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摘要 细胞外囊泡（EV）是高度专业化的纳米级组件，其递送复杂的生物货物以介导细胞间通信。 EV是异质的，并且这种异质性的表征对于理解EV生物发生和活性以及将它们与生物反应和病理学相关联是至关重要的。研究EV组成的传统方法通常缺乏表征个体EV的分辨率和/或灵敏度，因此EV异质性的评估仍然具有挑战性。
 1月16号澳大利亚悉尼大学悉尼药学院团队在Nature上发表了文章“High-fidelity probing of the structure and heterogeneity of extracellular vesicles by resonance-enhanced atomic force microscopy infrared spectroscopy”，该团队最近开发了一种原子力显微镜红外光谱（AFM-IR）方法，用于探测具有纳米级分辨率的单个EV的结构组成。在这里，该方法提供了逐步的程序，并展示了其在同一EV和不同EV群体之间揭示个体EV异质性的能力。此方法无标记，能够检测单个EV中的脂质，蛋白质和核酸。在从细胞培养基中分离EV后，该方案涉及将EV样品在合适的基质上孵育，设置AFM-IR仪器并收集纳米IR光谱和纳米IR图像。数据采集和分析可在24小时内完成，仅需要光谱学和化学的基本知识。预计通过AFM-IR对EV组成和结构的新认识将有助于我们对EV生物学的生物学理解，并可用于疾病诊断和EV疗法的开发。 研究思路
 Figure 1:用于EV的AFM-IR光谱的工作流程。  Figure 2:纳米红外光谱收集前的系统优化。a,快速傅立叶变换（FFT）信号，在不同频率下显示清晰，明显的峰值，表示激光器的正确对准。 b,悬臂振铃信号显示一致的波形，表示正确对准的红外激光，并证明样品在特定波数处显示出一些吸光度。 c,优化不同波数的激光热点，其中红点对应于信号的最高强度，蓝色对应于最弱的强度。
 Figure 3:从缺氧培养的DMSC23细胞收集的DMSC23 EV的AFM-IR光谱的收集。a,AFM-IR光谱，证明了同一EV群体内不同颗粒的异质结构和组成。 b,相应的DMSC23 EV的AFM高度图像，蓝色和红色网格指示收集a中AFM-IR光谱的位置。
 Figure 4:AFM-IR图像，其具有从CMSC29和DMSC23细胞分离的EV亚群的相应平均光谱。a,CMSC29 EV：AFM-IR高度图像，在1,650 cm-1记录的纳米红外图像，显示酰胺I的分布和AFM-IR光谱。 b,DMSC23 EVs：AFM-IR高度图像，在1600cm-1处记录的纳米红外图像，其呈现核酸的分布和AFM-IR光谱。
 Figure 5:来自各个EV上的多个点的AFM-IR光谱的集合。a-c,单个DMSC23 EV和CMSC29 EV（a）的12个平均AFM-IR光谱的比较，以及DMSC23 EV（b）和CMSC29 EV（c）的相应AFM高度图像。
总结 尽管在过去十年中开发了许多先进的EV表征方法，但由于传统技术的灵敏度和分辨率的限制，破译单个EV的结构和组成仍然是难以捉摸的挑战。用于表征单个EV的常规纳米级技术仅限于获得关于颗粒形态，大小和数量的信息，而不是研究它们的分子组成。此外，许多这些技术需要荧光探针，这是一个重要的限制。然而，它们的关键限制是它们检查大量EV样品而不是亚种群或单个EVs。目前，需要大量的EV，并且由于传统技术的分辨率不足，仅获得来自相对大的群体的平均信号。因此，迫切需要开发新的方法来询问亚群和个体囊泡，以使EV科学能够进一步快速地进展。更好地了解EV的分子组成和异质性是设计下一代生物传感器以进行早期疾病诊断和开发基于EV的新兴疗法的基础，这已经在癌症诊断和治疗中显示出巨大的前景。
该实验使用AFM-IR以~20 nm的超高分辨率询问整个EV群体，亚群和个体EV的组成和结构。使用这种方法来证明能够测量相同EV群体中或从两种类型的胎盘干细胞系中分离的不同EV群体之间的个体EV的分子组成之间的细微差异。在不久的将来,EV的AFM-IR表征极有可能释放EV作为诊断和治疗工具的全部潜力。预计AFM-IR介导的EV表征可以用作使用液体活检的疾病早期诊断的工具，以及用于靶向治疗的选择所需的EV亚群。特别地，间充质基质细胞衍生的EV被深入研究，用于受损或患病组织的再生,并且与全细胞相比,EV的临床施用被认为是更安全和更实用的。通过EV结构内治疗剂的功能化和内化，开发用于精确治疗的EV和作为天然药物载体的EV的开发已经成为最近EV研究的焦点，特别是在癌症治疗领域。我们期望使用AFM-IR来解决EV的异质性并更好地理解亚群的独特分子特性将释放EV的全部临床潜力。 全文链接 https://pan.baidu.com/s/1vTVmOmWz4o6csZ_Nj1bgVw EVs-Exosomes由苏大，浙大, 法国居里研究所数位博士、博后及教授创建。 |
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