突破性液體活檢技術:雙重尺寸排阻層析法 (dSEC) 高效分離血漿細胞外囊泡

在精準醫療與液體活檢(Liquid Biopsy)快速發展的今日,細胞外囊泡(Extracellular Vesicles, EVs)已成為疾病診斷、生物標記物發掘及蛋白質體學研究的重要媒介。然而,如何從複雜的血漿樣本中獲得高純度 EVs,一直是研究人員面臨的重大挑戰。

雙重尺寸排阻層析法(Dual Size-Exclusion Chromatography, dSEC)的出現,成功突破傳統 EV 分離技術的限制,不僅提升了分離純度,也為急性骨髓性白血病(AML)及其他疾病的液體活檢研究帶來新的可能。


傳統 EV 分離技術的瓶頸:脂蛋白與可溶性蛋白的雙重干擾

過去研究人員多採用單一尺寸排阻層析法(SEC),例如 CL-2B 管柱進行 EV 分離。然而,當樣本來源為血漿時,往往容易受到兩大污染來源影響。

1. LDL 聚集造成 EV 洗脫延遲

血漿樣本經冷凍保存與解凍後,低密度脂蛋白(LDL)容易聚集形成約 100–300 nm 顆粒,在 SEC 管柱中優先洗脫,導致真正的 EVs 被迫延後流出。

2. 可溶性蛋白大量混入

若為了收集 EV 而延後收集分餾,EV 又容易與大量白蛋白及其他可溶性蛋白共同洗脫,大幅降低樣品純度,影響後續蛋白質體分析及生物標記物研究。


dSEC:打造 EV 分離的「黃金純淨區」

為了解決上述問題,研究團隊設計出雙重尺寸排阻層析法(dSEC)。

其特色是在同一支管柱中依序填入兩種不同孔徑的填料:

  • 底層 CL-6B 微珠:排除大型 ApoB 陽性 LDL 聚集物,使其於第 9–10 管提前洗脫。
  • 頂層 S-200HR 微珠:延後大量可溶性蛋白洗脫時間至第 13 管之後。

透過雙層分離機制,成功於第 11–12 管建立幾乎不受脂蛋白及可溶性蛋白干擾的 EV 純化區域,整體分離時間約 17 分鐘,蛋白污染量更可降至 3% 以下。

圖片來源: Jik‑Han Jung et al., 2021. (Figure 4)

利用dSEC管柱去除聚集的LDL和可溶性蛋白


高純度 EVs 提升液體活檢研究價值

經 dSEC 分離後,可富集具有 CD63、CD9 等典型 EV 標記的小型高密度外泌體(HD-Exo),其密度約為 1.202–1.250 g/mL,Zeta 電位*約 -13.6 mV,證實所獲得的樣品具有良好的純度與品質。

研究更發現,在 AML 病患血漿中,dSEC 能有效富集帶有 CD34 與 CD63 標記的 EVs,此純化方法有助於提升液體活檢檢測靈敏度,展現高度臨床應用潛力。

*外泌體 (Exosomes) Zeta 電位,通常落在 -10 ~ -70 mV之間


從研究到自動化應用:Exo-i 提供更高效率的 EV 純化流程

隨著 EV 研究逐漸朝向臨床應用與高通量分析發展,研究人員除了追求高純度,也越來越重視分離流程的一致性、自動化與操作效率。

ExoPERT外泌體純化系統 正是針對此需求所開發,結合雙層尺寸排阻層析(dSEC)原理與自動化分餾技術,可協助研究人員更穩定地完成 EV 分離流程。


多層尺寸排阻層析法 (Dual size-exclusion chromatography)

Exo-i 和 ExoTractor 具備多項特色,包括:

  • 自動化收集 EV 富集區,降低人工分餾誤差
  • 提供穩定且一致的分離結果,提高實驗重現性
  • 有效降低蛋白質污染,提升後續蛋白質體、RNA 與生物標記物分析品質
  • 適用於血漿、血清及多種生物體液樣本
  • 操作流程簡單,可大幅節省研究時間與人力成本

對於希望建立標準化 EV 分離流程、進一步應用於液體活檢、生物標記物研究及精準醫療的研究團隊而言,Exo-i 提供了一套兼具效率、穩定性與高純度的解決方案。


總結

雙重尺寸排阻層析法(dSEC)的發展,突破了血漿 EV 分離長期受到脂蛋白與可溶性蛋白干擾的限制,也重新定義了 EV 純化追求「高純度優先」的重要性。

而隨著研究逐漸邁向標準化、自動化及臨床應用,像 ExoPERT外泌體純化系統 這類結合 SEC 原理與自動化分餾技術的平台,更能協助研究人員有效提升 EV 分離效率與樣品品質,為蛋白質體學、RNA 分析、生物標記物開發及液體活檢研究提供更可靠的技術支援。


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參考文獻:

Dual size‑exclusion chromatography for efficient isolation of extracellular vesicles from bone marrow derived human plasma. 2021.

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