Bağırsak, insan vücudunda en bol bulunan mikrobiyal toplulukları barındıran organ olarak kabul edilmektedir ve bakterilerin %90'ından fazlası kolonizasyon ve çoğalmadarol oynar 1,2. Kapsamlı kanıtlar, bağırsak mikrobiyotasının bağırsak mikroçevresini modüle ettiğini ve aynı zamanda, öncelikle bozulmuş bir bağırsak bariyeri 3,4 yoluyla uzak organlardaki işlev bozukluğu ile etkileşime girdiğini göstermiştir. Artan kanıtlar, bağırsak mikrobiyotasının dengesizliği ile inflamatuar bağırsak hastalığının (IBD) ilerlemesi arasında bir ilişki olduğunu göstermektedir5,6 ve ayrıca bağırsak-beyin ekseni 5,6,7,8 yoluyla bilişsel bozukluklar. Bakteriler tarafından üretilen bakteriyel hücre dışı veziküller (BEV'ler) bu patolojik süreçlerde önemli rol oynar.
BEV'ler, çapları 20 ila 400 nm arasında değişen, bakteri türevlerini kapsülleyen nano ölçekli parçacıklardır. Bakteriler ve konakçı organizmalar arasındaki etkileşimleri kolaylaştırdıkları gösterilmiştir 9,10. Görünmez olmalarına rağmen, bu parçacıklar, tanısal biyobelirteçler, terapötik hedefler ve ilaç dağıtım araçları olarak ileriye dönük geniş uygulamaları nedeniyle araştırmacıların artan ilgisini çekmiştir11. Ağırlıklı olarak bağırsak bakterilerinden elde edilen BEV'leri incelemek için genellikle biyonumune olarak kullanılan insan dışkısı, diğerleri arasında su, bakteri, lipitler, proteinler, sindirilmemiş gıda artıkları ve pul pul dökülmüş epitel hücrelerinin karmaşık bir karışımını içerir. Karmaşık dışkı bileşimi, BEV'lerin izolasyonu ve saflığı için zorluklar yaratır ve böylece BEV'lerin kapsamlı, objektif ve gerçekçi bir analizini engeller. Bu nedenle, kirletici bileşenlerden kaynaklanan paraziti en aza indirmek ve BEV'lerin verimini artırmak için etkili stratejiler, derhal ilgilenilmesi gereken kritik konular olarak ortaya çıkmıştır.
Mevcut izolasyon stratejileri büyük ölçüde ultra yüksek hızlı santrifüjleme (UC), yoğunluk gradyanlı santrifüjleme (DGC) ve boyut dışlama kromatografisi (SEC) gibi tekniklere dayanmaktadır12,13,14,15,16,17. Şu anda DGC, numunenin ilk yükleme konumu tarafından belirlenen "Yukarıdan aşağıya" ve "Aşağıdan yukarıya" olmak üzere iki sedimantasyon-yüzer modu kapsayan, BEV ayırma alanında en yaygın olarak uygulanan yöntemlerden biridir. Bu metodolojiler, hücre dışı vezikülleri (EV'ler) boyut ve yoğunluk eşitsizliklerine dayalı olarak diğer bileşenlerden ayırarak değişken saflık ve geri kazanım oranları sağlar. Önceki araştırmalar, EV'leri kandakilipoprotein 18 ve idrardaki Tamm-Horsfall proteini19 gibi vücut sıvısı örneklerinde çözünür proteinlerden yeterince ayırmak için tek yaklaşımlı stratejilerin yetersiz olduğunu göstermiştir. Ek olarak, ökaryotik hücre dışı veziküllerin (EEV'ler) boyut dağılımı genellikle BEV'lerinkiyle örtüşür ve bu nedenle BEV verimini optimize etmek için daha fazla metodolojik geliştirme gerektirir. Sonuç olarak, BEV'lerin çalışmasını ilerletmek, etkili ayırma ve saflaştırma metodolojilerinin geliştirilmesine bağlıdır. Özellikle, Tulkens ve ark.15, fekal BEV'leri EEV'lerden ayırmak için ortogonal bir biyofiziksel strateji kullandılar, burada Aşağıdan yukarıya DGC modunun santrifüjleme süresi 18 saate kadardı. Buna karşılık, bu çalışma bunu 7 saate düşürdü, gradyan-ultrasantrifüj süresinden büyük ölçüde tasarruf sağladı ve süreci basitleştirdi.
Bu çalışmada, BEV'leri düşükten aşırı yüksek hıza kadar bir dizi diferansiyel santrifüj hızıyla zenginleştirdikten sonra, optimize edilmiş tampon koşulları altında iki DGC modu kullanan fekal BEV'leri izole ettik ve saflaştırdık. Morfolojiye, partikül boyutuna ve konsantrasyona dayalı değerlendirmeler, bu gelişmiş yöntemle övgüye değer bir performans gösterdi. Bu çalışma, gelecekteki araştırmalar için temel oluşturabilir, uygulamalarını daha geniş bir alana genişletebilir ve insan vücudundaki BEV'lerin heterojenliği hakkında fikir verebilir. Ayrıca BEV ayırma ve analiz tekniklerinin standardizasyonuna da katkıda bulunur.