檢測尿液中的細胞外囊泡,有助於發現兒童早期 CKD

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慢性腎臟病 ( Chronic kidney disease, CKD ) 患者的腎功能會隨時間逐漸喪失,多數患者在初期沒有明顯症狀。先天性兒童慢性腎臟病的患者,有以功能性腎單位的「數量」和「質量」減少的特徵,而患有慢性腎功能衰竭的兒童,許多喪失在約 80% 的腎功能之前,可能沒有任何症狀;再加上幼童較不會表達,因此常常會被忽略或延誤診斷。

日團隊發現 uEV 數量伴隨腎功能下降

現在,東京大學研究團隊提出了名為「用於診斷腎臟疾病的尿液樣本中的細胞外囊泡特徵」( Urinary extracellular vesicles signature for diagnosis of kidney disease )的尿液樣本中的細胞外囊泡 ( urine extracellular vesicles, uEV ) 分析方法。為了解與兒童時期腎功能下降相關的 uEV 的改變,該團隊研究了 26 名腎臟健康兒童和 94 名患有各種類型 CKD 的兒童的尿液樣本中的 uEV 。

他們將患有和未患有 CKD 兒童的尿液樣本進行研究。兒童 CKD 和成人不同,兒童 CKD 多為遺傳因素,而更可能是先天性結構異常。這使研究人員更容易識別 uEV 的變化。他們藉由奈米粒子追踪分析和定量蛋白質組學,在兩側腎發育不全 ( bilateral renal hypoplasia ) 的 uEV 中,發現了差異表達的蛋白質,其特徵是先天性腎單位數量減少。研究人員表示,發現 uEV 的大小和含量會隨著腎功能的下降而變化, uEV 的這種表達特徵,反映了先天性腎臟和泌尿道異常等導致 CKD 患者腎功能下降。

研究人員構建了一個酵素結合免疫吸附分析法 ( Enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA ) 原型系統,作為概念驗證,該系統能夠分離 uEV 並對代表特徵的分子表達進行定量,也能在早期階段識別出腎功能下降。

使用奈米磁珠可以更有效地收集與純化囊泡蛋白質含量

醫學研究生院副教授 Yutaka Harita 說:「為了收集尿液中的細胞外囊泡,我們使用了由氧化鐵粒子組成的奈米級磁性微珠 ( nanoscale magnetic microbeads ) ,上面塗有與 EV 結合的分子,這種方法甚至可以從只能產生稀釋尿液的腎病患者身上有效地收集 uEV ,分析純化的細胞外囊泡的大小和其中所含的蛋白質的量。」研究團隊在 CKD 兒童的 uEV 中發現了幾個獨特的變化。 例如,患有 CKD 的兒童在他們的 uEV 中含有較低水平的一種叫做 MUC1 的蛋白質,這種蛋白質對腎功能很重要。

Harita 副教授希望未來能進行更大規模的研究,研發出完整的 uEV 檢測方式,並將這種方式拓展到其他檢驗與各年齡層。藉由 uEVs 這種非侵入性檢測,強化或取代目前的尿液檢驗對於腎臟疾病偵測的不足之處。

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參考資料:
1. https://www.cell.com/iscience/pdf/S2589-0042(22)01688-1.pdf

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