血液是唯一與所有器官都有接觸的組織，攜帶著有關(guān)機(jī)體的大量寶貴信息。在理論上，檢測血液攜帶的 DNA、RNA、囊泡和細(xì)胞殘骸可以幫助人們診斷和監(jiān)控各種疾病。產(chǎn)前基因篩查是血液檢測的一個(gè)重要應(yīng)用，不過其他循環(huán)生物學(xué)指標(biāo)正在受到越來越多地關(guān)注，比如甲基化、RNA、微囊泡和外泌體。為了幫助大家更好的分析甲基化、分離囊泡、提取RNA、存儲(chǔ)樣本和分析數(shù)據(jù)，The Scientist雜志最近與多位專家學(xué)者探討了檢測不同血液生物學(xué)指標(biāo)的策略，貢獻(xiàn)出了相應(yīng)的注意事項(xiàng)和實(shí)驗(yàn)技巧。

外泌體蛋白

外泌體發(fā)現(xiàn)于上世紀(jì)八十年代中期，直到近幾年才開始引起科學(xué)家們的注意。外泌體是機(jī)體絕大部分細(xì)胞都能分泌的一種小囊泡，直徑在40-100nm之間。一些外泌體相當(dāng)于膜形成的垃圾袋，是細(xì)胞清除特定大分子的一種途徑。另一些外泌體是細(xì)胞之間的一種通訊工具，能夠?qū)?xì)胞功能產(chǎn)生影響。

在過去很長一段時(shí)間里，外泌體并沒有引起人們的注意。直到最近研究者們才逐漸意識(shí)到，外泌體所含的多種分子可以成為理想的生物學(xué)指標(biāo)。外泌體內(nèi)的大分子比較穩(wěn)定，不會(huì)受到外界核酸酶和蛋白酶的破壞。外泌體的表面標(biāo)志物能夠體現(xiàn)它的細(xì)胞來源。而且外泌體只反映活細(xì)胞的內(nèi)部情況。

研究者：加州大學(xué)醫(yī)學(xué)和免疫學(xué)教授Edward Goetzl

研究項(xiàng)目：分析循環(huán)外泌體中的蛋白，開發(fā)阿爾茨海默癥血液測試

背景：阿爾茨海默癥（AD）是一種進(jìn)程性的神經(jīng)退行性疾病，俗稱為老年癡呆癥。阿爾茨海默氏癥患者的認(rèn)知和記憶功能會(huì)不斷惡化，極大的影響其日常生活能力，這種疾病是老齡化社會(huì)面臨的一大難題。

目前醫(yī)生們主要通過臨床癥狀、大腦成像和腦脊液提取來診斷阿爾茨海默癥。雖然這些診斷往往是正確的，但只有尸檢才能證實(shí)疾病標(biāo)志的存在：大腦中的β淀粉樣蛋白斑塊和tau錯(cuò)誤折疊形成的神經(jīng)纖維纏結(jié)。源自神經(jīng)元的外泌體含有細(xì)胞特異性的蛋白質(zhì)和RNA。如果可以通過循環(huán)外泌體追蹤異常的β淀粉樣蛋白和tau蛋白，那么定期血檢就可以用來監(jiān)控阿爾茨海默癥患者的疾病進(jìn)程。

蛋白質(zhì)檢測: Goetzl及其同事收集了阿爾茨海默癥患者確診前后的血樣。他們先用System Biosciences公司的ExoQuick分離血樣中的所有外泌體，再用結(jié)合神經(jīng)元表面蛋白的抗體富集神經(jīng)元外泌體，檢測這些外泌體所含的蛋白質(zhì)。研究顯示，在阿爾茨海默癥患者的神經(jīng)元外泌體中，tau、磷酸化tau和β淀粉樣蛋白的表達(dá)水平顯著較高。舉例來說，阿爾茨海默癥神經(jīng)元外泌體的磷酸化tau比對照多十倍。

研究人員指出，尋找正確的群體進(jìn)行比較是非常關(guān)鍵的，因?yàn)樵S多老年人已經(jīng)表現(xiàn)出認(rèn)知衰退的跡象。這項(xiàng)研究募集的志愿者不僅認(rèn)知能力正常，而且沒有阿爾茨海默癥家族史，也不具備已知的疾病風(fēng)險(xiǎn)因子。（Alzheimers Dement, 11:600-07, 2015）

注意事項(xiàng)：現(xiàn)在還不清楚血液中神經(jīng)元外泌體的總量是否會(huì)隨著疾病狀態(tài)發(fā)生改變，因此我們應(yīng)該適當(dāng)處理數(shù)據(jù)，在單個(gè)外泌體水平上進(jìn)行分析。此外，蛋白質(zhì)從外泌體提取出來之后需要迅速分析，“外泌體把蛋白質(zhì)保護(hù)得很好，一旦我們將蛋白質(zhì)提取出來，它們就很容易降解，”Goetzl指出。

前景展望：2013年Goetzl與人合作建立了NanoSomiX公司，以開發(fā)阿爾茨海默癥血液測試。“我們希望能夠提前10-15年鑒定到疾病風(fēng)險(xiǎn)，讓高風(fēng)險(xiǎn)人群使用預(yù)防性藥物，”他說。

Exosome Diagnostics公司去年開發(fā)了一種基于離心柱的簡便方法來分離外泌體，并提取出其中的RNA。研究人員在《PLoS ONE》上介紹了這種新方法。與超速離心相比，這種方法能分離出高純度的RNA，并且對囊泡RNA有著高的特異性。離心柱能夠容納4 mL樣本，實(shí)現(xiàn)了血清和血漿中低豐度轉(zhuǎn)錄本的檢測。目前，基于此技術(shù)的商業(yè)化產(chǎn)品 – exoRNeasy Serum/Plasma Maxi Kit – 已由QIAGEN推出。