$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Komórki komunikują się z sąsiednimi komórkami poprzez różne mechanizmy sygnalizacyjne, w tym uwalnianie pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (EV), które odgrywają kluczową rolę w komunikacji międzykomórkowej. EV uczestniczą w komunikacji międzykomórkowej, przekazując ładunek genetyczny, taki jak DNA, RNA i białka, z jednej komórki do drugiej1,2,3,4,5. Obecnie istnieją trzy kategorie EV: egzosomy, mikropęcherzyki i ciała apoptotyczne, które charakteryzują się wielkością. Egzosomy są najmniejsze, o średnicy 30-150 nm6,7,8, i są utworzone z systemu błon endosomalnych 9,10,11 (Rysunek 1). Mikropęcherzyki są większe niż egzosomy, ponieważ mieszczą się w zakresie od 100 do 1000 nm12,13,14 i wystają z błony komórkowej11,12,13 (Rysunek 1). Ciała apoptotyczne są największymi EV i mieszczą się w zakresie od 1000 do 5000 nm12,14,15, a także wypuszczają z błony plazmatycznej12,16,17 (Rysunek 1). Oprócz rozmiaru, EV można klasyfikować na podstawie innych cech biofizycznych, które obejmują gęstość, markery molekularne, takie jak CD63, CD81, CD9, a także mechanizm biogenezy18. EV mogą pokonywać krótkie odległości między sąsiednimi komórkami i duże odległości w całym ciele19,20,21,22,23. EV można znaleźć w płynach biologicznych, takich jak krew24,25,26, mózgowy płyn rdzeniowy27,28,29, tears30,31,32, and saliva33,34,35, żeby wymienić tylko kilka.
Do tej pory ultrawirowanie jest jedną z najbardziej znanych metod izolowania EV od próbek36,37,38. Ta metoda wymaga wielu rund wirowania i ultrawirowania, które można przeprowadzić, zwiększając prędkość w celu odizolowania EV od komórek i szczątków komórek. Metodę tę można rozpocząć od niskiej prędkości z komórkami peletowymi, po których nastąpi średnia prędkość w celu wyeliminowania większych pęcherzyków, a na koniec etap ultrawirowania do granulowania EVs18. Chociaż ultrawirowanie jest uważane za najlepszą metodę izolacji, nadal istnieją pewne ograniczenia, ponieważ zmienia morfologię klasy EVs39,40,41. Inną techniką stosowaną do izolowania EV jest cytometria przepływowa, która podkreśla zalety oceny wielu punktów czasowych i końcowych oraz wysokoprzepustowej analizy pojedynczej EV. Jednak ograniczenia cytometrii przepływowej obejmują między innymi zatykanie porów i słabe sygnały. Innym stosowanym podejściem jest wirowanie gradientowe, w którym wykorzystuje się materiały o różnej gęstości do odwirowania za pomocą pojazdów elektrycznych i umożliwia lepszą separację pojazdów elektrycznych w porównaniu z ultrawirowaniem. Chociaż technika ta poprawia separację, jest pracochłonna, czasochłonna i może prowadzić do znacznych strat próbki. Dodatkowo wytrącanie i filtracja mogą być również stosowane do izolowania pojazdów elektrycznych. Obie te techniki są proste i szybkie, ale obie mogą prowadzić do zanieczyszczenia próbki. Chociaż istnieje kilka technik izolowania EV, każda z nich ma swoje zalety i ograniczenia, które są wymienione poniżej (Tabela 1) 42,43,44,45,46,47,48,49,50,51,52,53,54,55, 56,57,58,59,60,61, 62,63,64,65,66,67.
Po wyizolowaniu EV, można przeprowadzić testy molekularne w celu scharakteryzowania EV. Western blot jest powszechnym testem do poszukiwania ekspresji białek powierzchniowych i ładunkowych68,69,70 a reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR) jest używana do ekspresji miRNA71,72,73 dla EVs74,75,76. Testy te są sprawdzone i mogą przynieść intrygujące wyniki. Ograniczeniem tych metod jest to, że wymagają one dużej ilości białek lub RNA z EV, aby uzyskać odczyt77, co jest problemem w przypadku próbek o małej objętości lub stężeniu EV.
Analizator nanocząstek omawiany w tym artykule pozwala użytkownikowi przezwyciężyć wiele ograniczeń określonych w Tabeli 1 i Tabeli 2 78,79,80,81,82,83,84,85,86,87,88,89,90. Metoda ta nie wymaga stosowania technik izolacji, co pomoże przezwyciężyć zmniejszoną wydajność pojazdów elektrycznych. Metoda ta pozwala również użytkownikowi na analizę białek powierzchniowych i ładunkowych, całkowitej liczby EV i wielkości EV z objętości próbki wynoszącej zaledwie 1 μl. Odbywa się to za pomocą chipów tetraspaniny dostarczonych przez firmę, która wykorzystuje mikromacierz przeciwciał z przeciwciałami tetraspaninowymi, CD63, CD81 i CD9, do identyfikacji EV w roztworze, jak pokazano na rysunku 2. Przeciwciała fluorescencyjne potwierdzają obecność EV, a także zapobiegają zniekształceniu wyników przez cząstki zanieczyszczające.
Ogólnym celem tej techniki jest zapewnienie mniej czasochłonnej metody analizy EVs, jak również analizy EVs z małej objętości próbki. Korzystanie z tego analizatora nanocząstek pozwala użytkownikom analizować wielkość, całkowitą liczbę cząstek i białka powierzchniowe już od 1 μl próbki, co jest idealne dla płynów biologicznych, takich jak łzy i ślina.