細胞外囊泡（Extracellular vesicles, EVs）是一種由細胞分泌的囊泡狀結構小體，廣泛存在于血漿、尿液等各種體液中，作為細胞間一種新興的信號傳導媒介，對細胞外囊泡的精準分離、制備及生物學功能研究是目前分析化學和生物醫(yī)學領域的研究前沿和熱點。由于細胞外囊泡在復雜生物樣品中豐度較低，同時從復雜生物樣本中獲取高純度細胞外囊泡極易受蛋白質等納米級污染物阻礙，因此對分離制備工具提出極大挑戰(zhàn)。目前細胞外囊泡的分離和制備方法如超速離心法、尺寸排阻色譜法、免疫親和捕獲法、膜分離法等，但這些方法普遍均存在純度低、回收率低、產量低、通量有限、易堵塞等難題。因此，研發(fā)純度高、產量高的普適性細胞外囊泡制備方法用于臨床診斷及治療十分必要。

近日，延邊大學李東浩教授課題組在ACS出版Analytical Chemistry雜志上發(fā)表題為“Simultaneous Isolation and

Preparation of Extracellular Vesicles by Circular Multicavity Electrophoresis”的論文，提出一種基于連續(xù)梯度非均勻電場結合梯度凝膠孔徑分布的靶型多腔電泳裝置(Circular Multicavity Electrophoresis，CME)實現(xiàn)細胞外囊泡的分離制備。延邊大學李東浩教授、青年教師劉璐、任香善教授為本論文通訊作者，延邊大學交叉學科碩士研究生邢宇航為本論文第一作者。

                                                                                     圖1. CME裝置設計及小細胞碎片、EVs和蛋白質的分離機理

進一步利用超濾法（ultrafiltration，UF）聯(lián)合CME疊加效應實現(xiàn)對CME回收室中EVs純度和產量的提升。將CME-UF制備的EVs與超高速離心法（Ultracentrifugation, UC）和免疫磁珠法（Magnetic-Activated Cell Sorting, MACS）進行方法對比，結果表明CME-UF制備的EVs形態(tài)完整，使純度水平比UC高3.15倍。通過施加的連續(xù)梯度電場有利于快速連續(xù)分離，實現(xiàn)了在36 mL的細胞上清液中制備3.55 × 10¹⁰個/mL EVs，回收率接近87.65±9.03%。因此，CME-UF可以實現(xiàn)短時間內實現(xiàn)高純度、高產量制備細胞外囊泡（圖2）。

                                                                         圖2. CME聯(lián)用UF高純度高產量制備EVs及與UC和MACS方法對比

利用傳統(tǒng)UC方法和CME-UF方法分別制備臍帶間充質干細胞的細胞外囊泡（UCMSC EVs），并對肝癌細胞攝取UCMSC EVs效率進行評估。結果顯示CME-UF制備的臍帶間充質干細胞細胞外囊泡的完整性和生物活性較好，肝癌細胞的攝取效率高達80.7％。而傳統(tǒng)UC方法制備的UCMSC EVs其肝癌細胞攝取效率僅為16.1％，這是由于傳統(tǒng)的UC方法純度較低難以去除蛋白質等雜質可能會影響受體細胞對EVs的識別（圖3）。綜上，這項工作提出的靶型多腔電泳為細胞外囊泡的分離和制備提供了新方法，為后續(xù)生物學研究提供新平臺。

                                                                                                   圖3. UC 和CME-UF方法制備UCMSC EVs的細胞攝取效率評價

參考文獻：

Simultaneous Isolation and Preparation of Extracellular Vesicles by Circular Multicavity Electrophoresis. Analytical Chemistry 2025. DOI: 10.1021/acs.analchem.4c04560.