评估纳米级流式细胞仪在检测HIV病毒和细胞外囊泡表面蛋白方面的实用性

《Virology Journal》：Evaluating the utility of a nanoscale flow cytometer for detection of surface proteins on HIV and extracellular vesicles

　　

摘要

背景

流式病毒测量（Flow Virometry, FV）——即将流式细胞术应用于病毒的研究——长期以来一直受到细胞仪无法检测尺寸小于约300纳米的颗粒的限制。然而，光学和流控技术的进步使得原本主要用于检测细胞的细胞仪能够仅通过光散射来检测病毒和细胞外囊泡（Extracellular Vesicles, EVs）。2024年，CytoFLEX nano仪器问世，其宣传声称可以检测小至40纳米的颗粒；不过，其性能尚未与传统的FV检测仪器进行对比。

方法

本研究利用流式病毒测量技术评估了CytoFLEX nano与传统流式细胞仪（CytoFLEX S）的性能。通过使用NIST标准颗粒（直径40–400纳米）以及病毒样本[人类免疫缺陷病毒（HIV）、人类冠状病毒（HCoV）-229E和HCoV-OC43]来评估仪器的散射灵敏度。对于荧光分析，使用PE和BV421标记的抗体分别单独或联合染色HIV病毒颗粒上的特定蛋白质（CD38、CD44）。此外，还使用针对病毒包膜（Env）糖蛋白和四跨膜蛋白（CD9、CD81）的抗体对病毒样本进行标记，以检测其中的EVs。

结果

与CytoFLEX S相比，CytoFLEX nano的散射灵敏度显著提高，在NIST标准颗粒和病毒样本上的信噪比提高了多达50倍。这使得能够更清晰地分辨尺寸较小的颗粒群体，包括在CytoFLEX S上无法检测到的直径小于70纳米的颗粒，并且所有病毒的分辨率也得到了提升。虽然两种仪器都能可靠地检测到HIV病毒颗粒上的染色蛋白质，但CytoFLEX nano还发现了CytoFLEX S无法检测到的四跨膜蛋白阳性EVs群体。通过使用GFP标记的HIV，我们识别出缺乏GFP的Env⁺颗粒，表明EVs表面存在Env糖蛋白。

结论

与CytoFLEX S相比，CytoFLEX nano的散射灵敏度大幅提升，从而提高了病毒的检测能力，并能够检测到传统仪器无法检测到的EV群体。虽然在表面蛋白标记方面两种仪器的表现相似，但在多色实验中需要额外考虑光谱重叠问题。这些发现表明，可以利用两种仪器的互补优势更全面地表征病毒和EV群体，为研究纳米颗粒的异质性提供了新的机会。