Bir Modifiye Yağış Yöntemi İdrar eksozomlar yalıtmak için
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
İdrar eksozomlar miRNA'ların 1 zenginleştirilmiş görünmektedir idrar drenaj sistemlerinin astar glomerüler Podositler, renal tübül hücreleri ve hücreler de dahil olmak üzere idrar alanı normal ve patolojik koşullar altında tüm hücre tipleri türetilen multiveziküler organları (MVB), 100 nm küçük bir iç veziküllerdir -2. Pek çok araştırmacı, sağlıklı bireylerin idrar aynı zamanda böbrek ve / veya sistematik hastalık 3-5 olan izole eksozom belirgin proteinleri tespit ettik. Eksozomlar, ultra santrifüjleme, 8-9 ya da 10-11 çökeltme ile nanomembrane filtrenin birlikte, bu ya da sukroz 6-7 olmaksızın iki aşamalı bir diferansiyel ultra-santrifüj gibi farklı yöntemler kullanılarak izole edilebilir. Biz son zamanlarda idrar eksozomlar izole ve miRNA ve protein biyomarkerları 11 algılamak için, basit, hızlı, ölçeklenebilir ve etkili bir yöntem geliştirdik. Biyomarkerler farklı biyolojik sıvıların çeşitli tespit edilebilir olsa da, urine nispeten invazif olmayan bir şekilde büyük miktarlarda elde edilebilir, çünkü, böbrek ve idrar yolu hastalıkları olan hastalar için uygun bir seçimdir.
Idrar eksozomlar 6-11 izole etmek birkaç yöntem olmasına rağmen, en yaygın kullanılan prosedür% 30 sukroz yastık ile diferansiyel Ultrasantrifügasyon bağlıdır. Bu yöntem etkili değildir ve bu yönteme izole elde edilen eksozom kalitesi yüksek olsa da, teknik kendisi uzman personel gerektirir ve zaman alıcı birçok adımları ultrasantrifügasyon, zorunlu kılmaktadır. Bu, süzme ve çökeltme gibi başka yöntemler, özel bir özelliği, çökeltme reaktifinin kullanan bir de dahil olmak üzere, eksozom izolasyonu için geliştirilmiştir (örneğin, ExoQuick-TC: Sistem Biosciences, Mountain View, CA). Bu reaktif kullanılarak yağış hızlı ve nispeten kolay olmasına rağmen, izole eksozomlann saflık Ultrasantrifügasyon meth kıyasla düşüktürod. Kısa bir süre önce laboratuarımızda 11 geliştirilen ExoQuick-TC ile çökeltme yönteminin bir modifikasyonu dahil olmak üzere idrar eksozomlann izole edilmesi için altı yöntemi olarak karşılaştırılmıştır. Biz bu değiştirilmiş çöktürme yöntemi protein, miRNA ve mRNA'larının ve kendisi daha hızlı ve daha Ultrasantrifügasyon uygulamak kolay oldu prosedürün daha yüksek miktarlarda vermiştir bulundu. Burada, biz kademeli bir şekilde bizim modifiye yağış yöntemi deneysel protokol açıklar ve eksozom izolasyonu diğer yöntemlerle karşılaştırıldığında bu tekniğin avantajları ve dezavantajları bir tartışma vardır. değiştirilmiş çöktürme yöntemi exosomal proteinleri ile ilişkili ve idrardan eksozom veriminin azalmasına yol açtığı bilinmektedir Tamm-Horsfall proteini ile uzaklaştırılarak elde edilmiş eksozom partiküllerinin ilk çökeltme, içerir. Biz, bu değişimler idrardan exosomal hazırlama verim ve saflıkta arttırdığı bulunmuştur.
Protocol
Representative Results
Discussion
Idrardan eksozom çökelmesini içeren çok yöntem Tamm-Horsfall proteini (THP) tarafından oluşturulan polimerik ağ kaldırılmasını ele alınmamıştır. Bu protein, bu varsayımsal trans ilk düşük hızlı santrifüj içinde eksozomlar idrar, büyük miktarlarda mevcuttur. Modifiye yönteminde, sonuç eksozom çökeltme öncesinde DTT kullanılarak THP azaltmıştır. Şekil 2'de gösterildiği gibi, THP, daha yüksek bir miktar, proteine çıkarılmasını gösteren, son yüzer taba…
Divulgazioni
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 |
Riferimenti
- Miranda, K. C., Bond, D. T., McKee, M. Nucleic acids within urinary exosomes/microvesicles are potential biomarkers for renal disease. Kidney Int. 78, 191-199 (2010).
- Pisitkun, T., Shen, R. F., Knepper, M. A. Identification and proteomic profiling of exosomes in human urine. Proc Natl Acad Sci USA. 101, 13368-13373 (2004).
- Raj, D. A., Fiume, I., Capasso, G., Pocsfalvi, G. A multiplex quantitative proteomics strategy for protein biomarker studies in urinary exosomes. Kidney Int. 81 (12), 1263-1273 (2012).
- Pisitkun, T., Gandolfo, M. T., Das, S., Knepper, M. A., Bagnasco, S. M. Application of systems biology principles to protein biomarker discovery: urinary exosomal proteome in renal transplantation. Proteomics Clin Appl. 6 (5-6), 268-278 (2012).
- Gonzales, P. A., Zhou, H., Pisitkun, T. Isolation and purification of exosomes in urine. Methods Mol Biol. 641, 89-99 (2010).
- Zhou, H., Yuen, P. S., Pisitkun, T. Collection, storage, preservation, and normalization of human urinary exosomes for biomarker discovery. Kidney Int. 69, 1471-1476 (2006).
- Thery, C., Amigorena, S., Clayton, A. Isolation and characterization of exosomes from cell culture supernatants and biological fluids. Curr Prot Cell Biol. 43, 3.22.1-3.22.29 (2006).
- Cheruvanky, A., Zhou, H., Pisitkun, T. Rapid isolation of urinary exosomal biomarkers using a nanomembrane ultrafiltration concentrator. Am J Physiol Renal Physiol. 292, 1657-1661 (2007).
- Gonzales, P. A., Pisitkun, T., Hoffert, J. D. Large-scale proteomics and phosphoproteomics of urinary exosomes. J Am Soc Nephrol. 20, 363-379 (2009).
- Rood, I. M., Deegens, J. K., Merchant, M. L. Comparison of three methods for isolation of urinary microvesicles to identify biomarkers of nephrotic syndrome. Kidney Int. 78, 810-816 (2010).
- Alvarez, M. L., Khosroheidari, M., Kanchi Ravi, R., DiStefano, J. K. Comparison of protein, microRNA, and mRNA yields using different methods of urinary exosome isolation for the discovery of kidney disease biomarkers. Kidney Int. Nov. 82 (9), 1024-1032 (2012).
- Kang, S. W., Kim, Y. W., Kim, Y. H. Study of the association of -667 aquaporin-2 (AQP-2) A/G promoter polymorphism with the incidence and clinical course of chronic kidney disease in Korea. Renal Fail. 29, 693-698 (2007).
