減衰した総反射フーリエ変換赤外線（ATR-FTIR）分光法による無傷の細胞外小胞の試薬を含まない全タンパク質定量化

細胞外小胞（EV）は、細胞によって積極的に合成および放出される脂質二重層に結合した粒子です。EVの主な成分は脂質、タンパク質、核酸であり、その組成はその種類と起源に特徴的であり、親細胞の生理学的および病理学的条件を明らかにします。EVの濃度とタンパク質組成は、それらの機能に密接に関連しています。したがって、総タンパク質測定は、EVベースの診断と疾患の予後を支援することができます。ここでは、減衰総反射フーリエ変換赤外線（ATR-FTIR）分光法に基づいた単純で試薬を含まない方法を提示して、サンプル調製なしでEVサンプルのタンパク質含有量を定量化します。ウシ血清アルブミンとのキャリブレーション後、赤血球由来EV（Rev）のタンパク質濃度がATR-FTIR分光法により調査されました。アミドI帯域の統合面積は、二次構造に関係なく、サンプルのタンパク質量に比例したRevsのIRスペクトルから計算されました。Spikeテストと希釈テストを実施して、EVサンプルでタンパク質定量化にATR-FTIR分光法を使用する能力を決定しました。その結果、0.08〜1 mg/mlの濃度範囲で0.992のR2値の直線性が生じました。さらに、部分最小二乗（PLS）回帰法による多変量キャリブレーションは、ウシ血清アルブミンおよびEVスペクトルで実行されました。R2値は、キャリブレーションで0.94、検証セットで0.91でした。結果は、ATR-FTIR測定がEVの試薬を含まないタンパク質の定量化のための信頼できる方法を提供することを示しています。グラフィカルな抽象。

Extracellular vesicles (EVs) are lipid bilayer-bounded particles that are actively synthesized and released by cells. The main components of EVs are lipids, proteins, and nucleic acids and their composition is characteristic to their type and origin, and it reveals the physiological and pathological conditions of the parent cells. The concentration and protein composition of EVs closely relate to their functions; therefore, total protein determination can assist in EV-based diagnostics and disease prognosis. Here, we present a simple, reagent-free method based on attenuated total reflection Fourier transform infrared (ATR-FTIR) spectroscopy to quantify the protein content of EV samples without any further sample preparation. After calibration with bovine serum albumin, the protein concentration of red blood cell-derived EVs (REVs) were investigated by ATR-FTIR spectroscopy. The integrated area of the amide I band was calculated from the IR spectra of REVs, which was proportional to the protein quantity in the sample' regardless of its secondary structure. A spike test and a dilution test were performed to determine the ability to use ATR-FTIR spectroscopy for protein quantification in EV samples, which resulted in linearity with R2 values as high as 0.992 over the concentration range of 0.08 to 1 mg/mL. Additionally, multivariate calibration with the partial least squares (PLS) regression method was carried out on the bovine serum albumin and EV spectra. R2 values were 0.94 for the calibration and 0.91 for the validation set. The results indicate that ATR-FTIR measurements provide a reliable method for reagent-free protein quantification of EVs. Graphical abstract.