The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.

Recommend to Librarian

Automatic Translation

This translation into Hebrew was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages

 JoVE General

בידוד ואפיון של RNA המכיל Exosomes

*, *,

Krefting Research Centre, Department of Internal Medicine, Sahlgrenska Academy, University of Gothenburg

* These authors contributed equally
 

Video Article Chapters

Cite this Article: בידוד ואפיון של RNA המכיל Exosomes

Lässer, C., Eldh, M., Lötvall, J. Isolation and Characterization of RNA-Containing Exosomes. J. Vis. Exp. (59), e3037, doi:10.3791/3037 (2012).

Abstract: בידוד ואפיון של RNA המכיל Exosomes

תחום המחקר exosome הוא המתרחב במהירות, עם גידול דרמטי הפרסומים בשנים האחרונות. בועיות אלו קטנות (3-10 ננומטר) ממוצא endocytic הוצעו הראשון לתפקד כדרך reticulocytes למגר את הקולטן transferrin תוך התבגרות לתוך אריתרוציטים 1, נקראו מאוחר יותר exosomes. Exosomes נוצרות על ידי ניצני פנימה של המנוח endosomes, ייצור גופי multivesicular (MVBs), והן מתפזרות בסביבה על ידי איחוי של MVBs עם קרום הפלזמה 2. מאז הגילוי הראשון של exosomes, מגוון רחב של תאים הוכחו לשחרר אלה שלפוחיות. Exosomes יש גם זוהה נוזלים ביולוגיים, ובהם רוק פלזמה, האף נוזל שטיפה ו חלב 3-6. יתר על כן, הוכח כי התוכן והתפקוד של exosomes תלוי בתא שמקורם ואת התנאים שבהם הם מיוצרים. מגוון פונקציות כבר שדיםtrated עבור exosomes, כגון אינדוקציה של סובלנות נגד 7,8 אלרגן, מיגור של גידולים הוקמה בשנת 9 עכברים, עיכוב והפעלה של תאים הרוצח הטבעי 10-12, קידום התמיינות לתאי T רגולטוריים 13, גירוי של התפשטות תאים T ו - 14 אינדוקציה של תא T אפופטוזיס 15. שנת 2007 הראינו כי exosomes שוחרר מתאי הפיטום מכילים RNA שליח (mRNA) ו microRNA (מירנה), וכי RNA יכול להיות דילג מתא אחד למשנהו באמצעות exosomes. בתוך התאים הנמען, mRNA דילג על ידי exosomes הוצגה להיות מתורגם לחלבון, דבר המצביע על תפקיד הרגולציה של ה-RNA להעביר 16. יתר על כן, אנו הראו גם כי exosomes מתאי צמח תחת סטרס חמצוני יכול לגרום ללחץ נוסף סובלנות נגד בתאים הנמען ובכך להציע הפונקציה הביולוגית של המעבורת exosomal RNA 17. תרבית תאים מדיה ביולוגית שיתוף נוזליםntain תערובת של שלפוחית ​​ולשפוך שברים. באיכות גבוהה בידוד שיטה exosomes, ואחריו אפיון וזיהוי של exosomes ואת התוכן שלהם, לכן חיוני להבחין בין שלפוחית ​​exosomes וחלקיקים אחרים. כאן, אנו מציגים שיטה הבידוד של exosomes ממדיום שני תאים תרבות נוזלי הגוף. שיטה זו מבוססת על בידוד צנטריפוגה חוזרות צעדים סינון, ואחריו צעד ultracentrifugation הסופית שבה exosomes הם pelleted. שיטות חשוב לזהות את exosomes ולאפיין את המורפולוגיה exosomal ואת תכולת החלבון מודגשים, לרבות במיקרוסקופ אלקטרונים, cytometry זרימה כתם המערבי. טיהור של RNA exosomal הכולל מבוסס על כרומטוגרפיה בעמודה ספין התשואה exosomal RNA והפצה גודל מנותח באמצעות Bioanalyzer.

Protocol: בידוד ואפיון של RNA המכיל Exosomes

1. Exosome בידוד

  1. לגדל תאים בינוניים עם סרום exosome חינם. לפיכך, כל סרום נוסף בינוני התרבות התא צריך להיות מדולדל של exosomes ידי ultracentrifugation ב XG 000 120 מעל בלילה 4 מעלות צלזיוס לפני השימוש.
  2. מעבירים את ההשעיה התא צינורות חרוטי.
  3. צנטריפוגה ב XG 300 במשך 10 דקות ב 4 ° C עד גלולה התאים.
  4. מעבירים את supernatant כדי ultracentrifuge צינורות אם לא לגמרי מלא להוסיף PBS.
  5. צנטריפוגה מדגם XG ב 500 16 20 דקות ב 4 ° C כדי להמשיך להסיר תאים ופסולת התא.
  6. סינון supernatant דרך 0.2 מיקרומטר לסנן להסיר חלקיקים גדולים יותר מ -200 ננומטר.
  7. מעבירים את supernatant מסוננות צינורות ultracentrifuge חדשים לאטום את הצינורות לפני ultracentrifuge ב XG 000 120 עבור 70 דקות 4 ° C עד גלולה exosomes.
  8. בטל supernatant.
  9. לקבלת אחזור exosome מרבית, resuspend exosome להעשירעורך גלולה שוב ושוב בנפח קטן (~ 3 x 50 μl) של חיץ הולם. חיץ זה תלוי הניסויים במורד הזרם המתוכנן הבא הבידוד exosome. לדוגמה, חיץ תמוגה משמש חלבון בידוד RNA, PBS משמש במיקרוסקופ אלקטרונים ו cytometry הזרימה ועל תפקודי בינוני מחקרים עשויה להיות מועדפת.

הערה: exosomes יכול גם להיות מבודד נוזלי גוף שונים, כגון פלזמה, באמצעות ההליך זהה עבור מדיה תרבית תאים. עבור נוזלים צמיג ייתכן שיהיה צורך לדלל את המדגם עם PBS לפני צנטריפוגה ואת שלב הסינון. ביחס למהירות צנטריפוגה עבור נקודה 5 לעיל, ניתן להגדיל XG 29 500, ואת ultracentrifugation בנקודה 7 יכול להתארך עד 90 דקות 18.

אם המדגם צריך להיות מטוהרים עוד גלולה exosome ניתן צף על שיפוע סוכרוז exosomes יהיה בעיקר ניתן למצוא את השבר representing צפיפות של 1.13-1.19 גר '/ מ"ל 2.

2. זיהוי Exosome על ידי מיקרוסקופית אלקטרונים

  1. כדי להמשיך לחסל חלבונים מזהם, resuspend exosome מועשר גלולה ב PBS ו ultracentrifuge ב XG 000 120 עבור 70 דקות 4 ° C מחדש גלולה exosomes.
  2. קחו aliquot קטן של המדגם עבור בידוד החלבון ומדידה החלבון הכולל. ודא כי רק חלק קטן מתוך המדגם הוא lysed ומשמש למדידת חלבון ולשמור את exosomes שלם, לפתור PBS, נפרד על הקרח או -80 ° C עבור ניסויים נוספים.
  3. המקום טיפה, כ -10 מיקרוגרם של חלבון exosomal של exosomes שלם resuspended ב-PBS, על Parafilm. ואז, עם מלקחיים, בעדינות עמדה פחמן מצופה ניקל formvar רשת על גבי כל טיפה של 30-60 דקות. להבטיח את הרשת ממוקם בצד ציפוי מול ירידה המכיל exosomes.
  4. מניחים שלוש טיפות, כל 30 μl, של PBS על tהוא Parafilm ולשטוף את הרשת על ידי ברצף מיצוב הרשת על גבי טיפות של PBS, ולהשתמש בנייר סופג בין. השתמש בנייר סופג בעדינות רק על ידי מחזיק אותו צמוד אל הצד של הרשת, מבלי ליצור קשר עם השטח מצופה.
  5. תקן את המדגם על ידי הפקדת ירידה של 2% על paraformaldehyde Parafilm והמקום רשת על גבי ירידה במשך 10 דקות.
  6. חזור על השלב כביסה בנקודה 4, לפני immunostaining עם נוגדן המתאים. נוגדנים הנמצאים בשימוש נפוץ, אנטי CD63 ואנטי MHC Class II. מיקרוסקופ אלקטרונים יכול גם להתבצע ללא immunostaining כמו exosomes ניתן לזהות רק על סמך גודל ומורפולוגיה. עם זאת, אנו ממליצים להעריך את גודל, מורפולוגיה ואת הנוכחות של חלבון קרום עבור אימות חותכת יותר.
  7. מעבירים את רשת לירידה של 30 μl הנוגדן העיקרי של בחירה דגירה במשך 40 דקות. שטפי ידי חזרה לנקודת 4, אבל להשתמש בסרום שור 0.1% אלבומין PBS במקום PBS לבד.
  8. חזור על נקודה 7, אבל עם הנוגדן ננומטר זהב 10 משנית שכותרתו ולשטוף עם PBS לבד.
  9. פוסט לתקן את המדגם על ידי הוספת ירידה של 2.5% ל glutaraldehyde Parafilm ועל דגירה את הרשת על גבי ירידה במשך 10 דקות. חזור על לשטוף בנקודה 4, אבל להשתמש five טיפות של מים deionized במקום שלוש טיפות של PBS.
  10. ניגודיות המדגם על ידי הוספת ירידה של אצטט uranyl 2% Parafilm ועל דגירה את הרשת על גבי ירידה במשך 15 דקות.
  11. הטמע את המדגם על ידי הוספת ירידה של מתיל תאית 0.13% ו אצטט uranyl 0.4% ל Parafilm ועל דגירה את הרשת על גבי ירידה במשך 10 דקות.
  12. הסרת נוזל עודף ידי בעדינות בעזרת נייר סופג, לפני מיצוב הרשת על הנייר עם הצד המצופה כלפי מעלה ולתת לו להתייבש באוויר במשך 5 דקות.
  13. בדוק את ההכנות עם מיקרוסקופ אלקטרוני או לאחסן את רשתות בתיבת רשת לעבודה בעתיד.

3.אפיון Exosome על ידי זרימת cytometry

כפי exosomes הם קטנים מדי כדי להיות מזוהים על ידי ציוד cytometry זרימת הנוכחי, יש צורך קודם כל לאגד את exosomes כדי חרוזים מצופים נוגדן (איור 1). חרוזים אלה יכולים לרכוש כמוצר מוכנות או עשה במעבדה עם הנוגדן של בחירה. בהתאם למקור הסלולר exosomal, נוגדנים שונים יכולים להיות מצמידים את החרוזים שיכולה להיות בעלי אופי מגנטי או לטקס. בשלב זה אנו משתמשים אנטי MHC Class II או אנטי CD63 חרוזים מצופים בניתוח זה.

  1. לשימוש של חרוזים "תוצרת בית" נוגדן מצופה, אנו משתמשים 4 חרוזים מצופים גומי מיקרומטר נוגדן נגד CD63. שטפי 25 μl 4 לטקס מיקרומטר חרוזים (30 x 10 6 חרוזים) פעמיים 100 μl MES חיץ, 3 000 XG במשך 15-20 דקות ו redissolve את הכדור בתוך חיץ 100 μl MES. מכינים את תערובת נוגדן המכיל נפח שווה של הנוגדן 12.5 מיקרוגרם עם נפח זהה של חיץ MES. מוסיפים אתחרוזים לתערובת נוגדנים ואת דגירה תחת תסיסה במשך הלילה בטמפרטורת החדר. שוטפים את הנוגדנים חרוזים מצופים שלוש פעמים עם PBS (3 000 XG 20 דקות) ו לפזר את גלולה ב 100 μl של חיץ אחסון (עם ריכוז סופי של 300 000 חרוזים / μl).
  2. עבור כל דגימה (כל נוגדן), להמשיך עם נפח שווה מינימום של 30 מיקרוגרם של חלבון exosomal (של exosomes שלם לפתור PBS) לכל 100 ~ 000 חרוזים מצופים נוגדן.
  3. דגירה exosomes וחרוזים, בנפח כולל של 300 μl PBS, מעל בלילה 4 מעלות צלזיוס מתחת תנועה עדינה.
  4. חסום על ידי הוספת 300 μl של 200 mM גליצין ו דגירה במשך 30 דקות.
  5. שטפו את exosome-חרוז מתחמי פעמיים חיץ לשטוף (נסיוב 1-3% ב PBS), 600 XG במשך 10 דקות.
  6. דגירה exosome-חרוז קומפלקסים עם נוגדנים IgG 50 μl בשעה 4 ° C. שטפו את exosome-חרוז מתחמי פעמיים חיץ לשטוף כמתואר בשלב 5.
  7. הוסף 90 μl חיץ לשטוף ו 10 μlנוגדן הבחירה (רצוי אנטי CD9, אנטי CD63 או אנטי CD81) על exosome-חרוז תסביכים דגירה במשך 40 דקות תחת תנועה עדינה. שטפו את exosome-חרוז מתחמי פעמיים במאגר לשטוף כמתואר בשלב 5.
  8. הוסף 300 μl חיץ לשטוף ולרכוש נתונים באמצעות cytometry הזרימה.

כפי שנאמר לעיל, חרוזים שונים ניתן להשתמש, כגון חרוזים לטקס כמתואר בפרוטוקול או חרוזים מגנטיים. אם חרוזים מגנטיים משמשים במקום זאת, יש לציין, כי הפרוטוקול שונה במקצת. צעד חסימה (נקודה 4) אין צורך לשטוף את מבוצע על ידי הנחת צינור לעמוד מגנטי במקום צנטריפוגה.

מאגר האחסון המשמש את החרוזים "תוצרת בית" נוגדן מצופים, המכילים 0.1% גליצין ונתרן 0.1% azid ב-PBS, עם pH של 7.2.

חשוב לציין, הקפד להשתמש בסרום מדולדל exosome עבור החיץ cytometry לשטוף לזרום (1-3% בסרום PBS), כדי למנועexosomes בסרום לזהם את הניתוח.

הערה: בעת ביצוע אפיון exosome באמצעות נוגדנים בשילוב חרוזים חשוב להכיר בכך שזה רק subpopulation ספציפי, ספציפי עבור נוגדן המשמש, כי הוא מבודד מאופיין.

4. איתור Exosome על ידי המערב כתם

כתם המערבי היא שיטה מבוססת היטב ואנחנו לא אכנס לפרטים לגבי השיטה עצמה, אלא להתמקד בחשיבות של בידוד חלבון מתאים לפני כתם המערבי נוגדנים שונים בשימוש.

  1. ממיסים את גלולה exosome במאגר חלבון תמוגה הבחירה pipetting ביסודיות, ואחריו מערבולת-ערבוב. כדי להמשיך lyse exosomes, sonicate המדגם באמבט מים 3 x 5 דקות עם מערבולת, ערבוב בין. לבסוף צנטריפוגות מדגם, 13 000 XG במשך 5 דקות בטמפרטורת החדר, ולהעביר את supernatant לצינור Eppendorf חדש.
  2. Measuמחדש את החלבון הכולל לפי שיטה של ​​בחירה לטעון 20-50 מיקרוגרם חלבון לכל טוב.
  3. הפרד ולהעביר את החלבונים על ידי אלקטרופורזה בג'ל electroblotting.
  4. חסום לשטוף את הממברנה לפני ביצוע immunostaining נגד חלבונים מועשר exosomes.
  5. זיהוי חלבונים ספציפיים על ידי מערכת chemiluminescence הדמיה דיגיטלית ותוכנה ניתוח.

כאשר אין סמנים ספציפיים exosome, חלבונים, כי הם מועשרים ב exosomes, מכל המקורות סלולריים שונים, משמשים בדרך כלל לאיתור exosome. אלה הם חלבונים כגון tetraspanins (למשל CD9, CD63 ו CD81), חלבון cytoskeleton קשור (למשל ezrin) וחלבונים המעורבים multivesicular biogenesis (למשל Tsg101 ואליקס). חלבונים אחרים שהם גם מזוהה בדרך כלל הם exosomes Flotillin, Hsc70 וחלבונים שונים וכו 'ראב עם זאת, ישנם גם חלבונים ספציפיים התא נמצא exosomes כגון A33 (בתאי אפיתל במעי), CD3(ותאי T) ו - MHC Class II (תאים המציגים אנטיגן). לכן, תלוי איזה סוג של תא exosomes משתחררים סמנים לגילוי עשוי להשתנות.

כמו תאים אחרים של התא גם יכול לייצר שלפוחיות, מומלץ נוסף כדי לקבוע את נוכחותם של חלבונים אלו תאים כגון reticulum endoplasmic (למשל calnexin ו Grp78) ואת מנגנוני Golgi (למשל GM130). לפיכך, חוסר חלבונים אלה עולה לא מעט או זיהום של שלפוחית ​​של תאים אחרים במדגם למד.

5. בידוד של RNA ו-RNA exosomal ניתוח

  1. ממיסים את גלולה exosome במאגר תמוגה RNA של בחירה לבצע מיצוי רנ"א. ערכות שונות RNA בידוד ניתן להשתמש בהתאם הניסויים במורד הזרם, אבל שיטות הטור מבוסס מספק דוגמאות עם ספקטרום רחב יותר של רנ"א. כרגע אנחנו משתמשים miRCURY ערכת בידוד RNA על ידי Exiqon, אבל ערכות אחרים עשויים להיות מתאימים בהתאם scהשאלה ientific בהישג יד.
  2. בעת ביצוע בידוד RNA חשוב לעבוד בסביבה RNase חופשי. לכן השימוש חומצות גרעין nuclease חינם טיפים פיפטה ולנגב הן הספסל וציוד ללא מזהמים RNases.
  3. עבור בידוד RNA, באמצעות miRCURY ערכת בידוד RNA, לפזר את גלולה exosome ב 350 μl של פתרון תמוגה ולבצע מערבולת, ערבוב למשך 15 שניות.
  4. הוסף 200 μl של אתנול 95% ו-מערבולת ערבוב למשך 10 שניות.
  5. המקום עמודה צינור איסוף והעברת exosomes lysed לעמודה ו צנטריפוגות 1 דקות ב 14 x 000 גרם
  6. לשטוף שלוש פעמים על ידי הוספת 400 μl של פתרון לשטוף לעמודה המכיל את הרנ"א ואת exosomal צנטריפוגות במשך דקה 1 ב 14 x 000 גרם
  7. צנטריפוגה העמודה למשך 2 דקות ב 14 000 XG לוודא כי הטור יבש במקום טור יבש בצינור Eppendorf RNase חינם.
  8. הוסף 50 μl הצפת elution לעמודה ו צנטריפוגות עבור 2 דקות XG 200, ואחריו דקה 1 ב 14 x 000 גרם
  9. המשך עם RNA בודד או לאחסן אותו -80 ° C.

לאיתור וניתוח של RNA חילוץ exosomal מוחלט, להשתמש 2100 Agilent Bioanalyzer עם Nano 6000 RNA או RNA קיט פיקו 6000. ניתוח הממצאים מראה את התשואה exosomal RNA והפצה גודל.

6. נציג תוצאות

Exosomes הם קטנים מדי כדי להיות מזוהים על ידי שיטות cytometry זמין הזרימה, מחוברים ולכן נוגדן מצופים חרוזים בטרם נותחו (איור 1). כפי exosome-חרוז מתחמי יכול לצבור את cytometry זרימת העלילה יכולה להכיל פיזור של אוכלוסיות שונות, חרוזים יחיד כפול, משולש (איור 2A). החץ מצביע על חרוזים יחיד כי הם ניתחו יותר. CD63 חיובי האוכלוסייה אחד חרוז exosome לעומת שליטה אלוטיפ שלה מוצג איור 2B.

e_content "> בשל גודלו הקטן של exosomes, הם יכולים רק להיות דמיינו ישירות עם מיקרוסקופ אלקטרונים, ולא על ידי מיקרוסקופ אור. מאפיינים מורפולוגיים אופייניים של exosomes מעוצבים סביב 30-100 ננומטר שלפוחית ​​בגודל הממברנה. איור 3 ב, מיקרוסקופית אלקטרונים הצילומים מראים exosomes immunostained (A) עם נוגדן זהב שכותרתו עבור CD63 (מסומן בחץ) ולא immunostained exosomes (B).

כדי לקבוע כי הם אכן מבודד שלפוחית ​​exosomes ולהמשיך לאפיין את החלבונים exosomal, כתם המערבי הוא נפוץ. איור 4 מראה היעדר calnexin, סמן reticulum endoplasmic. זה מצביע על זיהום קטן של שלפוחית ​​מ reticulum endoplasmic. יתר על כן, איור 4 מראה את הנוכחות של CD81 ב exosomes, המהווה tetraspanin מועשר בדרך כלל exosomes.

נייד RNA מכילים בעיקרs-RNA ריבוזומלי (rRNA), כפי שניתן לראות שני שיאים בולטים של 18S ו -28 יחידות משנה rRNA בניתוח Bioanalyzer (איור 5A). עם זאת, RNA exosomal נבדלים הפרופיל שלהם כפי exosomes חוסר שתי פסגות rRNA (18S ו -28) והם מועשר ב-RNA קצר כמו mRNA ו מירנה (איור 5 ב).

איור 1
באיור 1. בשל גודלו הקטן של exosomes (3-10 ננומטר), לא ניתן להבחין בין רעש רקע כאשר ניתח עם cytometry הזרימה. לכן, יש צורך לצרף אותם חרוזים מצופים נוגדנים לפני exosomes מנותחות, אשר לאחר מכן ניתן דמיינו ידי הלייזר.

איור 2
באיור 2. Exosome-חרוזים מורכבים יכול לצבור עם חרוזים כפולים ומשולשים אחד את השני ויוצרים (A). החץ הוא מפגין את אחד חרוז-exo חלק מהאוכלוסייה אשר מגודרת ומשמש לניתוח נוסף. אוכלוסייה זו יושוו ישירות לשלוט אלוטיפ (מלא אפור שיא) כדי לקבוע נוכחות של מולקולות בממברנה של exosomes. Exosomes CD63 חיובי (שיא לפתוח שחור) מוצגים בתרשים ב.

איור 3
באיור 3. Micrographs אלקטרונים של exosomes עם מורפולוגיה גודל טיפוסי (40-80 ננומטר) (A ו-B). החץ מצביע על דמות חלקיק הזהב של נוגדן המשני, כדי לוודא exosome זה יש CD63 על פני הקרום שלו.

איור 4
איור 4. תוצאות המערבי כתם מראה היעדר calnexin reticulum endoplasmic חלבון אבל נוכחות של חלבון מועשר בדרך כלל exosomes, tetraspanin CD81.

ve_content "> איור 5
איור 5. Bioanalyzer התוצאות מראה נוכחות RNA בתאים (א) ו exosomes (B). חצים מציין את 18S ו -28 יחידות משנה rRNA להציג בתאים. כפי exosomal RNA מכילים RNA גברי קטן rRNA או לא מעט מזוהה exosomes.

Discussion: בידוד ואפיון של RNA המכיל Exosomes

כאשר לומדים את תוכן מולקולרית ו / או פונקציה של exosomes, חשוב להשתמש באיכות גבוהה בידוד שיטה המספק תשואה המתאים את מידת הנמוך ביותר האפשרי של זיהום. המתודולוגיה המתוארת במאמר זה היא גישה מבוססת היטב לבידוד exosomes וללמוד תוכן RNA שלהם פונקציה ביולוגית. יתר על כן, החשיבות של אפיון של exosomes מבודד, על ידי שילוב של שיטות שונות, כולל מיקרוסקופ אלקטרונים, cytometry זרימה, ואת כתם המערבי, הוא הדגיש.

כאשר בידוד exosomes, צנטריפוגה בשלב הראשון (300 XG) משמש גלולה תאים שעלולים להיות נוכח ההשעיה תא או נוזל ביולוגי למד. צנטריפוגה השני 16 500 XG צריך להיות חזק מספיק כדי גלולה תאים מתים, פסולת גדולים, גופים אפופטוטיים, אברונים אחרים. לאחר צנטריפוגה זה, פרוטוקולים מסוימים כוללים צעד ננו סינון, אבל כמה Investigators יש נשלל על שלב זה. עם זאת, אנו מדגישים את החשיבות של שברי בביעור ועל שלפוחית ​​גדול יותר מאשר 200 ננומטר, ולכן ממליצים כולל בשלב הסינון. אם בידוד מחמירים יותר יש צורך מסננים 100 ננומטר ניתן להשתמש, אבל שים לב כי אם נוזלי צמיג משמשים, מסננים אלה יכולים בקלות להיות חסום חומר exosomal אבוד. כמו כן, סינון 100 ננומטר עשוי להשפיע על המורפולוגיה של exosomes יתר על כן, אם exosomes הם בקנה מידה גדול יותר הם עלולים ללכת לאיבוד. לפיכך, 200 ננומטר מסננים נראה מתאים בידוד exosome. לאחר סינון, ultracentrifugation המנדט ב XG 120,000 משמש גלולה exosomes. Exosomes ניתן לכבס נוסף עם PBS, חייב חרוזים מצופים נוגדן ורחץ, או דגש על צבע סוכרוז להסיר חלבונים זיהום. עם זאת, זה יכול להיות תהליך מאוד משאב רב אנו טוענים כי לא יהיה צורך בכך, במיוחד אם היקף המדגם המוצא היא קטנה ו / או תוכן o-RNAf exosomes הוא נמוך, כמו צעדים נוספים באופן משמעותי להקטין את חומר נוסף. עם זאת, שוב, אופיו של שלפוחית ​​מבודד צריך להיות מוכח על ידי נוכחות והיעדרות של חלבונים מסוימים.

עד כה, סמן לא חלבון ייחודי לחלוטין exosomes זוהתה כדי לוודא כי המדגם מכיל exosomes ולא שום דבר אחר. כתוצאה מכך, שילוב של שיטות נדרשים לאפיין את exosomes, כולל קביעת גודל ומורפולוגיה של exosomes על ידי מיקרוסקופית אלקטרונים. כמו כן, טוהר המדגם ניתן לקבוע באמצעות מיקרוסקופ אלקטרונים, כמו שיטה זו יכולה לספק סקירה של רמת הזיהום של המדגם, למשל עם שלפוחיות גדולות יותר, כגון microparticles, גופים אפופטוטיים או פסולת התא. יתר על כן, התוכן של חלבון exosomes ניתן לקבוע על ידי cytometry זרימה כתם המערבי, ואת השילוב של שני אלה התוצאות שיטות ניתוח של הממברנה הן קשורות (למשל, CD63 וCD81) ו הפנימו חלבונים (למשל Tsg101 ואליקס) של exosomes. זיהוי של חלבונים מועשר exosomes, כגון CD63, Tsg101 ואליקס, והעדר של חלבונים, כגון חלבון endoplasmic reticulum calnexin, אינדיקציה כי exosome מועשר גלולה אכן exosomes ולא שלפוחית ​​לזהם מתוך תאים אחרים של התא.

הפרופיל של RNA כי הוא זוהה exosomes הוא שונה במהותו לזה של RNA נמצא בתאים שלמים. לפיכך, RNA exosomal ונותחו על ידי Bioanalyzer או ג'ל מבוססי RNA גישות ניתוח חוסר שתי פסגות של 18S rRNA ו -28 יחידות משנה, אשר הבולטים בניתוח של רנ"א הסלולר. לפיכך, אנו טוענים כי גילוי של כל כמויות משמעותיות של rRNA במדגם מצביעה על כך RNA הכולל חילוץ הוא לא מוצא exosomal לבד, ולכן כי שיטת הבידוד צריך להיות שיפור איכות מובטחת.

Disclosures: בידוד ואפיון של RNA המכיל Exosomes

JL היא הבעלים במשותף של פטנט הקשור לניצול exosomes כמו וקטורים להעברת RNA לתאים.

Acknowledgements: בידוד ואפיון של RNA המכיל Exosomes

מחקר זה מומן על ידי המועצה למחקר השוודי (K2008-57X-20 676-01-3).

Materials: בידוד ואפיון של RNA המכיל Exosomes

Name Company Catalog Number Comments
Optima L-90K Ultracentrifuge Beckman Coulter Inc. 65670
Quick-seal ultracentrifuge tubes Beckman Coulter Inc. Depending on the rotor used different tubes are needed. Ti70 (342414), Ti45 (345776)
Quick-Seal Cordless Tube Topper kit Beckman Coulter Inc. 358312
Filtropur Syringe Filter, 0.20m Sarstedt Ltd 83.1826.001 For viscose fluids and/or large volumes, a Vacuum filtration system, 0.2 μm, from VWR International can be used instead (514-0600).
Formvar/carbon coated nickel grids Ted Pella, Inc. 1GN200
Mouse-anti-human CD63 BD Biosciences 556019 Final conc: 0.05μg/μl
Isotype control; IgG1κ (MOPC 21) Sigma-Aldrich M9269 Final conc: 0.05μg/μl
Anti-Mouse IgG Gold Conjugate, 10 nm Sigma-Aldrich G7777 Final conc: 1%
LEO 912AB Omega Electron microscope Carl Zeiss, Inc. Or equivalent equipment.
4m aldehyd/sulphate latex beads Interfacial Dynamics 12-4000
Antibody for coating of the latex beads For example anti-CD63 from BD Bioscience (556019)
Intelli-Mixer RM-2L ELMI Or equivalent equipment.
IgG from human serum Sigma-Aldrich I4506
Antibodies for detection BD Biosciences For example: PE anti-CD63 (556020)PE anti-CD9 (555372)PE anti-CD81 (555676) Isotype control (555749)
BD FACSAria BD Biosciences
Transsonic T 490 DH ELMA Or equivalent equipment.
miRCURY RNA Isolation Kit Exiqon A/S 300110
Agilent 2100 Bioanalyzer Agilent Technologies G2939A

References: בידוד ואפיון של RNA המכיל Exosomes

  1. Pan, B.-T. & Johnstone, R.M. Fate of the transferrin receptor during maturation of sheep reticulocytes in vitro: Selective externalization of the receptor. Cell. 33, 967-978 (1983).
  2. Chaput, N. & Thery, C. Exosomes: immune properties and potential clinical implementations. Semin. Immunopathol. doi:10.1007/s00281-010-0233-9 [doi] (2010).
  3. Lässer, C., et al. RNA-containing exosomes in human nasal secretions. Am. J. Rhinol. Allergy. 25, 89-93 (2011).
  4. Caby, M.-P., Lankar, D., Vincendeau-Scherrer, C., Raposo, G., & Bonnerot. C. Exosomal-like vesicles are present in human blood plasma. Int. Immunol. 17, 879-887 (2005).
  5. Palanisamy, V., et al. Nanostructural and Transcriptomic Analyses of Human Saliva Derived Exosomes. PLoS ONE. 5, e8577 (2010).
  6. Admyre, C., et al. Exosomes with Immune Modulatory Features Are Present in Human Breast Milk. J. Immunol. 179, 1969-1978 (2007).
  7. Almqvist, N., Lönnqvist, A., Hultkrantz, S., Rask, C., & Telemo, E. Serum-derived exosomes from antigen-fed mice prevent allergic sensitization in a model of allergic asthma. Immunology. 125, 21-27 (2008).
  8. Prado, N., et al. Exosomes from Bronchoalveolar Fluid of Tolerized Mice Prevent Allergic Reaction. J. Immunol. 181, 1519-1525 (2008).
  9. Zitvogel, L., et al. Eradication of established murine tumors using a novel cell-free vaccine: dendritic cell-derived exosomes. Nature. Medicine. 4, 594-600 (1998).
  10. Ashiru, O., et al. Natural Killer Cell Cytotoxicity Is Suppressed by Exposure to the Human NKG2D Ligand MICA*008 That Is Shed by Tumor Cells in Exosomes. Cancer. Research. 70, 481-489 (2010).
  11. Liu, C., et al. Murine Mammary Carcinoma Exosomes Promote Tumor Growth by Suppression of NK Cell Function. The Journal of Immunology. 176, 1375-1385 (2006).
  12. Viaud, S., et al. Dendritic Cell-Derived Exosomes Promote Natural Killer Cell Activation and Proliferation: A Role for NKG2D Ligands and IL-15Rα. PLoS ONE. 4, e4942 (2009).
  13. Szajnik, M., Czystowska, M., Szczepanski, M.J., Mandapathil, M., & Whiteside, T.L. Tumor-Derived Microvesicles Induce, Expand and Up-Regulate Biological Activities of Human Regulatory T Cells (Treg). PLoS ONE. 5, e11469 (2010).
  14. Raposo, G., et al. B lymphocytes secrete antigen-presenting vesicles. J. Exp. Med. 183, 1161-1172 (1996).
  15. Abusamra, A.J., et al. Tumor exosomes expressing Fas ligand mediate CD8+ T-cell apoptosis. Blood Cells, Molecules, and Diseases. 35, 169-173 (2005).
  16. Valadi, H., et al. Exosome-mediated transfer of mRNAs and microRNAs is a novel mechanism of genetic exchange between cells. Nat. Cell Biol. 9, 654-659 (2007).
  17. Eldh, M., et al. Exosomes communicate protective messages during oxidative stress; possible role of exosomal shuttle RNA. PLoS One. 5, e15353 (2010).
  18. Lässer, C., et al. Human saliva, plasma and breast milk exosomes contain RNA: uptake by macrophages. J. Transl. Med. 9, 9 (2011).

Ask the Author: בידוד ואפיון של RNA המכיל Exosomes

12 Comments

Congratulation for the video is very interesting. I have some questions concerning this matter.
Which cells did you use?
Do you usually see the exosome pellet well?
I'm trying to isolate the exosomes from 293 cells with poor results. Do you know if there are a good cell model for exosome isolation?

Thank you

1

Reply

Posted by: Gianluigi PirontiMarch 14, 2012, 11:19 AM

Thank you.
We used HMC-1 cells, which are a human mast cell line - but we have also used other cell lines and body fluids to isolate exosomes from in our lab.
The size of the pellet usually depends on the producing cell, so sometimes we can see a small pellet and sometimes we do not see a pellet at all.
If you mean HEK293 cells, I have no experience of working with them, but there are a couple of publication on those cells and exosomes, so they should produce exosomes, but maybe you can have a look on these papers to make sure you are culturing the cells under the same conditions.
Good luck with your experiments and do not hesitate to email us if you have any problems.

1.1

Reply

Posted by: Cecilia LässerMarch 17, 2012, 2:25 PM

Thank you very much for the great protocol. Can you estimate how many cells you used to get enough exosomes for the RNA isolation?

2

Reply

Posted by: Marina BechtleApril 10, 2012, 11:10 AM

We are usually start with 0.5 million cells per ml (50-100 ml) and leave them for 3-4 days before we isolate exosomes. The cells are then usually at the conc of 1.0-1.8 million cells per ml. However I know that this is very different form cells to cells, so for another cell line you might need less or more.
Good luck with your experiments!

2.1

Reply

Posted by: Cecilia L.June 12, 2012, 10:02 AM

Hello,
I was curious as to what quantity of RNA you typically get with 1.0-1.8 million cells per ml.
Thanks

2.1.1

Reply

Posted by: Steven P.June 19, 2012, 3:29 PM

Hi Steven,
It is hard for me to answer that question as we get different amount from different cells. It is very much depending on the cell type.
But I would say that 1.0-1.8 million cells per ml are typical what we have when we isolate exosomes, and then we use 50-300 ml depending on the cell type.
I hope this helps.

2.1.1.1

Reply

Posted by: Cecilia L.September 18, 2012, 4:16 AM

Thank you for your perfect video and protocols. I am wondering is it necessary to use RNase before RNA isolation for removing outside exosome RNA? Thank you!

3

Reply

Posted by: LINLI L.June 11, 2012, 4:57 AM

Thank you Linli,
No I wouldn’t say it is necessary. I think it is quite established that most of the RNA is on the inside of the exosomes. But maybe you can do that experiment once to make sure that that is true for your exosomes as well and then continue without for the rest of the experiments.
Good luck with the experiments.

3.1

Reply

Posted by: Cecilia L.September 18, 2012, 5:42 AM

Hi,

Great video! Congratulations.
I'm working on CCL-210 cell line (human lung fibroblast) and we have succesfully isolated microparticles (100-1000 nm) in the past. However, I now want to proceed with exosome isolation. We usually feed our cells on 10% Fetal Bovine Serum Media solution until 80% confluence, however before exosome isolation we would starve them on MEM only for 24h and then stimulate them with cytokines in 1% Bovine serum albumin/PBS in MEM for 24h (both solutions are exosome-free). Do you think we should still ultracentrifuge the growth media on 100,000xG prior to growing the cells to avoid exosome " contamination"?
Thank you for your reply.

4

Reply

Posted by: AnonymousAugust 10, 2012, 12:41 PM


Thank you!
If I understand you correctly you culture your cells in medium with FBS and then you wash them before you culture them in medium without FBS? If that is the case I guess that would be alright. But if any medium+FBS is left when the starvation starts, then the FBS exosomes can contaminate. As we do not starve our cells, but always have FBS in the medium, we have as a standard to always ultracentrifuge the FBS over night.
I hope this answer your question.
Good luck with the exosome experiments.

4.1

Reply

Posted by: Cecilia L.September 18, 2012, 4:29 AM

Congratulation for the video is very interesting. I have some questions concerning this matter.
We extracted protein from exosomes in a different way. We resuspend the exosomein a small volume (~3 x 50 μl) of PBS. Then we added loading buffer to the suspension,and boiled for 5 minutes. Finally centrifuged the sample, 12 000 x g for 5minutes at 4 ℃,and transfered the supernatant to a new eppendorf tube. We chose TSG101 as a exsomes marker, but the result was not good, we could't see the protein bands. Is there something wrong with my method? Thank you!

5

Reply

Posted by: jin x.September 11, 2012, 4:11 AM

Hi,
I haven’t tried the protocol you are using, but it could be that the PBS and boiling is not sufficient enough to properly lyse the exosomes. Is it SDS in the loading buffer? My suggestion is to try a slightly stronger method for lysing the exosomes. Also to check that the TSG101 antibody is working with another sample, such as cells.
Good luck with the experiment!

5.1

Reply

Posted by: Cecilia L.September 18, 2012, 4:11 AM

Hi Jin,
Furthermore, maybe the boiling is destroying your proteins. Is this your normal Western blot protocol? We usually heat the sample to 70-95°C before loading it on the gel, but never so it boils.

5.1.1

Reply

Posted by: Cecilia L.September 18, 2012, 4:20 AM

Thank you for your reply!
We often heat the sample to 95°C for 10 minutes or 100°C for 5minutes. And the loading buffer we used contains
SDS. I have used the lysis buffer for protein, but we still could't see the protein bands. Do the exosomes extracted from different cells express TSG101 definitely? As I know, TSG101 is related to the synthesis of MVB. Did I choose the wrong marker?
Thank you !

8

Reply

Posted by: jin x.September 20, 2012, 5:33 AM

Hi Jin,
TSG101 is suppose to be a good exosomal marker, but maybe the concentration is low in your particular exosomes. Maybe you can try with anti-CD63 also as this has worked for many people. Which TSG101 antibody did you use?

Best regards
Cecilia

8.1

Reply

Posted by: Cecilia L.October 22, 2012, 7:17 AM

Thanks for the perfect Video and protocol. We successfully isolated exsosome which can be observed using EM. I just need to make sure whether the CD81 antibody you used is PE anti-CD81 (555676) or not. Is the antibody also good for immunogold labeling?
Thank you

9

Reply

Posted by: TICHUN C.October 5, 2012, 2:01 PM

Hi Tichun,
I’m glad to hear that you have successfully isolated exosomes. The CD81 antibody used in here is PE-labeled and we have only used it for flow cytometry and not for EM so I do not know if it will work with the immunogold labeling.
Best regards
Cecilia

9.1

Reply

Posted by: Cecilia L.October 22, 2012, 7:11 AM

Good Afternoon,

Thank you for posting your video on exosome isolation and characterization - it is very informative and well made!

I was hoping you might have a suggestion regarding the following:

We would like to use our exosome pellet for RNA isolation, however, we are using reusable polycarbonate ultracentrifugation tubes which cannot withstand Trizol for the resuspension (step 9 of "Exosome Isolation").

Have you had luck with resuspending your exosome pellet in PBS and then re-pelleting in a microcentrifuge? In your experience, is it possible to pellet exosomes outside of ultracentrifugation?

Thank you for any insight you can share.

All my best,
Vanessa

10

Reply

Posted by: Vanessa A.October 30, 2012, 6:26 PM

Hi Vanessa,
We have no experience with isolating exosomes with anything but by the use of ultracentrifugation, but we have dissolved exosomes in a small volume of PBS or water and then transfer that solution into Trizol or Exiqon lysis buffer. However use as small volume as possible so you do not dilute the lysis buffer too much. In Eldh at al Mol Immunol. 2012 Apr;50(4):278-86, the exosomes were dissolved in water and could then be used for several different RNA kits.
Good luck with the experiments
Best regards
Cecilia

10.1

Reply

Posted by: Cecilia L.November 14, 2012, 1:59 PM

Hi!

Thank you for your informative video! I would like to inquire with regards to the volume of fluid sample in which the exosomes were isolated from . In my case, I would need to isolate exosomes from less than 1ml of serum, do you advise to follow according to the parameters stated in your protocol or should I change the parameters for the ultracentrifugation for e.g. the speed and duration?

Regards
Siew Peng

11

Reply

Posted by: Tay S.December 20, 2012, 2:06 AM

Hi!

Thank you for your informative video! I would like to inquire with regards to the volume of fluid sample in which the exosomes were isolated from . In my case, I would need to isolate exosomes from less than 1ml of serum, do you advise to follow according to the parameters stated in your protocol or should I change the parameters for the ultracentrifugation for e.g. the speed and duration?

Regards
Siew Peng

12

Reply

Posted by: Tay S.December 20, 2012, 2:07 AM

Dear Siew Peng,
Usually we use much larger volumes of starting material. How much depends on which body fluid we are using or how much exosomes the cell line used are producing. I have never worked with just 1 ml, so I am afraid I do not have any good advice or suggestion. There is a group on Facebook called ISEV International society of extracellular vesicles. Maybe you can post your question there.
Good luck with the experiments!
Best regards
Cecilia

12.1

Reply

Posted by: Cecilia L.January 15, 2013, 5:01 AM

Dear Prof. Lötvall,
Very thank you for your sharing!
According to the Exocarta database, endoplasmic reticulum protein calnexin was identified in exosomes in two researches. Also, another calcium binding chaperones, calreticulin was identified in the exosomes I isolated.
Unfortunately, I just want to use this protein as a negative control of my exosomes and there is also a study shown that calreticulin is exist in exosomes.
So, do you think there is a common negative markers of exosomes ?
Looking forward your reply!



13

Reply

Posted by: Jinheng W.February 22, 2013, 4:28 PM

Hi
Your videos is very helpful. I have a question regarding exosome isolation.
I am using calu3 cell line (airway epithelial cell line) and I am treating the cells with a cytokine to look at the levels of protein of my interest by WB. In my previous experiments, I culture the cells until they reach confluecy in a 10 cm dish and treated with cytokine for 4 hrs and I saw an increase in the protein of my interest in whole cell extracts.
Right now I am trying to examine the same in exosomes. Again here I culture the cells in a 10 cm dish until they reach confluency, wash them with PBS and incubate with cytokine containing exosome free media for 4 hrs. I was wondering if this 4 hr time frame enough for me to get enough exosomes for my protein to be detected in the WB?

15

Reply

Posted by: Poornima k.March 6, 2013, 5:15 PM

4h seems to be a short time-frame to capture new release of exosomes. You have to remember that what you capture during the isolation is a steady state of exosomes in the supernatant, as a sum of release and concomitant uptake. Importantly, also a lot of material is certainly lost during the isolation procedures. For really good input, please join the International Society for Extracellular Vesicles ( http://www.isevmeeting.org) in April in Boston. There you will have plenty of time for interactions with those that have worked in this field over years, and all the obstacles they have incurred. Also, there is a facebook page that is very interactive. Good luck with your experiments.

15.1

Reply

Posted by: Jan L.March 6, 2013, 5:23 PM

Post a Question / Comment / Request

You must be signed in to post a comment. Please or create an account.

Waiting
simple hit counter