外泌體可作為疾病診斷的生物標(biāo)志物或治療藥物，然而從復(fù)雜生物樣本中分離外泌體仍面臨不少困難。

外泌體參與細(xì)胞間通訊并調(diào)節(jié)一系列生理、病理過(guò)程，因此在疾病早期診斷、發(fā)病機(jī)制分析和預(yù)后監(jiān)測(cè)等方面具有較大的應(yīng)用潛力。從復(fù)雜生物樣本中獲得高純度、低損傷的外泌體是其用于下游生物分析的先決條件，但這在目前仍然較難實(shí)現(xiàn)。

為解決上述難題，本文作者嘗試采用基于DNA水凝膠的外泌體分離方式，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜樣本中外泌體的特異性、低損傷分離。

DNA水凝膠是一種主要由DNA參與形成的三維網(wǎng)狀聚合物材料，DNA適配體是一類(lèi)篩選得到的對(duì)目標(biāo)物質(zhì)（如外泌體）具有良好特異性與親和力的寡核苷酸序列，利用DNA的序列可編程性和適配體的分子識(shí)別功能，可開(kāi)發(fā)出高特異性的外泌體分離方案。

作者設(shè)計(jì)可以特異性識(shí)別CD63（外泌體表面標(biāo)志物）的適配子，并通過(guò)滾環(huán)擴(kuò)增反應(yīng)合成含有多聚適配體的DNA超長(zhǎng)單鏈，將該單鏈加入含有外泌體的反應(yīng)體系中，由于適配體對(duì)CD63的高親和力，外泌體錨定在DNA超長(zhǎng)單鏈上。

隨后加入另一條DNA超長(zhǎng)單鏈，兩條DNA單鏈通過(guò)堿基互補(bǔ)雜交形成DNA水凝膠，在這個(gè)過(guò)程中，捕獲的外泌體被包裹到固態(tài)網(wǎng)絡(luò)水凝膠中，實(shí)現(xiàn)了與反應(yīng)體系中其他成分的分離。

完成對(duì)外泌體的捕獲后，通過(guò)酶解法或鏈置換法處理DNA水凝膠，可將包裹其中的外泌體重新釋放出來(lái)，且外泌體保持良好的結(jié)構(gòu)和成分完整性。

以上述分離方法為基礎(chǔ)，作者將分子信標(biāo)/單探針整合到DNA水凝膠中，對(duì)外泌體中的miRNA進(jìn)行檢測(cè)，從而實(shí)現(xiàn)了外泌體的分離-檢測(cè)一體化。將乳腺癌臨床樣本和健康供體的外泌體作為檢測(cè)對(duì)象，對(duì)該檢測(cè)方法進(jìn)行驗(yàn)證，結(jié)果顯示能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)兩類(lèi)樣本的精準(zhǔn)區(qū)分。

此外，作者探究了DNA水凝膠捕獲外泌體后用于疾病治療的潛力。以心肌梗死大鼠模型為實(shí)驗(yàn)對(duì)象，將捕獲間充質(zhì)干細(xì)胞來(lái)源外泌體的DNA水凝膠注射到大鼠胸腔，一段時(shí)候后，大鼠心臟功能得到改善，這提示DNA水凝膠可能成為外泌體局部給藥和高效釋放的一種理想載體。

通過(guò)以上研究，作者得出結(jié)論，DNA水凝膠能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)復(fù)雜生物樣本中外泌體的分離，且?guī)缀醪粚?duì)外泌體造成損傷。此外，該方法具有應(yīng)用于疾病診斷和治療的潛力，有望推動(dòng)外泌體在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用。

Tang J, Jia X, Li Q, Cui Z, Liang A, Ke B, Yang D, Yao C. A DNA-based hydrogel for exosome separation and biomedical applications. Proc Natl Acad Sci U S A. 2023 Jul 11;120(28):e2303822120. doi: 10.1073/pnas.2303822120. Epub 2023 Jul 3. PMID: 37399419.