Un método de precipitación Modificado para aislar urinaria exosomas
Summary
This manuscript describes a protocol for isolating exosomes from human urine using a modified precipitation technique.
Abstract
Identification of biomarkers that allow early detection of kidney diseases in urine and plasma has been an area of active interest for several years. Urinary exosome vesicles, 40-100 nm in size, are released into the urine under normal conditions by cells from all nephron segments and may contain protein, mRNA and microRNA representative of their cell type of origin. Under conditions of renal dysfunction or injury, exosomes may contain altered proportions of these components, which may serve as biomarkers for disease. There are currently several methods available for isolation of urinary exosomes, and we have previously conducted an experimental comparison of each of these approaches, including three based on ultracentrifugation, one using a nanomembrane ultrafiltration concentrator, one using a commercial precipitation reagent and one using a modification of the precipitation technique using ExoQuick reagent that we developed in our laboratory. We found the modified precipitation method produced the highest yield of exosome particles, miRNA, and mRNA, making this approach suitable for the isolation of exosomes for subsequent RNA profiling. We conclude that the modified exosome precipitation method offers a quick, scalable, and effective alternative for the isolation of exosomes from urine. In this report, we describe our modified precipitation technique using ExoQuick reagent for isolating exosomes from human urine.
Introduction
Exosomas urinario son pequeñas vesículas internas de 100 nm de los cuerpos multivesiculares (MVB) derivados de todos los tipos de células en condiciones normales y patológicas en el espacio urinario incluyendo podocitos glomerulares, células del túbulo renal y las células que revisten los sistemas de drenaje urinario que parecen ser enriquecido para miRNAs 1 -2. Muchos investigadores han detectado proteínas distintas en exosomas aislados de la orina de individuos sanos, así como aquellos con insuficiencia renal y / o enfermedades sistemáticas 3-5. Los exosomas se pueden aislar utilizando diferentes métodos, tales como de dos etapas de ultracentrifugación diferencial con o sin sacarosa 6-7, la combinación de filtro nanomembrana con ultracentrifugación 8-9, 10-11 o precipitación. Recientemente hemos desarrollado un método simple, rápido, escalable y eficaz para aislar exosomas urinario y detectar miRNA y biomarcadores de proteínas 11. Aunque los biomarcadores pueden ser detectados en una variedad de diferentes fluidos biológicos, urine es la opción más conveniente para los pacientes con enfermedades de los riñones y del tracto urinario, ya que puede obtenerse en grandes cantidades de una manera relativamente no invasiva.
Aunque existen varios métodos para aislar exosomas urinario 6-11, el procedimiento más comúnmente utilizado depende de ultracentrifugación diferencial con un colchón de sacarosa al 30%. Si bien este método es eficiente y la calidad de los exosomas resultantes aisladas con este procedimiento es alto, la técnica en sí requiere de personal capacitado y consume mucho tiempo, que requiere varios pasos de ultracentrifugación. Otros métodos, tales como filtración y precipitación, se han desarrollado para el aislamiento de exosomas, incluyendo uno que utiliza un reactivo de precipitación de propiedad (es decir, ExoQuick-TC: Biosciences sistema; Mountain View, CA). Aunque precipitación usando este reactivo es rápido y relativamente fácil, la pureza de los exosomas aislados es baja en comparación con la ultracentrifugación metod. Recientemente nos comparamos seis métodos para el aislamiento de los exosomas urinario, incluyendo una modificación del método de precipitación usando ExoQuick-TC que hemos desarrollado en nuestro laboratorio 11. Encontramos que este método de precipitación modificado produjo mayores cantidades de proteína, miRNA y los ARNm y el procedimiento en sí era más rápido y más fácil de implementar que ultracentrifugación. Aquí se describe el protocolo experimental de nuestro método de precipitación modificado de una manera gradual, e incluir un análisis de las ventajas y desventajas de esta técnica en comparación con otros métodos de aislamiento exosome. El método de precipitación modificada implica una precipitación inicial de partículas de exosoma, seguido de la eliminación de la proteína de Tamm-Horsfall, que se correlaciona con las proteínas exosomal, y se sabe que reducir el rendimiento exosome de la orina. Se encontró que estas modificaciones aumentan el rendimiento y la pureza de la preparación exosomal de la orina.
Protocol
Representative Results
Discussion
La mayoría de los métodos que implican la precipitación de exosomas de la orina no se ocupan de la eliminación de la red polimérica formada por la proteína de Tamm-Horsfall (THP). Esta proteína está presente en grandes cantidades en la orina, donde supuestamente trampas exosomas durante la centrifugación inicial baja velocidad. En nuestro método modificado redujimos THP utilizando la TDT antes de la precipitación exosome. Como se muestra en la Figura 2, se observó una mayor cantidad de THP e…
Divulgaciones
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
We are grateful to the Roney Family Foundation for the support of this study. We acknowledge the contribution of Dr. M. Lucrecia Alvarez to the planning and execution of the experiments described in this work.
Materials
| Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
| Corning 15ml Centrifuge Tube | Corning (Sigma Aldrich) | CLS430791 | |
| Protease Inhibitor Cocktail | Sigma Aldrich | P8340 | |
| Centrifuge | Sorvall | ||
| DL-dithiothreitol | Sigma Aldrich | D9779 | used at final concentration of 200 mg/ml |
| Novex NuPAGE SDS-PAGE system (4-12 % Bis-Tris Gel 1.0 mm, 10 well | Invitrogen | NP0321BOX | For SDS-PAGE analysis |
| ECL Advance Western blotting detection kit | GE Healthcare Life Sciences | RPN2135 | For western blot detection of biomarkers |
| Exoquick-TC Reagent | System Biosciences (SBI) | EXOTC50A-1 | For exosome isolation |
| Exosome CD9 ELISA Complete Kit | System Biosciences (SBI) | EXOEL-CD9-A-1 | For exosome quantification |
| AllPrep DNA/RNA/Protein mini kit | Qiagen | 80004 | For DNA, RNA, Protein isolation |
| Rneasy MinElute Cleanup kit | Qiagen | 74204 | |
| NanoDrop 2000 UV-Vis Spectrophotometer | Thermo Scientific | For Protein Quantification | |
| ProteoSilver Sliver Stain Kit | Sigma Aldrich | PROTSIL1-1KT | For staining SDS-PAGE gels |
| Xcell SureLock Mini-Cell Electrophoresis System | Life Technologies | For running the SDS-PAGE gels | |
| TaqMan microRNA assays | Life Technologies | For RT-PCR assays | |
| qBasePlus v1.5 software | Biogazelle NV | For analysis of RT-PCR assay data | |
| Rabbit polyclonal antibody to ALIX | Millipore | For western blot detection of biomarkers | |
| Mouse monoclonal antibody to TSG101 | Abcam | For western blot detection of biomarkers |
Referencias
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