2023年9月1日
本研究描述了一种从人粪便中富集、分离和纯化细菌胞外囊泡(BEVs)的方法 通过 密度梯度离心(DGC)可识别BEV的形态、粒径和浓度等物理特性,并探讨DGC方法在临床与科学研究中的潜在应用。
本研究采用密度梯度离心法从粪便中分离、纯化并表征细菌胞外囊泡。我们的目标是优化细菌胞外囊泡与污染物的分离效果,为研究人员提供一种可靠的方法。本方案将离心时间从18小时缩短至7小时。
自上而下模式可改善BEV的分离效果,并减少脂蛋白的污染。我们的方法简化了BEV的分离流程,为未来的研究建立了标准。该方法经过适当改进后可应用于其他体液,有助于加深对BEV的理解并推动其研究,揭示其在人体内的固有异质性。
首先,取准备好的人粪便样本。将高速冷冻离心机预冷至4°C。使用PBS调节样本管的重量至0.1克,然后在4°C条件下以3,000×g离心20分钟。
使用塑料移液管将上清液转移至两个50毫升离心管中,每管留取1毫升。随后在4°C条件下,以12,000G离心30分钟。使用20毫升注射器吸取上清液,并从注射器上取下针头。
将液体通过0.22微米滤器过滤至50毫升离心管中。接着,用75%酒精擦拭桶体,以消除任何残留的污染。将约30毫升过滤后的粪便上清液转移至超速离心管中。
用约八毫升 PBS 填充离心管,管口留出三毫米的间隙。将两支超速离心管分别放入相对位置的超速离心桶中,并使用 PBS 平衡两个离心桶的重量。无论离心桶中是否装有离心管,均需将所有离心桶装入转子中。
将样品放入离心机中,启动真空,于4°C条件下以160,000G离心70分钟。离心一结束,立即释放腔体真空并打开超速离心机的门,随后迅速取出转子。
将离心桶从转子转移到支架上,使用镊子夹取离心管。弃去上清液,保留可见的棕色沉淀。加入1 mL预冷的PBS,充分重悬沉淀。
加入约 37 毫升 PBS 至离心管中,管口留出 3 毫米的间隙。再次进行超速离心后,弃去上清液,并将离心管倒置 5 分钟。用擦拭纸清除管内壁残留的液体。
使用1,000微升移液器,加入1.2毫升预冷的PBS重悬沉淀,并通过移液混合均匀。将1.2毫升PBS BEV溶液从一个超速离心管转移至一个洁净的1.5毫升微量离心管中。首先,取500微升已制备的PBS BEV溶液。
将样品与 3 毫升 PBS 混合,使用 1,000 微升移液器轻轻混匀。将一个 31 毫升超速离心管置于带孔的泡沫板上,并在管壁标记向下的箭头。然后垂直持握 1,000 微升移液器,将 3 毫升 50% 碘克沙醇溶液缓慢加入离心管底部。
将离心管架放置在泡沫板上方略高于离心管开口的位置,并将离心管倾斜至70度角。使用1,000微升移液器,向50%碘克沙醇溶液上方加入3毫升40%碘克沙醇溶液。然后在40%碘克沙醇溶液上方叠加3毫升20%碘克沙醇溶液。
使用1,000微升移液器,在已制备的20%碘克沙醇溶液上方加入三毫升10%碘克沙醇溶液。接着在10%碘克沙醇溶液上方加入3.5毫升PBS BEV溶液,并轻轻将离心管恢复至直立位置。现在将一个31毫升超速离心管置于带孔的泡沫板上,并用向上的箭头标记。
使用1,000微升移液器,垂直向离心管底部加入2.5毫升60%碘克沙醇储备液,并与500微升PBS BEV溶液混合,得到3毫升50%碘克沙醇BEV溶液。通过移液充分混匀该溶液。随后依次加入40%、20%和10%的碘克沙醇溶液进行梯度分层,再使用1,000微升移液器在10%碘克沙醇溶液上方加入3.5毫升PBS。
用PBS调整两个离心管的重量,使其总重量相差在±0.005克以内。接着,将离心管放入转子吊桶中,在4°C条件下以160,000G离心7小时。使用移液器从梯度超速离心管的侧壁由上至下依次收集组分,分别收集到10个独立的38.5毫升超速离心管中。
然后在4摄氏度下,以160,000G超速离心70分钟。弃去上清液,将超速离心管倒置5分钟。接着,使用200微升移液器将沉淀重悬于200微升预冷的PBS中。
将PBS BEV溶液转移至洁净的1.5毫升离心管中。将从一次密度梯度超速离心获得的组分按F1至F10编号,并进行后续分析。
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本研究介绍了一种利用密度梯度离心法(DGC)从人类粪便中分离和纯化细菌胞外囊泡(BEVs)的实验方案。该方法显著缩短了离心时间,并提高了BEVs与污染物的分离效果,为未来BEVs相关研究提供了标准化的操作流程。
从人类粪便中标准化分离和纯化细菌胞外囊泡(BEVs)解决了微生物组来源生物标志物发现及机制研究中的关键瓶颈问题。优化后的密度梯度离心方案提高了可重复性和纯度,支持转化医学研究和多组学整合分析。该技术能力使得在发现阶段和临床前研究流程中,对肠道微生物来源囊泡进行更可靠的靶点验证和功能探究成为可能。
该方案将BEV的分离作为从早期发现到临床前研究的基础步骤,从而实现与分子、功能及转化工作流程的整合。