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 Norwegian was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages

 JoVE General

Isolering og karakterisering av RNA som inneholder Exosomes

*, *,

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

* These authors contributed equally
 

Video Article Chapters

Cite this Article: Isolering og karakterisering av RNA som inneholder 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: Isolering og karakterisering av RNA som inneholder Exosomes

Feltet av exosome forskning er raskt voksende, med en dramatisk økning i publikasjoner de siste årene. Disse små blærer (30-100 nm) av endocytic opprinnelse ble først foreslått å fungere som en måte for retikulocytter å utrydde transferrin reseptor mens modning i erytrocytter 1, og ble senere kalt exosomes. Exosomes er dannet av indre spirende sen endosomes, produsere multivesicular organer (MVBs), og slippes ut i miljøet ved sammensmeltingen av MVBs med plasma membran 2. Siden den første oppdagelsen av exosomes, har et bredt spekter av celler er vist å frigjøre disse blemmer. Exosomes har også blitt påvist i flere biologiske væsker, inkludert plasma, nasal lavage fluid, spytt og brystmelk 3-6. Videre har det vært vist at innhold og funksjon exosomes avhenger av opprinnelse celle og under hvilke forhold de er produsert. En rekke funksjoner har blitt demonerkonsentrert for exosomes, slik som induksjon av toleranse mot allergen 7,8, utrydding av etablerte svulster i 9 mus, hemming og aktivering av naturlige drepeceller 10-12, fremming av differensiering inn i T regulatoriske celler 13, stimulering av T-celle spredning 14 og induksjon av T-celle apoptose 15. År 2007 har vi vist at exosomes frigjøres fra mast celler inneholder messenger RNA (mRNA) og mikroRNA (miRNA), og at RNA kan skytteltrafikk fra en celle til en annen via exosomes. I mottakeren cellene ble mRNA skytteltrafikk ved exosomes vist seg å være oversatt til protein, tyder på en regulerende funksjon av de overførte RNA 16. Videre har vi også vist at exosomes avledet fra celler dyrket under oksidativt stress kan indusere toleranse mot ytterligere stress i mottakerens celler og dermed foreslå en biologisk funksjon av exosomal shuttle RNA 17. Cellekultur media og biologiske væsker contain en blanding av vesikler og kaste fragmenter. En høy kvalitet isolasjon metode for exosomes, etterfulgt av karakterisering og identifisering av exosomes og deres innhold, er derfor avgjørende å skille exosomes fra andre vesikler og partikler. Her presenterer vi en metode for isolering av exosomes fra både cellekultur medium og kroppsvæsker. Denne isolasjonen metoden er basert på gjentatte sentrifugering og filtrering trinn, etterfulgt av en endelig ultracentrifugation trinn der de exosomes er pelleterte. Viktige metoder for å identifisere exosomes og karakterisere exosomal morfologi og proteininnhold er fremhevet, blant annet elektron mikroskopi, flow cytometri og Western blot. Rensing av den totale exosomal RNA er basert på spin kolonne kromatografi og exosomal RNA yield og størrelse distribusjon er analysert ved hjelp av en Bioanalyzer.

Protocol: Isolering og karakterisering av RNA som inneholder Exosomes

1. Exosome isolasjon

  1. Grow cellene i medium med exosome-free serum. Dermed eventuelle serum lagt til cellekultur medium bør være tømt for exosomes ved ultracentrifugation på 120 000 xg over natten ved 4 ° C før bruk.
  2. Overfør cellesuspensjon til koniske rør.
  3. Sentrifuger ved 300 xg i 10 minutter ved 4 ° C til pellet cellene.
  4. Overfør supernatanten til Ultrasentrifuger rør og hvis ikke helt full legge PBS.
  5. Sentrifuger prøven på 16 500 xg i 20 minutter ved 4 ° C til videre fjerne celler og celle rusk.
  6. Filter supernatanten gjennom et 0,2 mikrometer filter for å fjerne partikler større enn 200 nm.
  7. Overfør filtrert supernatanten til nye Ultrasentrifuger rør og forsegle rørene før Ultrasentrifuger på 120 000 xgi 70 minutter ved 4 ° C til pellet den exosomes.
  8. Kast supernatanten.
  9. For maksimal exosome henting, Resuspender exosome berikeed pellet gjentatte ganger i et lite volum (~ 3 x 50 mL) av en egnet buffer. Denne bufferen er avhengig av nedstrøms eksperimenter planlagt etter exosome isolasjon. For eksempel er lysis buffer brukes for protein og RNA isolering, er PBS brukes for elektron mikroskopi og flowcytometri og for funksjonelle studier medium kan bli foretrukket.

Merk; exosomes kan også isoleres fra ulike kroppsvæsker, som for eksempel plasma, med samme prosedyre som for cellekultur media. For viskøse væsker kan det være nødvendig å fortynne prøven med PBS før sentrifugering og filtrering trinn. I forhold til sentrifugering hastighet for punkt 5 ovenfor, kan det økes til 29 500 xg, og ultracentrifugation i nr. 7 kan utvides til 90 minutter 18.

Hvis prøven må videre renset exosome pellets kan fløt på en sukrose gradient og exosomes vil primært bli funnet i brøken representing en tetthet på 1.13 til 1.19 g / ml 2.

2. Exosome identifisering av elektronmikroskopi

  1. For ytterligere å eliminere forurensende proteiner, Resuspender exosome beriket pellet i PBS og Ultrasentrifuger på 120 000 xgi 70 minutter ved 4 ° C til re-pellet den exosomes.
  2. Ta en liten delmengde av prøven for protein isolasjon og total protein måling. Sørg for at bare en liten del av prøven løses opp og brukes for protein måling og holde intakt exosomes, løst i PBS, separat på is eller ved -80 ° C for videre eksperimenter.
  3. Legg en dråpe, ca 10 mikrogram exosomal protein av intakt exosomes resuspendert i PBS, på en Parafilm. Så, med tang, forsiktig plassere en formvar karbon belagt nikkel rutenett på toppen av hver dråpe i 30-60 minutter. Sikre at rutenettet er posisjonert med belegget vendt dråpen inneholder exosomes.
  4. Plasser tre dråper, hver 30 mL av PBS på than Parafilm og vaske rutenettet ved sekvensielt posisjonering rutenettet på toppen av dråper av PBS, og bruke et absorberende papir i mellom. Bruk absorberende papir forsiktig bare ved å holde den tett til side av nettet, uten å ta kontakt med den belagte området.
  5. Fix prøven ved å deponere en dråpe på 2% Paraformaldehyde på Parafilm og plasser risten på toppen av fallet i 10 minutter.
  6. Gjenta vasketrinn i punkt 4, før farging med en passende antistoff. Vanlig brukte antistoffer er anti-CD63 og anti-MHC klasse II. Elektron mikroskopi kan også utføres uten farging som exosomes kan identifiseres utelukkende basert på størrelse og morfologi. Vi anbefaler imidlertid å vurdere størrelse, morfologi og tilstedeværelsen av en membran protein for en mer avgjørende validering.
  7. Overfør rutenett til en 30 mL dråpe av den primære antistoffet av valg og inkuberes i 40 minutter. Vask ved å gjenta punkt 4, men bruker 0,1% bovint serum albumin i PBS istedenfor PBS alene.
  8. Gjenta punkt 7, men med 10 nm-gull merket sekundære antistoff og vask med PBS alene.
  9. Post-fix prøven ved å legge et fall på 2,5% glutaraldehyd til Parafilm og inkuber rutenettet på toppen av fallet i 10 minutter. Gjenta vask i punkt 4, men bruke fem dråper av avionisert vann i stedet for tre dråper av PBS.
  10. Kontrast prøven ved å legge et fall på 2% uranyl acetate til Parafilm og inkuber rutenettet på toppen av fallet i 15 minutter.
  11. Bygg prøven ved å legge et fall på 0,13% metyl cellulose og 0,4% uranyl acetate til Parafilm og inkuber rutenettet på toppen av fallet i 10 minutter.
  12. Fjern overflødig væske ved å forsiktig bruke en absorberende papir, før du plasserer rutenettet på et papir med den bestrøkne siden opp og la det lufttørke i 5 minutter.
  13. Undersøk forberedelsene med et elektronmikroskop eller oppbevar nett i et rutenett boks for framtidig arbeid.

3.Exosome karakterisering av flowcytometri

Som exosomes er for små til å bli oppdaget av nåværende flowcytometri utstyr, er det nødvendig å først binde exosomes til antistoff belagt perler (Figur 1). Disse perlene kan enten kjøpes som et ferdig produkt eller gjort i laboratorium med antistoff av valget. Avhengig av exosomal cellular opprinnelse, kan ulike antistoffer kobles til perler som kan være enten av magnetiske eller latex karakter. Vi har for tiden bruker anti-MHC klasse II eller anti-CD63 belagt perler for denne analysen.

  1. For bruk av "hjemmelaget" antistoff belagt perler, bruker vi fire mikrometer latex perler belagt med anti-CD63 antistoff. Vask 25 mL 4 mikrometer latex perler (30 x 10 6 perler) to ganger i 100 mL MES buffer, 3 000 xg i 15-20 minutter og oppløses igjen pelleten i 100 mL MES buffer. Klargjør antistoffet blandingen inneholder et volum lik på 12,5 mikrogram antistoff med samme volum av MES buffer. Legg tilperler til antistoffet blandingen og inkuber henhold agitasjon over natten i romtemperatur. Vask antistoff belagt perler tre ganger med PBS (3 000 xgi 20 minutter) og løser opp pellet i 100 mL lagring buffer (med en endelig konsentrasjon på 300 000 perler / mikroliter).
  2. For hver prøve (hver antistoff), fortsetter med et volum tilsvarende minst 30 mikrogram exosomal protein (av intakt exosomes løst i PBS) per ~ 100 000 antistoff belagt perler.
  3. Inkuber exosomes og perler, i et totalt volum på 300 mL PBS, over natten ved 4 ° C under forsiktig bevegelse.
  4. Block ved å tilsette 300 mL av 200 mM glysin og inkuberes i 30 minutter.
  5. Vask exosome-perle komplekser to ganger i vaskebuffer (1-3% serum i PBS), 600 xgi 10 minutter.
  6. Inkuber exosome-perle komplekser med 50 mL IgG antistoffer ved 4 ° C. Vask exosome-perle komplekser to ganger i vaskebuffer som beskrevet i trinn 5.
  7. Legg til 90 mL vaskebuffer og 10 mLantistoff av valget (ideelt anti-CD9, anti-CD63 eller anti-CD81) til exosome-perle komplekser og inkuberes i 40 minutter under forsiktig bevegelse. Vask exosome-perle komplekser to ganger i vaskebuffer som beskrevet i trinn 5.
  8. Legg til 300 mL vaskebuffer og skaffe data ved hjelp av flowcytometri.

Som omtalt ovenfor, forskjellige perler kan brukes, for eksempel lateks perler som beskrevet i protokollen eller magnetiske perler. Hvis magnetiske kuler brukes i stedet, så vær oppmerksom på at protokollen er litt annerledes. Blokkering trinn (punkt 4) er ikke nødvendig og vask utføres ved å plassere røret i en magnetisk stå i stedet for en sentrifugering.

Lagring buffer som brukes for "hjemmelaget" antistoff belagt perler, inneholder 0,1% glysin og 0,1% natrium azid i PBS, med en pH på 7,2.

Viktigere, sørg for å bruke exosome utarmet serum for flowcytometri vaskebuffer (1-3% serum i PBS), for å unngåserum exosomes forurensende analysen.

Notat, når du utfører exosome karakterisering ved hjelp av antistoff kombinert perler det er viktig å erkjenne at det bare er en bestemt undergruppe, spesifikt for antistoff brukt, som er isolert og karakterisert.

Fire. Exosome deteksjon av Western blot

Western blot er en veletablert metode og vi vil ikke gå i detalj om selve metoden, men fokuserer på viktigheten av et egnet protein isolasjon før Western blot og ulike antistoffer brukes.

  1. Oppløs exosome pellet i protein lysis buffer av valg og pipettere grundig, etterfulgt av Vortex-blanding. For ytterligere å lyse den exosomes, sonicate prøven i et vannbad 3 x 5 minutter med vortex-miksing i mellom. Endelig sentrifuge prøven, 13 000 xg i 5 minutter ved romtemperatur, og overfør supernatanten til en ny Eppendorf rør.
  2. Målesre den totale protein ved en metode for valg og last 20-50 mikrogram protein per brønn.
  3. Separate og overføre proteiner ved gel elektroforese og electroblotting.
  4. Blokker og vask membranen før du utfører farging mot proteiner beriket i exosomes.
  5. PÃ¥vise spesifikke protein ved chemiluminescence, digital imaging system og analyse programvare.

Så det er ingen exosome spesifikke markører, proteiner som er beriket med exosomes, fra alle forskjellige cellular opprinnelse, blir ofte brukt for exosome deteksjon. Dette er proteiner som tetraspanins (f.eks CD9, CD63 og CD81), cytoskjelettet assosiert protein (f.eks ezrin) og proteiner involvert i multivesicular biogenesis (f.eks Tsg101 og Alix). Andre proteiner som også ofte oppdages i exosomes er Flotillin, Hsc70 og ulike Rab proteiner osv. Men det er også celle spesifikke proteiner som finnes i exosomes som A33 (intestinal epitelceller), CD3(T celler) og MHC klasse II (antigenpresenterende celler). Dermed kan avhengig av hvilken celletype de exosomes er frigjort fra markører for deteksjon variere.

Som andre avdelinger av cellen kan også produsere vesikler, er det videre anbefalt å bestemme tilstedeværelsen av proteiner fra disse avdelingene som endoplasmatiske retikulum (f.eks calnexin og Grp78) og Golgi-apparatet (f.eks GM130). Dermed indikerer mangel på disse proteinene ingen eller lite forurensing av vesikler av andre avdelinger i prøven studert.

5. Isolering av exosomal RNA og RNA-analyse

  1. Oppløs exosome pellet i RNA lysis buffer av valg og utføre RNA ekstraksjon. Ulike RNA isolering kits kan benyttes avhengig av nedstrøms eksperimenter, men kolonne baserte metoder gir prøver med et bredere spekter av RNA. Vi er for tiden bruker miRCURY RNA Isolation Kit av Exiqon, men andre kits kan være egnet, avhengig av scientific spørsmål på hånden.
  2. Når du utfører RNA isolering det er viktig å jobbe i et RNase-fritt miljø. Derfor bruker nukleinsyre og nukleasefritt gratis pipette tips og tørk både benk og utstyr fri fra forurensninger og RNases.
  3. For RNA isolering, ved å bruke miRCURY RNA Isolation Kit, oppløse exosome pellet i 350 mL av lysis løsning og utføre vortex-miksing i 15 sekunder.
  4. Tilsett 200 mL av 95% etanol og vortex-miksing i 10 sekunder.
  5. Plasser en kolonne i en samling rør og overføre lyseres exosomes til kolonnen og sentrifuger 1 minutt på 14 000 x g.
  6. Vask tre ganger ved å tilsette 400 mL av Wash Solution til kolonnen inneholder exosomal RNA og sentrifuger i 1 minutt ved 14 000 x g.
  7. Sentrifuger kolonnen for 2 minutter på 14 000 xg å sørge for at kolonnen er tørt og plasser den tørre kolonne i en RNase-frie Eppendorf rør.
  8. Tilsett 50 mL eluering buffer til kolonnen og sentrifuger for 2 minutter ved 200 xg, etterfulgt av 1 minutt på 14 000 x g.
  9. Fortsett med isolert RNA eller lagre den i -80 ° C.

For deteksjon og analyse av ekstrahert total exosomal RNA, bruker en Agilent 2100 Bioanalyzer med RNA 6000 Nano eller RNA 6000 Pico Kit. Analysen viser exosomal RNA avkastning og størrelse distribusjon.

Seks. Representant Resultater

Exosomes er for små til å bli oppdaget av tilgjengelig flowcytometri metoder, og er derfor knyttet til antistoff-belagte perler før de analyseres (figur 1). Som exosome-perle komplekser kan aggregere flowcytometri spredningsdiagram kan inneholde ulike bestander av enkeltrom, dobbeltrom og tremannsrom perler (Figur 2A). Pilen viser den enkle perler som er nærmere analysert. En CD63 positive enkelt perle-exosome befolkningen i forhold til sine isotype kontroll er vist i figur 2B.

e_content "> På grunn av den lille størrelsen på exosomes, kan de bare være direkte visualisert med elektronmikroskopi, og ikke ved lysmikroskopi. Typiske morfologiske kjennetegn exosomes er runde og 30-100 nm sized membran blemmer. I Figur 3, elektronmikroskopi fotografiene viser exosomes immunostained (A) med gull-merket antistoff for CD63 (indikert av pil) og ikke-immunostained exosomes (B).

Å fastslå at den isolerte vesikler er faktisk exosomes og ytterligere karakterisere exosomal proteiner, er Western blot brukte. Figur 4 viser fravær av calnexin, en endoplasmatiske retikulum markør. Dette indikerer lite forurensing av vesikler fra det endoplasmatiske retikulum. Videre viser Figur 4 forekomster av CD81 i exosomes, som er en tetraspanin ofte beriket i exosomes.

Cellular RNA hovedsak inneholdee ribosomalt RNA (rRNA), sett på som de to fremtredende topper for 18S og 28S rRNA subenheter i en Bioanalyzer analyse (Figur 5A). Men exosomal RNA varierer i profilen sin som exosomes mangler de to rRNA toppene (18S og 28S) og er beriket i korte RNA som mRNA og miRNA (Figur 5B).

Figur 1
Figur 1. På grunn av den lille størrelsen på exosomes (30-100 nm), kan de ikke skille fra støy og bakgrunnen når analyseres med flow-cytometri. Derfor er det nødvendig å feste dem til antistoff belagt perler før exosomes analyseres, som deretter kan visualiseres ved laser.

Figur 2
Figur 2. Den exosome-perler kompleks kan aggregere med hverandre og danner doble og triple perler (A). Pilen viser fram én perle-exo Noen befolkningen som er inngjerdet og brukes for videre analyse. Denne populasjonen vil være direkte i forhold til en isotype kontroll (fylt grå topp) for å fastslå tilstedeværelsen av membran molekyler av exosomes. CD63 positive exosomes (svart åpen peak) er vist i figur B.

Figur 3
Figur 3. Electron mikrografer av exosomes med typisk morfologi og størrelse (40-80 nm) (A og B). Pilen i figur A viser den gylne partikkel av sekundære antistoff, verifisere at dette exosome har CD63 på sin membran overflate.

Figur 4
Figur 4. Western blot resultater som viser fravær av det endoplasmatiske retikulum protein calnexin men tilstedeværelsen av proteinet ofte beriket i exosomes, CD81 tetraspanin.

ve_content "> Figur 5
Figur 5. Bioanalyzer resultater som viser tilstedeværelse RNA i cellene (A) og exosomes (B). Piler indikerer 18S og 28S rRNA subenheter stede i celler. Som exosomal RNA mandig inneholde små RNA ingen eller liten rRNA er identifisert i exosomes.

Discussion: Isolering og karakterisering av RNA som inneholder Exosomes

Når studerer molekylær innhold og / eller funksjon exosomes, er det avgjørende å bruke en høy kvalitet isolasjon metode som gir en passende avkastning og lavest mulig grad av forurensning. Metodikken er beskrevet i denne artikkelen er en veletablert metode for å isolere exosomes og å studere deres RNA innhold og biologisk funksjon. Videre er betydningen av karakterisering av isolerte exosomes, ved en kombinasjon av ulike metoder, herunder elektron mikroskopi, flow cytometri, og Western blot, uthevet.

Når isolere exosomes, er det første sentrifugering trinnet (300 xg) som brukes til pellets celler som kan være til stede i cellen suspensjon eller studert biologiske væske. Den andre sentrifugering på 16 500 xg må være sterkt nok til å pellet døde celler, større rusk, apoptotiske legemer og andre organeller. Etter dette sentrifugering, noen protokoller inkluderer en nano-filtrering skritt, men noen investigators har ekskludert dette trinnet. Men, understreker vi viktigheten av å utrydde fragmenter og vesikler større enn 200 nm og er derfor sterkt anbefale inkludert en filtrering trinn. Hvis en strengere isolasjon er nødvendig, kan 100 nm filtre brukes, men merk at hvis viskøse væsker benyttes, kan disse filtrene lett kan bli blokkert og exosomal materiale går tapt. Dessuten kan en 100 nm filtrering påvirke morfologi av exosomes og videre hvis exosomes er på større skala de kan være tapt. Dermed blir 200 nm filtre synes hensiktsmessig for exosome isolasjon. Etter filtrering, er det obligatorisk ultracentrifugation på 120000 xg brukes til å pellet på exosomes. Den exosomes kan bli ytterligere vasket med PBS, bundet til antistoff belagt perler og vasket, eller plassert på et sukrose gradient for å fjerne forurensning proteiner. Men dette kan være en svært ressurskrevende prosess som vi argumenterer for ikke å være nødvendig, særlig hvis start prøvevolum er liten og / eller RNA innhold of exosomes er lav, som ekstra trinn vil vesentlig redusere materialet videre. Men igjen, bør arten av de isolerte vesikler være bevist ved tilstedeværelse og fravær av visse proteiner.

Til dags dato har ingen absolutt unikt protein markør for exosomes blitt identifisert for å bekrefte at prøven inneholder exosomes og ingenting annet. Som et resultat, er en kombinasjon av metoder som kreves for å karakterisere exosomes, herunder fastsettelse av størrelse og morfologi av exosomes ved elektronmikroskopi. Dessuten kan renheten i prøven bestemmes av elektronmikroskopi, da denne metoden kan gi en oversikt over nivået av forurensning av prøven, for eksempel med større blemmer, som mikropartikler, apoptotiske legemer eller celleavfall. Videre kan proteininnholdet av exosomes bestemmes av flowcytometri og Western blot, og kombinasjonen av disse to metodene resulterer i en analyse av både membran bundet (f.eks CD63 ogCD81) og internalisert proteiner (f.eks Tsg101 og Alix) av exosomes. Påvisning av proteiner beriket i exosomes som CD63, Tsg101 og Alix, og fraværet av proteiner som det endoplasmatiske retikulum protein calnexin, er en indikasjon på at exosome beriket pellet er faktisk exosomes og ikke forurenser vesikler fra andre avdelinger i cellen.

Profilen av RNA som er oppdaget i exosomes er fundamentalt annerledes enn det som av RNA som finnes i intakte celler. Dermed exosomal RNA analysert av Bioanalyzer eller gel-baserte RNA analyse tilnærminger mangler to topper for 18S og 28S rRNA subenheter, som er fremtredende i analyse av cellulære RNA. Vi vil derfor argumentere for at påvisning av eventuelle vesentlige mengder rRNA i en prøve indikerer at den totale RNA ekstrahert ikke er av exosomal opprinnelse alene, og dermed at isolering metoden må forbedres og kvalitetssikres.

Disclosures: Isolering og karakterisering av RNA som inneholder Exosomes

JL er medeier av et patent relatert til utnyttelse av exosomes som vektorer for overføring av RNA til cellene.

Acknowledgements: Isolering og karakterisering av RNA som inneholder Exosomes

Denne studien ble finansiert av den svenske forskningsråd (K2008-57X-20 676-01-3).

Materials: Isolering og karakterisering av RNA som inneholder 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, 0.20µm 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.
4µm 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: Isolering og karakterisering av RNA som inneholder 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: Isolering og karakterisering av RNA som inneholder 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