Summary

유동 세포 계측법을 사용하여 세포 외 소포의 분석을위한 기술

Published: March 17, 2015
doi:

Summary

많은 다른 방법은 유동 세포 계측법 (FCM)를 사용하여 세포 외 소체 (전기 자동차)의 측정을 위해 존재한다. 사용하기에 가장 적절한 방법을 결정할 때 여러 측면이 고려되어야한다. 측정 전기 자동차에 대한 두 프로토콜은 개별 감지 또는 비드 기반의 접근 방식을 사용하여,되게됩니다.

Abstract

세포 외 소포 (전기 자동차)는 세포 – 세포 통신에 매우 관여하고 생물학적 과정의 다양한 범위를 조절하는 데 도움이 체액에서 발견 된 작은, 막 유래 소포입니다. 유동 세포 계측법 (FCM)를 사용하여 전기 자동차의 분석은 그들의 작은 크기와 관심의 마커에 대한 긍정적 인 이산 인구의 부족으로 악명 어려웠다. 상당히 지난 10 년 동안 개선하면서 EV 분석하는 방법은, 여전히 진행중인 작품입니다. 안타깝게도 거기 아무도 전천후 프로토콜없고, 사용하는 가장 적절한 방법을 결정할 때 여러 측면이 고려되어야한다. 여러 가지 처리 전기 자동차에 대한 기술과 개인 검출 또는 비드 기반의 접근 방식을 사용하여 전기 자동차를 분석하는 두 가지 프로토콜은 여기에 표시됩니다. 합리적인 F에서 일반적 상업적 제제 검색된 항체 응집체를 제거에 도움이된다 여기 기재된 방법, 증가하는 신호 대 잡음비, 및 설정 게이트배경 형광 검출을 최소화 ashion. 제 2 프로토콜 캡처 작은 전기차와 엑소 좀을 검출하도록 비드 기반 방식을 사용하는 반면 제 1 프로토콜은 임상 샘플의 대용량 분석에 특히 적합 개별 검출 방법을 사용한다.

Introduction

세포 외 소포 (전기 자동차)는 세포 – 세포 통신에 매우 관여하고 생물학적 과정의 다양한 범위를 조절하는 데 도움이 체액에서 발견 된 작은, 막 유래 소포입니다. 유동 세포 계측법 (FCM)를 사용하여 전기 자동차의 분석은 그들의 작은 크기와 관심의 마커에 대한 긍정적 인 이산 인구의 부족으로 악명 어려웠다. 상당히 지난 10 년 동안 개선하면서 EV 분석하는 방법은, 여전히 진행중인 작품입니다. 안타깝게도 거기 아무도 전천후 프로토콜없고, 사용하는 가장 적절한 방법을 결정할 때 여러 측면이 고려되어야한다. 여러 가지 처리 전기 자동차에 대한 기술과 개인 검출 또는 비드 기반의 접근 방식을 사용하여 전기 자동차를 분석하는 두 가지 프로토콜은 여기에 표시됩니다. 합리적인 F에서 일반적 상업적 제제 검색된 항체 응집체를 제거에 도움이된다 여기 기재된 방법, 증가하는 신호 대 잡음비, 및 설정 게이트배경 형광 검출을 최소화 ashion. 제 2 프로토콜 캡처 작은 전기차와 엑소 좀을 검출하도록 비드 기반 방식을 사용하는 반면 제 1 프로토콜은 임상 샘플의 대용량 분석에 특히 적합 개별 검출 방법을 사용한다.

또한 미세 입자로 알려진 전기 자동차는 세포 – 세포 통신에 관여 생물학적 과정 (1)의 다양한 범위를 조절하는 데 도움이되는 체액에서 발견 된 작은, 막 유래 소포입니다. 4 – 다양 표면 마커 및 / 또는 생물학적 물질의 직접 전사 식을 통해, 전기차가 활성화 또는 세포 간 통신 (2)에서의 역할을 억제하거나 재생받는 세포의 기능을 변경할 수있다. 다른 종양 촉진 metasta에서, 광범위한 조건에 기여하는 것으로 도시되었지만 임상 혈소판 유래 전기차는 강력한 항 응고 활성을 5 것으로 알려진질병 (7)에 대한 보호에 동생 (6). 전기차는 크기와 (8)의 생성 메커니즘에 따라 엑소 좀과 같은 마이크로 소포 (조작량) 등을 세포 유래 소포 작은 범주로 분류 될 수있다. MVS가 100~1000를 클수록 동안 세포 유래 소포 개체군의 명칭이 지속적인 논쟁 -8,9- 화제가되고 있지만, 엑소 좀은 일반적으로 소형으로 세포막과 엔도 좀의 융합으로부터 유도 40~100 nm의 입자를 설명한다 나노 입자들은 세포막의 발산에 의해 형성되어있다. 여기서, 일반적인 용어 "전기 자동차"는 세포에 의해 세포 외 방출 생물학적 소체의 모든 유형을 참조하는 데 사용된다.

전혈에서 전기차의 분리 다단계 절차 및 다양한 처리 변수는 보관 온도와 기간 (11, 12), 항응고제 / 방부제를 사용하고 (13)를 포함하여 EV 콘텐츠에 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다원심 분리 방법 (14)을 사용했다. 이러한 변수의 표준화에 대한 요구가 혈전증 및 지혈 과학 적절한에 대한 표준화위원회 (ISTH SSC) 혈액 처리 및 EV 격리 절차 15, 16에 대한 국제 사회에 의해 추천되었다, 아직 최적의 프로토콜에 연구자간에 합의가 존재하지 않았다 (12)를 사용합니다. 대부분 미리 엄격하게 제어 변수 분석이 정확하고 재현성에 매우 중요한 데이터 있다는 것이 동의.

전기차를 분석하기 위하여, 연구자들은 22, 23, 20, 21 및 웨스턴 블롯 산란 투과 전자 현미경 (17), 주사 전자 현미경 (18,19), 원자력 현미경, 동적 광을 포함한, 다양한 방법을 이용했다. FCM은 많은 연구자 9,24에 대한 선택의 방법이지만 인해 높은 처리 능력을 26, FCM을 사용하여 전기 자동차의 분석은있다32 – 그들의 크기와 이산 긍정적 인 인구 27의 부족으로 어렵기로 악명이 높다. 세포의 분석에 비해 필요가 입자 당 항원의 적은 수로 인해 방출 1) 적은 형광의 전기 자동차 결과의 작은 크기와 후 얼룩 세척 2) 제한된 타당성, 배경 형광을 줄일 수 있습니다. 연구자들 사이 일반적인 문제는 면역 글로불린 집계 (27, 28) 및 항체 (29)의 자체 집계에서 발생하는 신호를 포함한다. 또한, 긴 처리 시간 및 현재 프로토콜 33,34 많은 의해 사용 긴 세척 / 분리 절차는 그들에게 높은 처리량 애플리케이션에 이상적 미만을, 적은 수의 샘플을 분석하기 위해 여러 날 동안의 투입을 요구한다. 일부 연구자들은 정확하게 혈중 알코올 농도를 평가하기위한 형광 물질 하나를 뺀 (FMO)과 항체 이소 타입 쓸모으로 전통적으로 사용 FCM 음성 대조군 렌더링, 모두 세척 단계를 지내다kground 형광 (30).

항체 집계 및 기타 비 소포, 언 바운드 항체를 제거하는 어려움과 식별 할 수있는 긍정적 인 인구의 부족에서 발생하는 신호 : 우리의 프로토콜은 전기 자동차의 적절한 FCM 분석을 방해 할 수있는 세 가지 일반적인 문제를 해결합니다. 여기에 기재된 기술은, 일반적으로 상업적 제제 검색된 항체 응집체를 제거하는 신호 대 잡음비를 증가시키고 배경 형광의 검출을 최소화 합리적인 방식으로 게이트를 설정을 지원한다. 두 개의 서로 다른 검출 방법들이 여기에 제시된다 : 제 2 프로토콜 캡처 작은 전기차와 엑소 좀을 검출하도록 비드 기반 방식을 사용하는 반면 제 1 프로토콜은, 임상 샘플의 대용량 분석에 특히 적합 개별 검출 방법을 사용한다.

Protocol

참고 : 다음 프로토콜은 인간의 복지에 대한 모든 제도적 국내 및 국제 지침에 따라 수행되고있다. 모든 인간의 주제 샘플은 기관 검토위원회 (IRB)가 승인 한 프로토콜에서와 주제의 동의와 시험 하였다. 1. 방법 A : 개별 탐지 방법 전기 자동차의 혈액 샘플 / 절연 1.1) 처리 다음 2 단계 차등 원심 분리 프로토콜을 사용하여 ACD-솔루션 또는 다른 즉시 …

Representative Results

도 1은 분리 및 비드 기반 방법 또는 개별 검출 방법 중 하나를 사용하여 전기차의 검출을위한 전반적인 프로세싱 방식을 설명. FCM 큰 전기차를 분석 잘 작동하지만 대부분의 세포 계측기 개별적으로 엑소 좀 같이 입자에게 작은을 검출 할 수없는 사용하여 전기 자동차의 개별 감지. 비드 – 기반 접근은 표 1에 요약 된 작은 전기 자동차는, 그러나,이 방법의 사용과 관?…

Discussion

격리, 치료 및 전기 자동차의 분석을위한 두 개의 서로 다른 프로토콜이 각각 검출 또는 비드 기반의 접근 방식을 사용하여, 발표되었다. 사용하기에 가장 적절한 방법을 선택하는 것은 간단하지 않다 항상 관심 개별 소집단뿐만 아니라 테스트되는 샘플의 이해를 요구한다. 가장 적절한 방법을 선택할 때 또한, 취득 사용 계측기의 감도가 고려되어야한다. 때때로 아니라, 방법의 조합은 혼자 어느…

Divulgazioni

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

저자는 장비 설정 사이토 흐름에 그의 도움을 혈액 시스템 연구소에서 데일 Hirschkorn에게 감사의 말씀을 전합니다. NIH에 의해 지원되었다이 작품은 HL095470 및 U01의 HL072268과 국방부 계약 W81XWH-10-1-0023 및 W81XWH-2-0028을 부여합니다.

Materials

LSR II benchtop flow cytometer BD Biosciences 3-laser (20 mW Coherent Sapphire 488 nm blue, 25 mW Coherent Vioflame 405 nm violet, and 17 mW JDS Uniphase HeNe 633nm red)
FACS Diva software  BD Biosciences PC version 6.0
FlowJo software  Treestar US Mac version 9.6.1 or PC version 7.6.5
Sphero Rainbow fluorescent particles BD Biosciences 556298 used to adjust all channel voltages to maintain fluorescence intensity consistency 
Ultra Rainbow fluorescent particles  Spherotech URFP-10-5 used in addition to Megamix-Plus SSC beads to ensure EV gating consistency from batch to batch
Megmix-Plus SSC beads Biocytex 7803 used to adjust FSC and SSC  voltages to maintain  consistency  between runs. Can also used to monitor flow rate and ajust flow rate dial in order to ensure that same flow rate is used in all runs
AbC Anti-Mouse Bead Kit Life Technologies A-10344 used for compensation controls & negative AbC beads used for beads-based method
Nonidet P-40 Alternative (NP-40) (CAS 9016-45-9) Santa Cruz  sc-281108 used in the individual detection method only to lyse samples after initial reading for use as negative controls. Stock may be diluted to 1:10 in PBS and stored in fridge for up to 1 month.
BD TruCOUNT Tubes BD Biosciences 340334 used whenver absolute EV concentrations are needed
Ultrafree-MC, GV 0.22 µm Centrifugal Filter Units Millipore  UFC30GVNB used to post-stain wash Evs and/or fractionate EVs based on size
Vacutainer glass whole blood tubes ACD-A BD Biosciences 364606
Facs tubes 12×75 polystrene BD Biosciences 352058
50mL Reservoirs individually wrapped  Phenix RR-50-1s
Green-Pak pipet tips – 10µL Rainin GP-L10S
Green-Pak pipet tips -200µL  Rainin GP-L250S
Green -Pak pipet tips – 1000µL  Rainin GP-L1000S
Stable Stack L300 tips presterilized Rainin SS-L300S
Pipet-Lite XLS 8 Channel LTS Adjustable Spacer  Rainin LA8-300XLS
96 well tissue culture plates E&K Scientific EK-20180
RPMI 1640 Media (without Hepes) UCSF Cell Culture Facility CCFAE001 media used for bead-based detection method
Dulbeccos PBS D-PBS, CaMg-free, 0.2µm filtered UCSF Cell Culture Facility CCFAL003
Ultracentrifuge Tube, Thinwall, Ultra-Clear BECKMAN COULTER INC 344058
PANEL I
CD3 PerCP-Cy5.5 Biolegend 344808 2 µl
CD14 APC-Cy7 Biolegend 301820 2 µl
CD16 V450 BD Biosciences 560474 2 µl
CD28 FITC biolegend 302906 2 µl
CD152 APC BD Biosciences 555855 2 µl
CD19 A700 Biolegend 302226 2 µl
PANEL II
CD41a PerCP-Cy5.5 BD Biosciences 340930 2 µl
CD62L APC Biolegend 304810 2 µl
CD108 PE  BD Biosciences 552830 2 µl
CD235a FITC biolegend 349104 2 µl
PANEL III
CD11b PE-Cy7 Biolegend 301322 2 µl
CD62p APC Biolegend 304910 2 µl
CD66b PE  Biolegend 305106 2 µl
CD15 FITC exalpha X1496M 5 µl
CD9 PE Biolegend 555372
CD63 APC Biolegend 353008
APC-Cy7 Ms IgG2a, κ Biolegend 400230

Riferimenti

  1. Andaloussi, S., Mäger, I., Breakefield, X. O., Wood, M. J. A. Extracellular vesicles: biology and emerging therapeutic opportunities. Nature Reviews Drug Discovery. 12 (5), 347-357 (2013).
  2. Sugawara, A., Nollet, K. E., Yajima, K., Saito, S., Ohto, H. Preventing platelet-derived microparticle formation–and possible side effects-with prestorage leukofiltration of whole blood. Archives of Pathology & Laboratory Medicine. 134 (5), 771-775 (2010).
  3. Théry, C., Ostrowski, M., Segura, E. Membrane vesicles as conveyors of immune responses. Nature Reviews Immunology. 9 (8), 581-593 (2009).
  4. Mause, S. F., Weber, C. Microparticles Protagonists of a Novel Communication Network for Intercellular Information Exchange. Circulation Research. 107 (9), 1047-1057 (2010).
  5. Bouvy, C., Gheldof, D., Chatelain, C., Mullier, F., Dogne, J. -. M. Contributing role of extracellular vesicles on vascular endothelium haemostatic balance in cancer. Journal of Extracellular Vesicles. 3, (2014).
  6. Hood, J. L., San, R. S., Wickline, S. A. Exosomes Released by Melanoma Cells Prepare Sentinel Lymph Nodes for Tumor Metastasis. Ricerca sul cancro. 71 (11), 3792-3801 (2011).
  7. Gatti, S., Bruno, S., et al. Microvesicles derived from human adult mesenchymal stem cells protect against ischaemia-reperfusion-induced acute and chronic kidney injury. Nephrology Dialysis Transplantation. 26 (5), 1474-1483 (2011).
  8. Barteneva, N. S., Fasler-Kan, E., et al. Circulating microparticles: square the circle. BMC Cell Biology. 14 (1), 23 (2013).
  9. Van der Pol, E., Böing, A. N., Harrison, P., Sturk, A., Nieuwland, R. Classification functions, and clinical relevance of extracellular vesicles. Pharmacological Reviews. 64 (3), 676-705 (2012).
  10. Raposo, G., Stoorvogel, W. Extracellular vesicles: Exosomes, microvesicles, and friends. The Journal of Cell Biology. 200 (4), 373-383 (2013).
  11. Dinkla, S., Brock, R., Joosten, I., Bosman, G. J. C. G. M. Gateway to understanding microparticles: standardized isolation and identification of plasma membrane-derived vesicles. Nanomedicine (London, England). 8 (10), (2013).
  12. Witwer, K. W., Buzas, E. I., et al. Standardization of sample collection, isolation and analysis methods in extracellular vesicle research. Journal of Extracellular Vesicles. 2, (2013).
  13. Shah, M. D., Bergeron, A. L., Dong, J. -. F., López, J. A. Flow cytometric measurement of microparticles: Pitfalls and protocol modifications. Platelets. 19 (5), 365-372 (2008).
  14. Dey-Hazra, E., Hertel, B., et al. Detection of circulating microparticles by flow cytometry: influence of centrifugation, filtration of buffer, and freezing. Vascular Health and Risk Management. 6, 1125-1133 (2010).
  15. Lacroix, R., Judicone, C., et al. Standardization of pre-analytical variables in plasma microparticle determination: results of the International Society on Thrombosis and Haemostasis SSC Collaborative workshop. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 11 (6), 1190-1193 (2013).
  16. Mullier, F., Bailly, N., Chatelain, C., Chatelain, B., Dogné, J. -. M. Pre-analytical issues in the measurement of circulating microparticles: current recommendations and pending questions. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 11 (4), 693-696 (2013).
  17. Peramo, P., et al. Physical Characterization of Mouse Deep Vein Thrombosis Derived Microparticles by Differential Filtration with Nanopore Filters. Membranes. 2 (1), 1-15 (2012).
  18. Tilley, R. E., Holscher, T., Belani, R., Nieva, J., Mackman, N. Tissue Factor Activity is Increased in a Combined Platelet and Microparticle Sample from Cancer Patients. Thrombosis research. 122 (5), 604-609 (2008).
  19. Rood, I. M., Deegens, J. K. J., et al. Comparison of three methods for isolation of urinary microvesicles to identify biomarkers of nephrotic syndrome. Kidney international. 78 (8), 810-816 (2010).
  20. Van der Pol, E., Hoekstra, A. G., Sturk, A., Otto, C., van Leeuwen, T. G., Nieuwland, R. Optical and non-optical methods for detection and characterization of microparticles and exosomes. Journal of Thrombosis And Haemostasis: JTH. 8 (12), 2596-2607 (2010).
  21. György, B., Szabó, T. G., et al. Membrane vesicles, current state-of-the-art: emerging role of extracellular vesicles. Cellular and Molecular Life Sciences. 68 (16), 2667-2688 (2011).
  22. Miguet, L., Béchade, G., et al. Proteomic Analysis of Malignant B-Cell Derived Microparticles Reveals CD148 as a Potentially Useful Antigenic Biomarker for Mantle Cell Lymphoma Diagnosis. Journal of Proteome Research. 8 (7), 3346-3354 (2009).
  23. Smalley, D. M., Root, K. E., Cho, H., Ross, M. M., Ley, K. Proteomic discovery of 21 proteins expressed in human plasma-derived but not platelet-derived microparticles. Thrombosis and Haemostasis. 97 (1), 67-80 (2007).
  24. Lacroix, R., Robert, S., Poncelet, P., Dignat-George, F. Overcoming Limitations of Microparticle Measurement by Flow Cytometry. Seminars in Thrombosis and Hemostasis. 36 (08), 807-818 (2010).
  25. Mobarrez, F., Antovic, J., et al. A multicolor flow cytometric assay for measurement of platelet-derived microparticles. Thrombosis Research. 125 (3), e110-e116 (2010).
  26. Van der Pol, E., van Gemert, M. J. C., Sturk, A., Nieuwland, R., van Leeuwen, T. G. Single vs. swarm detection of microparticles and exosomes by flow cytometry. Journal of Thrombosis And Haemostasis: JTH. 10 (5), 919-930 (2012).
  27. György, B., Szabó, T. G., et al. Improved Flow Cytometric Assessment Reveals Distinct Microvesicle (Cell-Derived Microparticle) Signatures in Joint Diseases. PLoS ONE. 7 (11), e49726 (2012).
  28. György, B., Módos, K., et al. Detection and isolation of cell-derived microparticles are compromised by protein complexes resulting from shared biophysical parameters. Blood. 117 (4), e39-e48 (2011).
  29. György, B., Pasztoi, M., Buzas, E. I. Response: systematic use of Triton lysis as a control for microvesicle labeling. Blood. 119 (9), 2175-2176 (2012).
  30. Trummer, A., De Rop, C., Tiede, A., Ganser, A., Eisert, R. Isotype controls in phenotyping and quantification of microparticles: a major source of error and how to evade it. Thrombosis Research. 122 (5), 691-700 (2008).
  31. Shet, A. S., Aras, O., et al. Sickle blood contains tissue factor-positive microparticles derived from endothelial cells and monocytes. Blood. 102 (7), 2678-2683 (2003).
  32. Connor, D. E., Exner, T., Ma, D. D. F., Joseph, J. E. The majority of circulating platelet-derived microparticles fail to bind annexin V, lack phospholipid-dependent procoagulant activity and demonstrate greater expression of glycoprotein Ib. Thrombosis and Haemostasis. 103 (5), 1044-1052 (2010).
  33. Nolte-’t Hoen, E. N. M., van der Vlist, E. J., et al. Quantitative and qualitative flow cytometric analysis of nanosized cell-derived membrane vesicles. Nanomedicine: Nanotechnology, Biology, And Medicine. 8 (5), 712-720 (2012).
  34. Van der Vlist, E. J., Nolte-’t Hoen, E. N. M., Stoorvogel, W., Arkesteijn, G. J. A., Wauben, M. H. M. Fluorescent labeling of nano-sized vesicles released by cells and subsequent quantitative and qualitative analysis by high-resolution flow cytometry. Nature Protocols. 7 (7), 1311-1326 (2012).
  35. Orozco, A. F., Lewis, D. E. Flow cytometric analysis of circulating microparticles in plasma. Cytometry Part A. 77 A. 77A (6), 502-514 (2010).

Play Video

Citazione di questo articolo
Inglis, H., Norris, P., Danesh, A. Techniques for the Analysis of Extracellular Vesicles Using Flow Cytometry. J. Vis. Exp. (97), e52484, doi:10.3791/52484 (2015).

View Video