The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Hebrew was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
Lässer, C., Eldh, M., Lötvall, J. Isolation and Characterization of RNA-Containing Exosomes. J. Vis. Exp. (59), e3037, doi:10.3791/3037 (2012).
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.
1. Exosome בידוד
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
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.
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.
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
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).

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.

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.

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

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.
JL היא הבעלים במשותף של פטנט הקשור לניצול exosomes כמו וקטורים להעברת RNA לתאים.
מחקר זה מומן על ידי המועצה למחקר השוודי (K2008-57X-20 676-01-3).
| 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 |
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
ReplyPosted by: Gianluigi PirontiMarch 14, 2012, 11:19 AM