Extração de vesículas extracelulares de todo tecido
Summary
Aqui, nós fornecemos um protocolo detalhado para isolar pequenas vesículas extracelulares (EVs) de tecidos, incluindo amostras de cérebro e tumor. Este método oferece uma técnica reprodutível para extrair EVs do tecido sólido para mais análises a jusante.
Abstract
Circulantes e intersticiais pequenas membrana-limite extracelulares vesículas (EVs) representam alvos promissores para o desenvolvimento de ensaios de romance biomarcador de diagnóstico ou prognóstico e provavelmente servem como jogadores importantes na progressão de um vasto espectro de doenças. A pesquisa atual está focada na caracterização das vesículas secretada de várias células e tipos de tecido para melhor entendem o papel do EVs na patogênese das condições incluindo neurodegeneração, inflamação e câncer. No entanto, técnicas globalmente consistentes e reproduzíveis para isolar e purificar vesículas permanecem em andamento. Além disso, métodos para extração de EVs de tecido sólido ex vivo são raramente descritos. Aqui, nós fornecemos um protocolo detalhado para extrair pequenas EVs de interesse de tecidos inteiros frescos ou congelados, incluindo amostras de cérebro e tumor, para caracterização mais. Vamos demonstrar a capacidade de adaptação desse método para múltiplas análises a jusante, incluindo microscopia eletrônica e caracterização imunofenotípica das vesículas, bem como, a espectrometria de massa quantitativa de proteínas EV.
Introduction
Pequenas vesículas extracelulares (EVs) incluem CDDP-derivado exosomes e pequenas aumentada de membrana-galpão de amplo interesse biomédico. EVs pequenas são compostas por uma população heterogénea das vesículas de membrana-limite nm 50-250 contendo proteínas biologicamente activas, lípidos e ácidos nucleicos que coletivamente são acreditados para desempenhar um papel importante em uma infinidade de processos da doença. Fazer avançar a pesquisa implicou particularmente essas vesículas em neurodegenerativas e doenças de príon, processos infecciosos, condições auto-imunes ou inflamatórias e crescimento do tumor e metástases1,2,3 , 4 , 5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13. crescendo rapidamente a investigação biomédica para a importância do EVs na patogênese da doença gerou interesse paralelo no desenvolvimento de métodos reprodutíveis e rigorosos para o isolamento e purificação dessas vesículas.
Um desafio histórico e atual na caracterização de EV tem sido a incapacidade de se separar totalmente pequenas subpopulações de EV. Este desafio é em grande parte devido à nossa compreensão limitada dos diferentes mecanismos moleculares que regem a biogênese de vesículas distintas. Sobreposição de tamanho, densidade e carga biológica entre subpopulações mais convolutes essas distinções. Parte desse desafio também tem sido a utilização de diferentes técnicas de enriquecimento, fornecendo inconsistência na análise a jusante das vesículas isoladas em laboratórios e minar o esforço global para iluminar categórica EV populações amplamente.
É interessante notar que a maioria dos EV caracterização foi realizada de coleção in vitro de cultura celular sobrenadante, com os mais recentes estudos in vivo, descrevendo técnicas para isolar vesículas de fluidos do corpo humanos ou animais, incluindo plasma, urina e saliva. Enquanto EVs estão presentes em grandes quantidades em circulação, é também reconhecer que essas vesículas desempenham um papel importante em eventos de comunicação célula a célula e estão presentes no interstício dos tecidos celulares. No contexto do câncer, EVs intersticiais podem ser particularmente importantes na modulação do microambiente do tumor para a célula cancerosa semeadura e crescimento metastático14,15. Consequentemente, há valor no desenvolvimento e otimização de técnicas para extrair vesículas de amostras sólidas. Estes métodos irão fornecer um meio para estudar diretamente órgão – ou tumor derivado de EVs colhidas amostras clínicas, incluindo pequenas biópsias e ressecções parciais ou totais do órgão.
Neste estudo e em um relatório anterior, publicado pelo nosso laboratório16, pretendemos abordar vários grandes preocupações atuais na metodologia de enriquecimento de EV: 1) para descrever uma técnica reprodutível para isolar e purificar EVs para os mais altos padrões atualmente aceitos no campo; 2) a tentativa de isolar pequenas subpopulações de EV altamente enriquecidas em CDDP-derivado exosomes; e 3) para fornecer um protocolo para a extração destas vesículas de espécimes de tecido sólido com a finalidade de caracterização mais.
Recentemente, Kowal e colegas descreveram um gradiente de densidade relativamente pequena escala iodixanol para separar e purificar EV subpopulações com maior eficácia do que a sacarose comparáveis de gradientes de densidade17. No estudo citado, EVs derivado de células dendríticas, capturados em uma fração de densidade relativamente leve, consistente com uma densidade de 1,1 g/mL, foram altamente enriquecidos em proteínas CDDP, acreditadas-se ser mais consistente com uma alta proporção de exosomes presentes neste fração. De acordo com os autores, estas proteínas “bona fide” exosomal incluíam gene de susceptibilidade de tumor 101 (TSG101), syntenin-1, CD81, ADAM10, EHD4 e várias annexin proteínas17. Mais tarde, adaptamos essa técnica para conseguir um método de dissociação de tecido descrito por Perez-Gonzalez et al18 e um protocolo de centrifugação diferencial subsequente para isolar todo derivado do cérebro EVs16. Nós também demonstrou a utilidade desse método em caracterizando EV proteomes combinando um protocolo sequencial para jusante quantitativa e comparativa espectrometria de massa de proteína vesicular, anteriormente descrita por nosso laboratório19. Este trabalho que paralelo do laboratório da colina, em que EVs foram enriquecidos do córtex frontal do cérebro de20.
Neste estudo, podemos elaborar sobre esta técnica e alargar a aplicação do protocolo recentemente publicado de nosso laboratório ao isolamento de EVs de tumores de pulmão sólido. A nosso conhecimento, este é o primeiro estudo para descrever um protocolo para enriquecer EVs de ex vivo espécimes de tumor. Dado o interesse generalizado em EVs como novos biomarcadores de diagnósticos e seu papel na tumorigênese, esse método provavelmente irá ser valioso para um número crescente de pesquisadores científicos. Do ponto de vista clínica, EVs intersticiais poderiam abrigar grande valor diagnóstico, particularmente em espécimes onde a avaliação histológica é limitada. Nossa esperança é que o método descrito aqui irá fornecer uma base para uma técnica reprodutível a colheita EVs de frescos ou congelados humanas ou animais cirúrgicos espécimes, pavimentando o caminho para o futuro trabalho descobrir os papéis importantes na patogênese da doença estes pequenos vesículas podem jogar.
Protocol
Representative Results
Discussion
Gerou-se interesse muito científico com relação os papéis que pequenos EVs jogar o microambiente do tumor, bem como na função, maturação e desenvolvimento do órgão. Em geral, este estudo fornece um fluxo de trabalho otimizado para a extração de EVs intactas de todo o cérebro ou espécimes do tumor. Enquanto aqui estamos simplesmente demonstrar a aplicabilidade desta técnica para EVs derivado de tumor de pulmão, esse método poderia facilmente ser adaptado para trabalhar em outros tecidos sólidos, proporci…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Os autores Obrigado Dr. Richard Nowakowski e os recursos da Flórida estado Universidade laboratório Animal para fornecer e cuidando de animais utilizados para desenvolver este protocolo, respeitosamente. Agradecemos a Liu Xia, Dr. Rakesh Singh e o Florida estado Universidade translacional Science Laboratory para assistência com o trabalho de espectrometria de massa utilizado para caracterização de vesículas a jusante, bem como a facilidade de FSU biológica ciência Imaging Resource para o uso do microscópio eletrônico de transmissão neste estudo. Finalmente, agradecemos o Dr. Mandip Sachdeva (Florida A & M University) pela doação dos espécimes tumor utilizada no desenvolvimento deste método. Este estudo foi suportado por concessões do departamento de Florida de saúde Ed e Ethel Moore Alzheimer programa de pesquisa de doença atribuído a D.G.M. e J.M.O (6AZ11) e o National Cancer Institute dos National Institutes of Health, sob número de prêmio R01CA204621 atribuído a D.G.M.
Materials
| 0.45 µm filter | VWR | 28145-505 | |
| 12 mL ultracentrifuge tubes | Beckman Coulter | 331372 | |
| 5.5 mL ultracentrifuge tubes | Beckman Coulter | 344057 | |
| anti-Alix antibody | Santa Cruz | sc-7129 | |
| anti-Calnexin antibody | Santa Cruz | sc-11397 | |
| anti-CD63 antibody | Abcam | ab59479 | |
| anti-CD81 antibody | Santa Cruz | sc-9158 | |
| anti-Flotillin 2 antibody | Santa Cruz | sc-25507 | |
| anti-HSC70 antibody | Santa Cruz | sc-7298 | |
| anti-Syntenin-1 antibody | Santa Cruz | sc-100336 | |
| anti-TSG101 antibody | Santa Cruz | sc-7964 | |
| Dounce homogenizer | DWK Life Sciences | 885300-0015 | Loose-fit pestle (clearance of 0.889–0.165 mm) used. |
| EZQ protein quantification kit | ThermoFisher Scientific | R33200 | |
| FA-45-6-30 rotor | Eppendorf | 5820715006 | |
| FEI CM120 Electron Microscope | TSS Microscopy | ||
| goat anti-rabbit IgG (Fab fragment) | Genetex | 27171 | |
| HALT phosphatase inhibitor (100x solution) | ThermoFisher Scientific | 78420 | |
| HALT protease inhibitor (100x solution) | ThermoFisher Scientific | 78438 | |
| Hibernate E medium | ThermoFisher Scientific | A1247601 | |
| MLS-50 swinging-bucket rotor | Beckman Coulter | 367280 | |
| NanoSight LM10 | Malvern | ||
| Optima MAX-XP Benchtop Ultracentrifuge | Beckman Coulter | 393315 | |
| Optima XE-100 ultracentrifuge | Beckman Coulter | A94516 | |
| Optiprep | Sigma | D1556 | 60% iodixanol in sterile water solution |
| Q Exactive HF Mass Spectrometer | ThermoFisher Scientific | ||
| rabbit anti-goat IgG | Genetex | 26741 | |
| rabbit anti-mouse IgG | Genetex | 26728 | |
| Refracto 30PX (refractometer) | Mettler Toledo | 51324650 | |
| S-4-104 rotor | Eppendorf | 5820759003 | |
| SW 41 Ti swinging-bucket Rotor | Beckman Coulter | 333790 | |
| Tabletop 5804R centrifuge | Eppendorf | 22623508 |
Referências
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