Method Article

Hastalık Tanısı ve Tedavilerde Bireysel SEV'lerin Yüzeye Güçlendirilmiş Raman Saçılmasına Dayalı Biyosensörleme'nin Uygulanmasını Araştırmak

DOI:

10.3791/69258

⸱

March 13th, 2026

 ,  ,  , 
1Department of Materials Science and Engineering, University of California Los Angeles, 2Cornea Division, Stein Eye Institute, University of California Los Angeles

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Burada, etiketsiz yüzey takviyeli Raman spektroskopisi (SERS) kullanılarak bireysel küçük ekstrasellüler veziküllerini (sEV) analiz etmek için bir protokol sunuyoruz; bu protokol, minimal invaziv hastalık teşhisi ve sEV'lerin terapötik teslimat araçları olarak değerlendirilmesini mümkün kılmaktadır.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokol, yüzey üzerinde geliştirilmiş Raman spektroskopisini (SERS) makine öğrenimi (ML) ile entegre eden, tanısal ve tedavi uygulamaları için bireysel küçük ekstrasellüler vezikülleri (sEV) moleküler olarak tespit edip profil olarak profil veren kapsamlı ve etiketsiz bir platform sunmaktadır. Yöntem, boyut dışlama kromatografisi veya ultrasantrifüjasyon kullanılarak sEV izolasyonu ile başlar. İzole veziküller, tekli vezikül hassasiyetine sahip mühendislik yapımı plazmonik altın nanopiramit 2D dizi alt tabakalarında analiz edilir. Protokol, içsel Raman biyokimyasal parmak izlerini kullanarak harici etiketler olmadan yüksek özgüllük tespitini mümkün kılar. Spektral edinimden sonra, veriler ön işlemeye tabi tutulur ve hastalık durumlarını sınıflandırmak için eğitilmiş makine öğrenimi algoritmaları (örneğin LDA, SVC) kullanılarak analiz edilir; doku, plazma ve tükürükten alınan sEV'ler kullanılarak mide kanseri sağlıklı kontrollerden başarıyla ayırt edilir; bu sınıflandırma doğruluğu %90,1, %70,9 ve %60,7 olarak belirlenir. Ayrıca, terapötik uygulaması, tek sEV'lerde doksorubisin yükünün nicelendirilmesiyle gösterilmektedir; bu ölçüm, grafen kaplı substratların iç standart olarak kullanılmasıyla geliştirilmiştir. Bu yaklaşım, erken hastalık tespiti ve tek vezikül seviyesinde ilaç yükleme verimliliğini anlamak için gerekli olan popülasyon heterojenliğini yakalayan yüksek verimli analizlere olanak tanır.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Genellikle çapı 30 ila 200 nm arasında değişen küçük ekstrasellüler veziküller (sEV'ler), hücreler tarafından doğal olarak biyolojik sıvılara salgılanır ve kökenhücrelerinin 1,2,3'e işaret eden proteinler, lipidler ve nükleik asitler taşır. Tükürük, idrar ve diğer vücut sıvılarında bulunan invaziv olmayan biyobelirteçler4 olarak, erken hastalık teşhisi, prognoz ve özellikle onkolojide tedavi amaçlı izleme için umut vaat ediyorlar 5,6,7

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

İnsan örneklerinin toplanması, Helsinki Bildirgesi'ne uygun olarak yürütüldü ve UCLA Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) tarafından onaylandı. Tüm bağışçılar, çalışmaya katılmadan önce yazılı bilgilendirilmiş onay vermiştir.

NOT: Bu çalışmada ticari bir satıcıdan satın alınan toplam 4 hücre hattı kullanıldı: AGS (CRL-1739), A549 (CCL-185), NCI-N87 (CRL-5822), Hs 738.St/Int (CRL-7869). Bu hücre hatları, satıcının talimatları ve reaktiflerine uygun olarak sıkı bir şekilde kültürlenip geçirildi. Koşullandırılmış ortamlar toplanıp -20 °C sıcaklıkta saklandıktan sonra işlendi. Kore'deki Samsung Tıp Merkezi'nde bağışç....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Tek veziküllü SERS protokolünün başarılı uygulanması, bireysel sEV'lerden farklı Raman spektrumları elde eder; böylece aşağıya doğru tanı sınıflandırması ve terapötik ilaç yükleme izlenmesi mümkün olur. Şekil 1 , burada rapor edilen protokolümüz kullanılarak mide kanseri için tanı çalışmasının iş akışını ve ilaç yüklü sEV'ler izleme uygulamasının iş akışını göstermektedir.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu protokolün önemli bir yönü, substrat hazırlama ve sEV saflatmasıdır. Etiketsiz SERS'in performansı, güçlü güçlendirme "sıcak noktası" olan uniform, yüksek konformal plazmonik substratların üretmesine büyük ölçüde bağlıdır. Benzer şekilde, yüksek saflıkta boyut dışlama kromatografisi ile sEV izolasyonu, güvenilir ve tekrarlanabilir SERS spektrumları oluşturmak için gereklidir. Protein agregaları veya lipoproteinler gibi safsızlıklar sadece vezikül sinyalini zayıflatmakla kalma.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Yazarlar, bu çalışmayla ilgili çıkar çatışmaları olmadığını belirtmektedir.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Bu çalışma, Ulusal Sağlık Enstitüleri'nin Ulusal Çeviri Bilimleri İlerleme Merkezi tarafından 4UH3TR002978-03 ve 1U18TR003778-01 numaralı ödül numaralarıyla desteklendi ve Kaliforniya Rejeneratif Tıp Enstitüsü (CIRM) tarafından verilen bir hibe (Grant Numarası TRAN1-14649) tarafından desteklendi.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
1x PBSThermo Fisher ScientificJ61196. AP
300 ağlık bakır ızgaraElektron Mikroskopi BilimleriEMS200-Cu
%4 paraformaldehit çözeltisiSigma Aldrich1004960700
4″ Si waferler MSE MalzemeleriWA0810(100) yönlendirme 
A549 hücre hattıATCCCCL-185 
AGS hücre hattıATCCCRL-1739
Santrifüj Rotoru F-35-6-30, 5430Eppendorf22654306
CHA Mark 40CHA Mark 40https://chaindustries.com/mark-40-system/e-ışın buharlaştırma
Cr etchant çözümüSigma Aldrich651826-500ML
Doxorubicin  D-4000LC LaboratuvarlarıD-4000_3g
ExoView R100 sistemi ve ExoView İnsan Tetraspanin KitiNanoView Biyobilimlerihttps://www.nowmedicalstudios.
com/portfolio/nanoview-
biosciences-3D-product-illustrations
FeCl3 çözümüSigma Aldrich451649
HF çözümüSigma Aldrich695068-500ML
Hs 738.St/Int hücre hattıATCCCRL-7869
konfokal Raman mikroskobu aracılığıylaRenishawhttps://www.renishaw.com/en/
invia-confocal-raman-microscope
--6260?srsltid=AfmBOoqbZlyW
qv2KDdcXV0UZnp8tdLNgYZ0
GbZvGOWI6z1OKi48rg5-b
KOH çözümüSigma Aldrich417661
MaxQ 4000 Tezgah Üstü Inkubasyon/Soğutma ÇalkalayıcılarıTermo BilimselSHKA4000 (4320)
MCO-19AIC kuluçka makinesiSANYO8380-30-0035
Millex-GP FiltresiMilliporeSigmaSLGPM33RS  0.22 & mikro; m
NanoSEM 230 mikroskobuFEISEM-FEI-014 
Nanosight NS300Malvern Panalyticalhttps://www.malvernpanalytical
.com/en/support/product-support
/nanosight-range/nanosight-ns300
NCI-N87 hücre hattıATCCCRL-5822
Optima TLX UltrasantrifüjBeckman Coulter8043-30-1197
Oxford Plasmalab 80 PlusOxford Plasmalabhttps://plasma.oxinst.com/
ürünler/RIE/plasmapro-800-rie
Polistirol küreleriAlfa AesarAA42711AB500 nm
qEVoriginal/35 nmIzonICO-35
Tek katmanlı grafenMSE MalzemeleriME0408
T-75 şişesiVWR156800
TF20 Yüksek çözünürlüklü EMFEIhttps://eicn.cnsi.ucla.edu/project/fei-tf20-tem/
Uranil asetat çözeltisiElektron Mikroskopi Bilimleri22400-1

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Van Niel, G., et al. Challenges and directions in studying cell-cell communication by extracellular vesicles. Nat Rev Mol Cell Biol. 23 (5), 369-382 (2022).
  2. Herrmann, I. K., Wood, M. J. A., Fuhrmann, G. Extracellular vesicles as a next-generat....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Surface Enhanced RamanRaman SpectroscopySmall Extracellular VesiclessEV IsolationMachine Learning ClassificationPlasmonic SubstrateGold Nanopyramid ArrayGraphene SubstrateDisease DiagnosisDoxorubicin Loading

Related Articles