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【Nature子刊】NTAベースEV単粒子蛍光標識及び検出方法の改良と最適化
日付:2024-09-26読み:0
細胞外嚢胞 (EV)は過去10年間で急速な発展を遂げ、その起源、疾病の相関性及び診断と治療などの面で多くの発見と報道があった。これらの研究分野では、EVの包括的なキャラクタリゼーションが重要であり、EV単粒子および全体的な分析、例えば粒度、電位、濃度、粒径分布、およびCD 9、CD 63、CD 81、Alix、TSG 1012-5などのEVに関連する特徴タンパク質を検出する必要がある。EVの表現型をより深く分析したい場合は、Western blotting、ELISAまたは単嚢胞/全体免疫マーカーなどの方法を利用してEV表現型分析を行う必要があります。


現在、単一の嚢胞上のタンパク質を検出し、全体とする方法はないりゅうどぶんぷ濃度測定と組み合わせる。ナノ粒子追跡分析(NTA)はEVの粒度分布を特性化するための技術である。NTAはストークス・アインシュタイン方程式に基づいて、単一粒子のブラウン運動を使用して、個々のEVおよびEVグループのサイズを決定します。NTAはレーザー照射粒子を用いて、理論的に蛍光色素の特異的な励起と蛍光標識を検出するEV(NTA−FL)を実現することができる。しかし、現在NTA-FLを厳格に評価している研究は少数しかなく、これらの研究は非典型的なEVタンパク質標的または非特異的標識の免疫標識に依存している。


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米タフズ大学(タフツ 大学)の研究者らは、NTA−FLに対する蛍光免疫マーカーの単一EVの最適化アルゴリズムを報告し、NTAに基づく単嚢胞免疫マーカーと検出と粒度分布と濃度分析をより正確にした。このアルゴリズムはNTA検出結果の信頼性を効果的に向上させ、EVの機能とメカニズムをより深く研究するための強力なツールを提供することができる。


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前の研究では、研究者たちは伝統的な利用国家税務機関行うEV のサブタイプ分析の蛍光/散乱光照合方法はデータがずれてしまう場合があります。通常、蛍光(FM)曲線に囲まれた面積と散乱光(LSM)曲線に囲まれた面積の比はEVの純度を表すことができる。しかし、これらの研究者たちは分析の過程で、テスト1、2、4(表1、図1)において、FM(ブルーライン)とLSM(レッドライン)の比が100%より大きく、EV純度が100%より大きいことを示しており、これは明らかに不合理であり、このテスト結果は以下のことを示している:

1.蛍光検出中に、大量の偽信号が発生した可能性がある。

2.NTAシステムの技術的制約により、LSMは非常に小さいEVや屈折率の低い他の粒子を検出できない。散乱光モードではEV検出が不十分で、一部のEVデータが検出されず、LSM面積が小さくなり、比が100%を超える結果となった。

3.研究者はまた、FMモードが50 nm以下の領域にはまだ明らかな信号ピークが現れていることを発見した。一方、LSMモードを比較すると、50 nm以下の信号は基本的に0に減衰しており、これも100%以上の比率をもたらす原因の一つである可能性がある。具体的には、これは遊離した蛍光分子が十分に除去されていないことと、系中の遊離した蛋白質が蛍光分子に標識されて、小さいサイズのパーティションにおける蛍光信号の増強をもたらしている可能性がある。

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表1異なる試料の蛍光面積(FM)と散乱光面積(LSM)の比
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図1異なるサンプルのFMモード及びLSMモードにおけるNTA試験結果


このような状況を解決するために、研究者たちは2つの評価方法を提案した:

第1の方法は、サンプル中の50 nmより大きい粒子の数を計算し、FMとLSM中の粒子の数を比較してFMとLSMの間の割合を得る伝統的な計算方法である。(図2 b,c)

第2の方法最適化された計算方法であり、2つの方法で得られた粒度分布曲線間の重複領域を計算し、この領域とLSM中の50ナノメートルより大きい粒子の総数を比較し、重複領域の割合を導出する。(図2 d)

研究の過程で、研究者は彼らの粒子径選択の取捨選択を重点的に強調した。EVをより正確に解析するために、研究者は解析範囲を50〜200ナノメートル。この範囲を選んだのは、ほとんどのEVのサイズはこの範囲内ですをオフにします。LSMは50ナノメートル未満の粒子検出能力に限界があるで、200ナノメートルを超える粒子はEVではない可能性があります。そのため、解析範囲を50-200ナノメートルは他のタイプの粒子を効果的に排除し、分析結果の正確性を高めることができる。

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図2 NTAに基づく免疫マーカーアルゴリズムの概略図



この最適化アルゴリズムに基づいて、研究者は上述の6組のサンプルのデータを分析し、データの結果はEV純度がすべて100%未満に下がることを表明した。


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表2アルゴリズム最適化後の異なるサンプルの蛍光面積(FM)と散乱光面積(LSM)比(SA)



上述のアルゴリズムは量子ドットマーカーとNTA−FL技術を利用して、蛍光モード(FM)と散乱光モード(LSM)の結果を比較することによって、単一の小胞層の異なるサブタイプのEVを効果的に識別し、分析し、より正確な粒度分布情報を提供することができる。しかし、NTA−FL技術と最適化アルゴリズムはEVサブタイプ分析の正確性を効果的に高めることができるが、NTA技術には下地原理にいくつかの限界があることを認識しなければならない。NTAは非常に小さいEVや粒径分布が広いのサンプル(特にEVサンプル)時には一定の困難そのため、NTA-FL技術と最適化アルゴリズムは粒度分布と濃度分析の精度を高めることができるが、NTAの技術的ボトルネックは克服されていない、後続のアルゴリズム最適化及び蛍光標識方法が誤りに基づいて正しい結果を得るこの技術で得られたデータに過度に依存しないように注意する必要があります。

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NanoCoulterナノ粒度計採用クルトののげんり、光学原理の限界を打破し、各ビア粒子を精確に分析することができ、本当の意味での単粒子検査を実現し、粒径分布が広い多ぶんさんけいサンプルはより良い測定効果があります。しかもサンプルの屈折率、吸光度などの光学的性質に影響されず、データはフィッティングされず、最も真実な反応サンプル状態である。

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