Etichettatura delle vescicole extracellulari per il monitoraggio della migrazione e dell'assorbimento negli espianti di cartilagine
Summary
Qui, presentiamo un protocollo per etichettare le vescicole extracellulari derivate dal lisato piastrinico per monitorare la loro migrazione e assorbimento negli espianti di cartilagine utilizzati come modello per l’osteoartrite.
Abstract
Le vescicole extracellulari (EV) sono utilizzate in diversi studi per dimostrare il loro potenziale come trattamento privo di cellule a causa del loro carico derivato dalla loro fonte cellulare, come il lisato piastrinico (PL). Se usati come trattamento, ci si aspetta che i veicoli elettrici entrino nelle cellule bersaglio e abbiano una risposta da queste. In questa ricerca, gli EV derivati da PL sono stati studiati come trattamento privo di cellule per l’osteoartrite (OA). Pertanto, è stato istituito un metodo per etichettare i veicoli elettrici e testarne l’assorbimento sugli espianti di cartilagine. I veicoli elettrici derivati da PL sono etichettati con il colorante lipofilo PKH26, lavati due volte attraverso una colonna e quindi testati in un modello OA in vitro guidato dall’infiammazione per 5 ore dopo la quantificazione delle particelle mediante analisi di tracciamento delle nanoparticelle (NTA). Ogni ora, gli espianti di cartilagine vengono fissati, paraffinati, tagliati in sezioni da 6 μm per essere montati su vetrini e osservati al microscopio confocale. Ciò consente di verificare se gli EV entrano nelle cellule bersaglio (condrociti) durante questo periodo e analizzare il loro effetto diretto.
Introduction
L’osteoartrite (OA) è una malattia degenerativa articolare che implica un’infiammazione progressiva e irreversibile e la distruzione della matrice extracellulare della cartilaginearticolare 1. Sebbene varie forme di artrite abbiano numerosi trattamenti2,3,4, questi sono limitati dai loro effetti collaterali e dall’efficacia limitata. Le tecniche di ingegneria tissutale che utilizzano l’impianto autologo dei condrociti sono applicate di routine per il trattamento rigenerativo della cartilagine lesa nelle prime lesioni della cartilagine OA4. Le terapie cellulari sono limitate principalmente a causa del numero limitato di condrociti fenotipicamente stabili o condroprogenitori in grado di riparare efficacemente la cartilagine3. Pertanto, lo sviluppo di nuove strategie terapeutiche per prevenire la progressione della malattia e rigenerare le lesioni cartilaginee di grandi dimensioni è di fondamentale importanza.
Le vescicole extracellulari (EV) sono state suggerite come trattamento per l’OA da diversi autori5,6. Gli EV sono corpi membranosi secreti dalla maggior parte dei tipi di cellule, sono coinvolti nella segnalazione intercellulare e hanno dimostrato di esercitare gli effetti terapeutici delle cellule staminali7,8,9,a causa dei quali hanno recentemente suscitato interesse nella medicina rigenerativa10. Gli EV derivati dalle cellule stromali mesenchimali (MSC) sono i principali EV terapeutici studiati per l’OA, sebbene altre cellule correlate alle articolazioni siano state utilizzate come fonti EV, ad esempio condroprogenitori o cellule immunitarie11,12.
I concentrati piastrinici, come i lisati piastrinici (PL), sono usati per migliorare la guarigione delle ferite in diverse lesioni, come le ulcere corneali13,14,15 o nella rigenerazione del tessuto tendineo16, a causa dell’ipotesi che la componente EV dei concentrati piastrinici possa essere responsabile di questi effetti17 . Alcuni studi relativi alle malattie correlate alle articolazioni utilizzano EV derivati dalle piastrine (PL-EV) come trattamento per migliorare le condizioni osteoartritiche. I PL-EV migliorano la proliferazione dei condrociti e la migrazione cellulare attivando la via Wnt/β-catenina18,promuovendo l’espressione di marcatori condrogeni nei condrociti osteoartritici19,o mostrando livelli più elevati di proteine condrogeniche e meno anomalie tissulari nei conigli osteoartritici trattati con PL-EV18.
Gli EV contengono proteine, lipidi e acidi nucleici che vengono liberati dalla cellula bersaglio, stabilendo la comunicazione cellula-cellula, che è la caratteristica principale correlata alle loro applicazioni terapeutiche20. Gli effetti dei veicoli elettrici dipendono dal loro raggiungimento delle cellule e dal successivo rilascio del carico. Questo effetto può essere confermato indirettamente da cambiamenti causati nelle cellule, come l’attività metabolica o la modifica dell’espressione genica. Tuttavia, questi metodi non consentono la visualizzazione di come i veicoli elettrici raggiungono le cellule per esercitare la loro funzione. Pertanto, questo documento presenta un metodo per etichettare questi veicoli elettrici derivati da PL da utilizzare come trattamento per gli espianti di cartilagine OA guidati dall’infiammazione. La microscopia confocale è stata utilizzata per monitorare l’assorbimento e la progressione dell’EV ai condrociti presenti negli espianti in un time-lapse di 5 ore.
Protocol
Representative Results
Discussion
L’imaging EV aiuta a comprendere le proprietà EV, come i loro meccanismi di rilascio e assorbimento. Il loro imaging consente il monitoraggio della loro biodistribuzione e la caratterizzazione delle loro proprietà farmacocinetiche come veicoli farmacologici. Tuttavia, l’imaging e il tracciamento dei veicoli elettrici possono essere difficili a causa delle loro piccole dimensioni, sebbene siano stati sviluppati molti dispositivi di imaging e tecniche di etichettatura per aiutare i ricercatori a monitorare i veicoli elet…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Questa ricerca è stata finanziata dall’Instituto de Salud Carlos III, Ministerio de Economía y Competitividad, cofinanziato dal Fondo sociale europeo del FSE e dal Fondo europeo di sviluppo regionale del FESR (MS16/00124; CP16/00124); a cura del PROGRAMA JUNIOR del proyecto TALENT PLUS, construyendo SALUD, generando VALOR (JUNIOR01/18), finanziato dalla tassa di turismo sostenibile delle Isole Baleari; della Direcció General d’Investigació, Conselleria d’Investigació, Govern Balear (FPI/2046/2017); dal programma post-dottorato FOLIUM (FOLIUM 17/01) all’interno del FUTURMed, finanziato al 50% dalla tassa sul turismo sostenibile delle Isole Baleari e al 50% dal FSE; e dal Comissio de Docencia i Investigacio de la Fundacio Banc de Sang i Teixits de les Illes Balears (CDI21/03).
Materials
| Material | |||
| 1.5 mL Centrifuge tube | SPL life sciences | PLC60015 | |
| 1 mL Syringe BD Plastipak | BD | 303174 | |
| 2-Propanol (Isopropanol) | Panreac AppliChem | 1.310.901.211 | Prepared at 20% with Milli-Q water |
| 96-well culture plate | SPL life sciences | PLC30096 | |
| Absolute ethanol Pharmpur | Scharlab | ET0006005P | Used to prepare 96% and 75% ethanol with Milli-Q water |
| Biopsy Punch with plunger 3 mm | Scandidact | MTP-33-32 | |
| Bovine serum Albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A7030 | Prepared at 5% with PBS |
| Cartilage explants | IdISBa Biobank | ||
| Concentrating tube 15 mL Nanosep 100 kD Omega | Pall | MCP100C41 | |
| Concentrating tube 500 µL Nanosep 100 kD Omega | Pall | OD003C33 | |
| Cover glass 24 x 60 mm | Deltalab | D102460 | |
| DMEM-F12 -GlutaMAX medium | Biowest | L0092 | |
| Dulbecco's PBS (1x) | Capricorn Scientific | PBS-1A | |
| Embedded paraffin tissue blocks | IdISBa Biobank | Fee for service | |
| Exo-spin mini-HD columns | Cell guidance systems | EX05 | |
| Feather S35 Microtome Blade | Feather | 43037 | |
| Filtropur S 0.2 µm syringe filter | Sarstedt | 83.1826.001 | |
| Fluoroshield with DAPI | Sigma-Aldrich | F-6057 | |
| Oncostatin M Human | Sigma-Aldrich | O9635-10UG | Prepare a stock solution to a final concentration of 0.1 µg/µL diluten in PBS-0.1% BSA |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 8.18715.1000 | Prepared at 4% with PBS and stored at 4 °C |
| Penicillin-Streptomycin Solution 100x | Biowest | L0022 | |
| PKH26 Red Fluorescent Cell Linker Kit for General Cell Membrane Labeling | Sigma-Aldrich | MINI26 | PKH26 and Dliuent C included |
| Sodium citrate dihydrate | Scharlab | SO019911000 | |
| Superfrost Plus Microscope Slides | Thermo Scientific | J1800AMNZ | |
| TNFα | R&D systems | 210-TA-005 | Prepare a stock solution to a final concentration of 0.01 µg/µL diluted in PBS-0.1% BSA |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Used to prepare a 0.1% Triton-0.1% sodium citrate solution with Milli-Q water |
| Xylene | Scharlab | XI0050005P | |
| Equipment | |||
| Centrifuge 5430 R | Eppendorf | 5428000210 | F-45-48-11 rotor |
| NanoSight NS300 | Malvern | NS300 | Device with embedded laser at λ= 532 nm and camera sCMOS |
| Shandon Finesse 325 Manual Microtome | Thermo Scientific™ | A78100101 | |
| TCS-SPE confocal microscope | Leica Microsystems | 5200000271 |
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