究首次揭示了LRP1通过调节细胞代谢影响ARF1乳酸化修饰，进而调控星形胶质细胞-神经元细胞间线粒体转移的作用机制。值得一提的是，这一过程可以拮抗脑缺血后神经损伤。▲ 文章在Cell Metabolism页面 本期【沃的研究所】，我们将对话文章的第一作者周牮博士，一起了解低密度脂蛋白相关受体蛋白1（LRP1）对星形胶质细胞线粒体转运的重要调控作用。▲ 周牮博士 深究LRP1调控机制先进设备为脑血管研究助力随着国家老龄化的加剧及疾病年轻化的趋势，越来越多人处于脑血管疾病的威胁中，也给社会带来了巨大的负担。周牮博士主要专注于脑血管疾病相关的研究领域，旨在通过对脑血管疾病发病机制的探索，为后续开发新的治疗靶点提供指导，以提升脑血管病人的存活率、改善预后及提高生活质量。2016年，《Nature》报道了星形胶质细胞通过调控CD38环化酶活性将线粒体转移到神经元中并可改善脑缺血后的神经元损伤。因此，星形胶质细胞-神经元细胞间的线粒体传递对于维持神经元细胞的有氧呼吸和能量供给具有重要的意义，靶向线粒体转移的干预手段应用于疾病的预防与治疗也展现出了较好的应用潜力。然而，关于星形胶质细胞如何通过调节线粒体转移来减轻脑缺血性中风的机制亟待深入地挖掘和探索。基于此，团队结合既往关于LRP1参与神经系统的调控的相关报道，确立了LRP1对星形胶质细胞线粒体转运的调控作用的研究课题。团队先是证实了LRP1调控星形胶质细胞线粒体外排的过程可能存在新的机制，进一步探究LRP1对星形胶质细胞代谢的影响，通过细胞模型探究出ARF1 K73的乳酸化修饰参与星形胶质细胞线粒体外排调控的机制。接着通过动物模型靶向星形胶质细胞干预LRP1的表达并过表达ARF1乳酸化修饰突变体，发现敲减LRP1或促进ARF1乳酸化修饰可引起脑脊液中星形胶质细胞来源的线粒体数量下降，进一步验证该调控机制。随后，团队通过建立脑缺血动物模型，借助7.0T 磁共振、行为学评估和共聚焦显微镜证实了LRP1-ARF1 Kla(73)轴在调控星形胶质细胞线粒体转运中的重要作用。最后，团队通过脑卒中患者临床样本进一步验证了其研究发现。▲ LRP1对星形胶质细胞线粒体转运的调控作用 团队在利用细胞模型进行机制探究时，不仅使用了细胞系模型，还同步采用原代细胞模型进行双重验证。在从动物样本中获取原代细胞时，瑞沃德单细胞悬液制备仪发挥了重要作用。周博表示：“之前我们手动用玻璃匀浆做出来的活率只有70%-80%，改用单悬之后活率都在90%左右，最高的一次有97%，当时还做了荧光染色，配合细胞计数仪的荧光评估，效果非常好。所以如今我们进行神经元细胞分选时，坚定地选择使用单细胞悬液制备仪。毕竟神经元细胞相较于胶质细胞更为脆弱，而该仪器的效果让我们非常满意。”在动物实验方面，周博所在的团队和瑞沃德的渊源颇深，可追溯到2018年。周博说：“当时我们做动物实验一般用腹腔麻醉，后面因为一些动物伦理的原因，开始接触吸入麻醉，就买了瑞沃德的机器。慢慢接触多了，觉得仪器还挺好用的，就越买越多了，确实为实验提供了不少便利。”由于团队成员几乎均为神经外科医师，他们擅长精细的显微操作，因此在实验方法的选择上，即便过程繁琐，也会尽量选取能够满足研究需求的造模、检测与给药方法。MCAO造模以线栓法的方式来进行，评估MCAO模型脑缺血程度采用了专业的设备。周博说，“当时在美国学习的庞金伟和彭建华师兄推荐了瑞沃德的激光散斑设备，说对脑血管研究有很大的帮助，实际使用之后发现这个机器对脑缺血的研究和评价非常有用。”在进行给药实验时，周博又补充，“需要7天持续性对小鼠进行侧脑室给药，对比了一下，瑞沃德的缓释泵最具有性价比。”▲ 西南医科大学实验室瑞沃德散斑 跳出舒适圈探索新的实验技术和方法在周博整个项目历程中，“新”是关键所在 ，这个字，在周博的访谈中出现了很多次。对于周博来说，如果跟着师兄在基础研究的模块继续做下去，也能做出一些成果，安安稳稳地毕业。但周博选择了跳出自己的舒适圈，在导师的大力支持下走出泸州的平台，和华西医院李涛教授团队合作，去尝试一些新的东西。但新也意味着不可把握与艰辛。这项研究从立项到成果发表，前前后后经历了大概 5 年。周博作为第一作者，承受了巨大的压力。周博坦言一路上最大的困难，是自己的不自信和畏难情绪。不过，科研虽难，却也是他心之所向。并且有家人的支持、导师的鼓励以及团队的相互配合，让他有动力和信心坚持下去。周博的内心也在这一过程中不断成长，抗住压力，一路走到了现在。他感慨道：“实验不可能一帆风顺，总会遇到很多不可控的因素，实验结果也并没有像自己预期的那么好，只有不断调整自己的心态和拓宽思路，才能够寻得最终的真谛吧。”柳暗花明又一村，硕果累累的项目的开启，源自那辆载满失意与伤心的大巴车。“说起来不怕您笑话，这个立项是在大巴车上完成的。”周博笑着说，“当时我在李涛教授那学习了几个月没什么满意的成果，灰溜溜地准备回泸州了。我清晰记得，12 月 19 日那一天，从成都回泸州的大巴上，我坐在最后一排靠窗边，特别伤感。突然李涛教授给我打电话做了沟通，我当即就在车上一边查文献一边汇报，就这样拟定了研究的方向。”顿了一下，周博说：“现在想起来还蛮有意思的，就像是你在井底，突然有人扔下来一根绳子，我看到了希望，抓住了，又正好把我提上来了。”确立研究方向后，又有“新”的挑战。“我们的实验中要求对脑血管情况进行评价，这对于我们来说是新的东西，经过研究和反复试验，选择了激光散斑来做实验比较。”“审稿人也要求我们需要提供一些更为直接的方法来评价，比如双光子或者血管超声，这些都是以前我们课题组没有接触过的新实验，所以虽然方向上我们定好了，但在具体实验的过程中，我们都在不断地探索新的实验技术和实验方法，去创新、去突破。”▲ 周牮博士所在的团队 然而研究工作繁重复杂，平衡临床与科研又成为了摆在面前的难题。一台神经外科的手术平均时间往往会超过 4 个小时，平时还需要兼顾本科学生的临床见习带教，而科研工作复杂度非常高，很难用临床的空闲时间去处理。同时，这个项目和华西医院联合合作，周博需要经常前往重庆和成都做实验。他坦言，很难做到临床和科研兼顾。那实验怎么进行呢？“临床的时候就 90%以上的心思在临床，期间一些简单的科研工作交给课题组的其他成员完成。涉及到新的实验，需要重点突破的时候，基本上就完全脱离临床工作，全身心投入做科研，很难做到鱼和熊掌兼得，有舍才能有得。”周博回答道。未来，周博又将迈向何方呢？他表示之后的研究方向还是更倾向于基础和临床的结合。“基于临床的数据挖掘新的靶点，通过基础实验进行验证，最终再回到临床上，应用于疾病治疗中。” 生活中可以做i人科研上要当e人近年来，社交媒体上有个很火的MBTI性格测试。采访之前跟周博沟通，他自称I人。但在整个采访过程中，我们发现他一直在不断尝试新的东西，向外探索，突破原有的圈子，于是打趣说：“您其实是个e人吧”。“平时我是比较少社交的，不太喜欢参加各种聚会，以前喜欢钓鱼，现在没时间了只能在B站上看别人钓鱼。少社交的好处就是可以有更多的时间和心思，沉浸在自己的世界里，静下心来做科研，不容易受到外界的影响。”“但是呢，”周博话锋一转，“江涌老师也经常教导我们，说做人可以收敛一点，但做事情一定要大胆。什么意思呢？就是搞科研一定要敢于外拓，多思考、多探索，不能局限在自己的小圈子里，毕竟现在流行多学科融合。所以我应该算是生活中的i人，科研上的e人吧。”至于说学医这个事，可能是爷爷胃癌离世的影响，“成为医生”的念头就在周博的心灵上埋下了很深的种子。那年高考填报志愿的时候，他坚定地选择了医学专业。“那您会对高考生提出学医的建议吗？”我开始好奇。“俗话说劝人学医，天打雷劈。”周博大笑，“以前我觉得医生就是万能的，直到自己当了医生，看着病人和家属痛苦的时候，才知道医生很多时候也无能为力。”在周博看来，医学专业比普通专业的学生培养的时间要更长，学习强度也更大。周博分享了他的经历：“读书的时候我们都开玩笑说，现在才是真正的三年模拟五年高考，经常都是通宵达旦地在复习准备考试。毕业之后想当临床医生，还要经历三年的规范化培训，规培之后还有两到三年的专科医师培训，非常难。”“虽然难，但看得出你很喜欢这个职业。”我说。周博笑笑：“当你真正体验到把病人医治好，或者从垂死的边缘抢救回来，看着他高高兴兴地出院，真的是一件非常有成就感的事情。”直到现在，也经常有以前的病人会跟周博联系，家有喜事的时候也会邀请他参加，分享彼此的喜悦。对于周博来说，这种成就感是超越金钱和名气的。“如果真要建议的话，我会建议没有毅力和信念不坚定的人不要轻易选择医学专业，学医的过程真的很辛苦，医生也没有想象中的光鲜亮丽。但如果你选择学医，成为一名真正的医生，救死扶伤带来的成就感也是无可比拟的。”至于未来，周博还是希望做好自己的本职工作，成为一名造福一方的临床大夫。“当然了，我也希望在自己有限的精力里，在科研上做出更多的突破，更好地服务临床。”在探索医学的征途上，每一个脚步都铺满荆棘，唯有持之以恒，方可达至彼岸。我们也祝福周博在自己热爱的领域中继续发光发热，为医学事业做出更大的贡献。 如果您想了解试用周牮博士实验室同款设备长按识别下方二维码我们将会有专业人员与您联系

Extracellular signal-regulated kinase（ERK）是胚胎发生，细胞分化，细胞增殖和细胞死亡调控的关键组成部分。ERK途径起源于质膜中的活化受体，并通过Ras/Raf/MEK至ERK（图1）。图1. Ras/Raf/MEK/ERK信号级联将信号从细胞表面受体如EGF受体（EGFR）传播到细胞内蛋白质。ERK是该途径的最终组分，并且在被生长因子（例如EGF（表皮生长因子））激活后，触发下游效应，如激酶或转录因子的激活。该途径被不同类型的受体激活，包括受体酪氨酸激酶 （例如EGF受体）以及G蛋白偶联受体。作为信号传导途径的最终组分，ERK磷酸化不同的细胞内蛋白质，包括大量其他激酶和转录因子。ERK信号传导途径存在于各种癌症类型中，因此正在研究作为治疗干预的靶标。在这里，我们描述了如何在Operetta CLS高内涵分析系统上自动化研究ERK信号传导的活细胞FRET测定。该测定可以用于药物发现。基于FRET的ERK生物传感器FRET是从供体分子到受体分子的非辐射能量转移。能量转移需要供体和受体间隔小于10nm，因此提供了研究分子接近度变化的敏感工具，例如蛋白质 - 蛋白质相互作用（分子间FRET）或蛋白质的构象变化（分子内FRET）。在这项研究中，我们专注于分子内FRET，使用称为EKAREV的CFP-YFP生物传感器（图2）。稳定表达EKAREV的细胞由Somponnat Sampattavanich博士友情提供（图3）。在该生物传感器中，供体和受体荧光团以单一融合蛋白编码。EKAREV生物传感器经过优化，可以减少随机触发的基础FRET信号，并使其可靠地与距离相关。ERK对EKAREV的磷酸化触发构象变化，使CFP和YFP靠近诱导FRET。图2.细胞外信号调节激酶活性报告基因（EKAREV）的示意图。在该生物传感器中，两种荧光蛋白通过ERK底物结构域，接头和结合结构域分开。一旦ERK底物结构域经过ERK的磷酸化，就会触发构象变化，使CFP和YFP紧密接近并允许FRET发生。EKAREV生物传感器是分子内FRET的实例，其中供体和受体以1：1的固定化学计量存在。因此，进行双通道比率实验就足够了，通道1检测受体发射光(IAcceptor)，通道2检测供体发射(IDonor)，将得到的两个荧光信号强度进行背景校正，并计算它们的比率以给出相对FRET效率EFRET:测定方法将1.2×104EKAREV细胞/孔接种到CellCarrier-96Ultra微量培养板（PerkinElmer＃6055300），150μl培养基（表1）中。孵育2天后（37℃，5％CO2），150μl饥饿培养基洗涤两次并在饥饿培养基中孵育5小时以降低基础ERK活性。另外，在孵育开始时向细胞中加入各种浓度的抑制剂或DMSO。4.5小时后，将细胞核用4μM DRAQ5在37℃，5％CO2下染色30分钟。然后用饥饿培养基洗涤细胞一次，并加入含有8μl 20x浓缩抑制剂或DMSO对照的150μl新鲜饥饿培养基。作为对照，在某一时间点，向细胞中加入8μl20x浓缩诱导物（PMA或EGF）。为了抑制FRET信号，应用PD184352，SCH772984和Ulixertinib。含有或不含有所测试化合物的最高DMSO浓度的培养基用作对照。试剂，化合物和介质列表成像在宽场模式下使用20x高NA物镜（NA 0.8）在Operetta CLS系统上建立长时间实验，获取图像总共97分钟。将FRET诱导化合物添加到血清饥饿细胞后，开始时间序列，测量间隔为每8分钟一次，在此设置中获得了四个渠道：DRAQ5 （ex 615-645，em655-760），CFP（ex 435-460，em 470-515），YFP（ex490-515，em 525-580）和FRET（ex 435-460，em 515-580）（图3）。图3.稳定表达EKAREV生物传感器的人乳腺上皮细胞。细胞核用DRAQ5染色。随后，在Operetta CLS系统上使用宽场模式的20x高NA物镜对细胞成像。分析策略使用Harmony高内涵成像和分析软件进行自动图像分析。简言之，将图像分割成细胞和背景。计算细胞质和背景中的供体和FRET强度，然后计算背景校正的FRET比率作为最终结果（图4）。图4.使用Harmony软件进行比率FRET定量的图像分析工作流程：细胞和背景的细胞质被分段，低表达细胞被强度阈值排除。量化供体和FRET通道的强度及其适当的背景，并计算背景校正的FRET强度比。减去背景强度在活细胞应用中尤其有利，其中具有自发荧光组分的培养基通常导致更高的背景并因此导致更小的测定窗口。结果为了探索是否可以使用基于FRET的生物传感器在Operetta CLS上研究ERK信号传导的调节，用不同的ERK和MEK激活剂和抑制剂处理EKAREV细胞。（图5）。图5.外源添加的活化剂（绿色）和抑制剂（红色）示意图及其对ERK信号通路的影响。表达EKAREV的细胞用EGF或PMA处理以诱导ERK活化，另外，用三种MEK和ERK特异性抑制剂（PD184352，SCH772984，Ulixertinib），在途径的不同位置中断信号转导。PMA和EGF充当Ras/Raf/MEK/ERK信号级联的特异性激活剂。EGF特异性结合细胞表面上的EGF受体，而PMA作为亲脂性，膜可渗透的分子通过直接激活RAF激活该途径。PD184352可以通过选择性抑制MEK1/2来抑制ERK途径，而Ulixertinib和SCH772984都是ERK1/2的有效和选择性抑制剂。首先，为了更多地了解FRET诱导和抑制的动态性质，记录了97分钟的长时实验。正如所料，与未处理的对照相比，单独用EGF或PMA处理细胞导致FRET比率的强烈增加（图6）。大约30分钟后信号处于高位。对照显示较低水平的ERK活化，并且观察到随时间稳定增加。由于ERK1/2可以通过多种生长因子和有丝分裂来调节，这可能是由活细胞成像过程中的自分泌或旁分泌信号引起的。用不同浓度的ERK抑制剂（SCH772984）共同处理细胞导致ERK反应的剂量依赖性降低。在5μMSCH772984中，通过EGF的ERK活化几乎可以忽略不计，表明在该浓度下ERK被完全抑制。请注意，0.5％DMSO是实验中使用的最高浓度，确实对FRET比率有影响，因此需要包括此对照。用第二种ERK1/2特异性抑制剂Ulixertinib获得了类似的结果（数据未显示）。图6.在Operetta CLS系统上使用基于EKAREV FRET的生物传感器的ERK信号传导的时间进程。通过EGF或PMA刺激ERK诱导快速FRET信号增加，在约30分钟后平稳。高浓度的SCH772984（5μM）导致几乎完全抑制ERK活化（1μg/ ml EGF），没有可测量的FRET信号增加。较高稀释度的SCH772984仅部分抑制EGF诱导的ERK活化。control显示没有任何处理的样品有中间轻微上升的FRET信号。0.5％DMSO略微抑制FRET信号，这是实验中使用的DMSO的最高浓度。测定统计：Z' = 0.87（在时间点32分钟计算，DMSO为阴性，EGF为阳性对照）当FRET信号在32分钟后达到恒定水平时，选择该时间点以确定SCH772984的IC50值。用1μg/ mL EGF和系列稀释的SCH772984处理EKAREV细胞，稀释范围为10pM至3μM。计算的IC50值为272nM的剂量反应曲线如图7所示。图7.ERK抑制剂SCH772984导致基于FRET的EKAREV信号的剂量依赖性降低。在1μg/ ml EGF存在下，用递增浓度的SCH772984处理EKAREV细胞。在孵育32分钟后，在Operetta CLS系统上测定FRET比率，因为信号在此时间点稳定。高Z' 值（Z' = 0.89）显示出优异的分析性能。为了研究EKAREV FRET成像测定是否可用于研究直接作用于MEK1/2的途径调节，测试了MEK1/2抑制剂PD184352对PMA化细胞的作用（图8）。如图所示，PD184352抑制PMA诱导的ERK活化。图8.在Operetta CLS系统上测量的PD184352对PMA活化的Ras/Raf/MEK/ERK信号级联的抑制。EKAREV细胞用另一组活化剂和抑制剂（PMA+PD184352）处理，其作用在RAF/MEK的上游（与图5比较）。用200或2000nM PMA处理的EKAREV细胞显示出高FRET反应（诱导后32分钟）。通过将细胞与MEK1/2特异性抑制剂PD184352以10μM的浓度共孵育来抑制活化。结论EKAREV FRET生物传感器可用于Operetta CLS系统的活细胞成像测定，以研究ERK的激活和抑制。级联内不同靶标的调节很容易测量，因此这种方法可以有助于鉴定干扰Ras/Raf/MEK/ERK信号级联的新化合物。该测定在活细胞中进行，因此它可用于分析ERK信号传导动力学，而定量ERK磷酸化的常规生物化学技术通常是终点测定。尽管细胞群中生物传感器表达水平相对不均匀（图3），但FRET比率的计算提供了特别好的化验数据和统计数据，Z' 值高于0.87。EKAREV生物传感器的优化设计，Operetta CLS系统的高质量成像以及Harmony内图像分析的出色工具都有助于提高这里提供的高含量FRET分析的稳定性。Harmony软件的构建模块概念允许创建易于设置和理解的图像分析序列，并且不需要专业的图像分析知识。该测定还提供了Opera Phenix™ 高含量筛选系统的可比较结果和测定统计数据。由于Operetta CLS和Opera Phenix系统比传统显微镜具有更高的通量，基于FRET的生物传感器的高含量成像为药物发现和细胞信号传导中的基础研究开辟了新的可能性。参考文献1. Pearson, G., Robinson, F., Beers Gibson, T., Xu, B-E.,Karandikar, M., Berman, K. & Cobb, M. H. (2001).Mitogen-Activated Protein (MAP) Kinase Pathways: Regulation and Physiological Functions. Endocrine Reviews, 22(2), 153-183. doi/10.1210/edrv.22.2.04282. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M.,Roberts, K. & Walter, P. (2007) Molecular Biology of the Cell,Garland Science., 5th revised edition, ISBN-10: 08153410593. McCubrey, J. A, Steelman, L. S., Chappell, W. H., Abrams,S. L., Wong, E. W. T., Chang, F., Lehmann, B., Terrian, D.M., Milella, M., Tafuri, A., Stivala, F., Libra, M., Basecke, J.,Evangelisti, C., Martelli, A. M., and Franklin, R. A. (2007):Roles of the Raf/ MEK/ERK pathway in cell growth, malignant transformation and drug resistance. Biochimica et Biophysica Acta, 1773,1263–84. doi:10.1016/j.bbamcr.2006.10.0014. F?rster, T. (1948). Zwischenmolekulare Energiewanderung und Fluoreszenz. Annalen der Physik 437 (1-2), 55-75.5. Sun, Y., Wallrabe, H., Seo, S.-A., & Periasamy, A. (2012). FRET microscopy in 2010: The legacy of Theodor F?rster on the 100th anniversary of his birth. Chemphyschem., 12(3), 462–474.doi:10.1002/cphc.201000664. FRET6. Fassler, M., Boettcher, K., Malle, M. (2015): Measuring FRET using the Opera Phenix High Content Screening System: A High Throughput Assay to Study Protein-Protein Interactions,Application Note published by PerkinElmer, In., Waltham,MA, USA7. Komatsu, N., Aoki, K., Yamada, M., Yukinaga, H., Fujita,Y., Kamioka, Y., & Matsuda, M. (2011). Development of an optimized backbone of FRET biosensors for kinases and GTPases.Mol Biol Cell, 22, 4647-56. doi/10.1091/mbc.E11-01-00728. Harvey, C. D., Ehrhardt, A. G., Cellurale, C., Zhong, H., Yasuda,R., Davis, R. J., & Svoboda K. (2008). A genetically encoded fluorescent sensor of ERK activity. PNAS, 105(49), 19264-19269. doi_10.1073_pnas.080459点击链接了解更多珀金埃尔默高内涵相关资料http://e86.me/0ZaJW1关于珀金埃尔默：珀金埃尔默致力于为创建更健康的世界而持续创新。我们为诊断、生命科学、食品及应用市场推出独特的解决方案，助力科学家、研究人员和临床医生解决最棘手的科学和医疗难题。凭借深厚的市场了解和技术专长，我们助力客户更早地获得更准确的洞见。在全球，我们拥有12500名专业技术人员，服务于150多个国家，时刻专注于帮助客户打造更健康的家庭，改善人类生活质量。2018年，珀金埃尔默年营收达到约28亿美元，为标准普尔500指数中的一员，纽交所上市代号1-877-PKI-NYSE。了解更多有关珀金埃尔默的信息，请访问www.perkinelmer.com.cn

第二届中国国际医学转化创新创业大赛总决赛已经落下帷幕，荆杰博士团队研发的“自动化无人细胞培养机器人系统”获得二等奖。据悉，荆杰博士团队拥有世界上首台全自动免疫细胞体外扩增系统的专利权，从而为免疫系统治疗的标准化及工业化奠定了基础。该系统可实现自动化的细胞培养和扩增，在培养细胞数量、所需时间、成本等方面大大优于传统的人工和半自动培养方法，具有规模化、标准化和低成本三大优势。与其他传统培养方式相比，扩增效果提高100-1000 倍，同时节省40-60%的培养液、生长因子和细胞因子，操作界面易操作，培养程序可优化。自动化细胞培养系统利用自主研发的，基于中空纤维管的灌注式生物反应器，细胞可以在模拟人体脉管结构的仿生环境中完成可控的生长代谢过程。赛尚推出的自动化台式ACCS-χ1 细胞培养系统能够为细胞、蛋白和病毒的规模化生产维持稳定、经济和可扩展的细胞培养。通过使用一次性耗材，ACCS-χ1 细胞培养系统显著减少了对空间和人工成本的需求，缩短细胞扩增的处理时间，并且大大降低了细胞污染或人为错误发生的可能性。据了解，浙江赛尚医药科技有限公司（以下简称“赛尚”）是由荆杰博士携自主知识产权在2011 年创立，公司主要生产全自动全封闭细胞培养系统设备及相关周边设备，提供自动化细胞体外培养系统(Automated Cell Culture System)的研发、生产、销售及相关细胞培养技术服务。主要解决细胞类生物制品在临床应用或实验研究中所面临的三个与规模化细胞培养密切相关的问题：劳动密集，耗时的重复细胞培养工作量；高成本的补充生长因子，长时间的细胞培养工作；细胞，病毒和抗体批次制备之间的差异。