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[Nature 하위 간행물] NTA 기반 EV 단일 입자 형광 마커 및 검사 방법 개선 및 최적화
날짜:2024-09-26읽기 :0
세포 외낭포 (EV) 는 지난 10년 동안 빠른 발전을 이루었으며, 그 기원, 질병 관련성 및 진단 및 치료 등 방면에서 이미 많은 발견과 보도가 있었다.이러한 연구 분야에서 EV에 대한 포괄적 인 징후는 매우 중요하며 EV 단일 입자 및 전체 분석, 예를 들어 입도, 전위, 농도, 입경 분포 및 CD9, CD63, CD81, Alix 및 TSG1012-5와 같은 EV와 관련된 특징 단백질을 감지해야합니다.EV의 표형을 더 깊이 있게 분석하려면 Western blotting, ELISA 또는 단낭포/전체 면역 마커 등의 방법을 이용하여 EV 표형을 분석해야 한다.


아직 단일 낭포의 단백질을 전체와 검사할 수 있는 방법은 없다입도 분포농도 측정과 결합하다.나노입자추적분석(NTA)은 EV의 입도 분포를 표징하는 데 응용되는 기술이다.NTA는 스톡스-아인슈타인 방정식을 기반으로 개별 입자를 추적하여브라운 운동개별 EV 및 EV 그룹의 크기를 결정합니다.NTA는 레이저를 이용해 입자를 비추어 이론적으로 형광 염료의 특이성 자극과 형광 마커를 감지하는 EV(NTA-FL)를 구현할 수 있다.그러나 현재 소수의 연구만이 NTA-FL에 대해 엄격한 평가를 하고 있으며, 이러한 연구는 전형적이지 않은 EV 단백질 표적 또는 특이하지 않은 마커의 면역 마커에 의존하고 있습니다.。


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미국 터프스 대학교 (Tufts 대학교) 의 연구원들은 NTA-FL에 사용되는 형광 면역 마커 단일 EV의 최적화 알고리즘을 보도하여 NTA 기반의 단일 낭포 면역 마커 및 검출과 입도 분포 및 농도 분석을 더욱 정확하게 했다.이 알고리즘은 NTA 검사 결과의 신뢰도를 효과적으로 향상시킬 수 있으며 EV의 기능과 메커니즘을 더 깊이 연구하는 데 강력한 도구를 제공합니다.。


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전기 연구에서 연구자들은 전통적인利用국가세무기구진행EV아형 분석의 형광/산란광 비교 방법은 데이터가 빗나가는 상황이 나타날 수 있다. 일반적으로 형광(FM) 곡선이 둘러싼 면적과 산란광(LSM) 곡선이 둘러싼 면적의 비율은 EV의 순도를 나타낼 수 있다.그러나 이 연구자들은 분석 과정에서 테스트 1, 2, 4 (표 1, 그림 1), FM (블루 라인) 과 LSM (레드 라인) 의 비율이 100% 보다 크다는 것을 발견했습니다. 이는 EV 순도가 100% 보다 크다는 것을 나타냅니다. 이는 분명히 불합리합니다. 이 테스트 결과는 다음과 같습니다.

1. 형광 검사 과정에서 대량의 가짜 신호가 나타났을 수 있다.

2. NTA 시스템의 기술적 제한으로 LSM은 매우 작은 EV나 굴절률이 낮은 다른 입자를 감지할 수 없다.산란광 모드에서 EV가 완전히 감지되지 않아 일부 EV 데이터가 감지되지 않아 LSM 면적이 작아 비율이 100% 보다 크다.

3.연구진은 또한 FM 모드가 50 nm 이하의 영역에서 뚜렷한 신호봉이 나타나고 LSM 모드에 비해 50 nm 이하의 신호가 기본적으로 0으로 쇠퇴하는 것도 비율이 100% 보다 큰 원인 중 하나일 수 있다는 것을 발견했다.구체적으로 말하면 이는 유리된 형광분자가 충분히 제거되지 않았고 체계에서 유리된 단백질이 형광분자에 의해 표기되여 작은 크기의 분구에서의 형광신호가 증강되였을수도 있다.

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표 1 서로 다른 샘플의 형광 면적(FM)과 산란광 면적(LSM) 비율
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그림 1 FM 모드 및 LSM 모드에서 NTA 테스트 결과의 다른 샘플


이러한 상황을 해결하기 위해 연구자들은 두 가지 평가 방법을 제안했습니다.

첫 번째 방법샘플에서 50nm 이상의 입자 수를 계산하고 FM과 LSM의 입자 수를 비교하여 FM과 LSM 사이의 비율을 도출하는 전통적인 계산 방법입니다.(그림 2b, c)

두 번째 방법최적화된 계산 방법으로, 두 가지 방법으로 얻은 입도 분포 곡선 사이의 중첩 영역을 계산하고, 이 영역을 LSM에서 50nm 이상의 입자 총 수와 비교하여 중첩 영역 비율을 도출한다.(그림 2d)

연구 과정에서 연구자들은 입자의 입경 선택에 대한 그들의 취사를 중점적으로 강조했다.EV를 더 정확하게 분석하기 위해 연구자들은 분석 범위를50-200nm. 이 범위를 선택한 이유는대부분의 EV 사이즈가 이 범위 안에 있어요.. 또한,LSM은 50nm 미만의 입자 검출에 한계가 있음반면 200나노미터 이상의 입자는 EV가 아닐 수 있다. 따라서 분석 범위를50-200나노미터는 다른 종류의 입자를 효과적으로 제거하여 분석 결과의 정확성을 높일 수 있다。

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그림 2 NTA 기반 면역 마커 알고리즘 설명도



이러한 최적화 알고리즘을 바탕으로 연구원들은 상술한 6개의 샘플의 데이터를 분석했는데, 데이터 결과는 EV 순도가 모두 100% 미만으로 하락했다는 것을 보여준다.


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표 2 알고리즘 최적화 후 서로 다른 샘플의 형광 면적 (FM) 과 산란 광 면적 (LSM) 비율 (SA)



상술한 알고리즘은 양자점 마커와 NTA-FL 기술을 이용하여 형광모드(FM)와 산란광모드(LSM)의 결과를 비교함으로써 단일 낭포 차원에서 서로 다른 아형의 EV를 효과적으로 식별하고 분석할 수 있으며 더욱 정확한 입도 분포 정보를 제공할 수 있다.그러나 NTA-FL 기술과 최적화 알고리즘이 EV 아형 분석의 정확성을 효과적으로 향상시킬 수 있지만, NTA 기술이 하부 원리에서 약간의 한계가 있다는 것을 인식해야 한다.NTA가 아주 작은 EV나입경 분포폭의샘플 (특히 EV 샘플)어느 정도 존재하다어려움. 따라서 NTA-FL 기술과 최적화 알고리즘은 세분도 분포와 농도 분석의 정확성을 높일 수 있지만NTA의 기술적 병목 현상은 극복되지 않았습니다., 후속 알고리즘 최적화 및 형광 표기 방법이잘못된 기초 위에서 정확한 결과를 얻다이 기술이 얻은 데이터에 지나치게 의존하지 않도록 조심해야 한다.

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NanoCoulter 나노 입도기 사용쿠르트 원리, 광학 원리의 한계를 타파하고, 각 과공 입자를 정확하게 분석하여 진정한 의미의 단일 입자 검측을 실현할 수 있으며, 입자 지름에 대한 분포가 넓다분산계견본은 더 좋은 측정 효과가 있다.또한 견본의 굴절률, 흡광도 등 광학성질의 영향을 받지 않으며 데터가 맞지 않고 가장 진실한 반응견본상태이다.

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