
用培养液中的囊泡观察药物处理反应
细胞外囊泡携带的分子信息会随细胞状态改变。斯坦福大学(Stanford University)与麻省总医院(Massachusetts General Hospital)等团队在 Sensors and Actuators B: Chemical 报道 SPECTRA,用表面增强拉曼光谱(SERS)分析药物处理后的囊泡,研究其能否反映肝细胞损伤。
研究使用大鼠原代肝细胞二维培养,比较 0、10、20 和 40 mM 对乙酰氨基酚暴露。给药前及给药 48 小时后收集培养液,经 ExoTIC 装置分离囊泡,再用多种粒子和蛋白检测确认所分离样本的特征。
囊泡光谱与常规损伤指标共同变化
对乙酰氨基酚浓度升高时,CCK-8 检测的细胞代谢活性、白蛋白分泌和尿素测量整体下降。48 小时的 CCK-8 半数抑制浓度为 14.55 mM,白蛋白分泌对应值为 12.6 mM;40 mM 时培养物出现明显结构破坏。
团队把 1.3 μL 囊泡样本滴在金纳米柱表面,干燥后扫描拉曼光谱。给药后的光谱在多个波数范围随药物浓度改变,而给药前的样本没有出现相同浓度分组。
部分波数的信号与 CCK-8 和白蛋白结果高度相关,尿素的相关程度较低。作者将这些变化与核酸和蛋白振动的既有谱峰资料联系起来,作为囊泡内容随药物损伤改变的线索。
回归模型测试对暴露浓度的预测
研究用一组培养实验的给药后光谱训练回归模型,再测试另一独立培养实验。结果段报告,高斯过程回归的整体 R² 为 0.952,平均绝对误差为 1.495 mM;5 折交叉验证的均方根误差为 3.145 mM。
给药前样本用于阴性比较,模型不能从这些光谱中准确预测尚未加入的药物浓度。这个比较帮助团队把给药后的光谱变化与暴露反应联系起来。模型预测对象是所测试对乙酰氨基酚的暴露浓度。
进一步验证需要更多药物和细胞来源
当前实验只有 2 个独立大鼠肝细胞分离批次,各批次包含技术重复及多个检测基底。技术重复提高了同次测量的可比较性,研究尚需更多独立生物来源检验结果稳定性。
所有测量采用同一生产批次的光谱基底,部分稀释样本的空白测量点也经过筛除。作者提出继续比较不同基底批次、其他肝毒性药物、人源模型及更复杂的共培养体系,考察囊泡混合来源对信号的影响。论文的方法段同时写有高斯过程回归和 MATLAB 线性回归函数 fitlm,算法实现的记述尚不一致。