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方法文章

设定外泌体分离的成功分选条件

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DOI:

10.3791/67232

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2024年10月11日

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* These authors contributed equally

本文内容

摘要

本方案详细描述了间充质基质细胞释放的细胞外囊泡(EVs)的分选方法。特别是,重点介绍了仪器设置以及分选条件的优化。目标是在保持细胞外囊泡特性的同时对其进行分选。

摘要

间充质基质细胞(MSCs)释放的细胞外囊泡(EVs)含有具再生和抗炎作用的一组微小RNA。因此,纯化的MSC-EVs被视为多种疾病下一代治疗的潜在选择。在本方案中,我们报告了从常用于骨科再生医学应用的脂肪来源MSCs(ASCs)上清液中成功分离EVs的策略。

首先,我们介绍了样品制备过程,重点描述了细胞外囊泡(EV)的分离以及使用羧基荧光素琥珀酰亚胺酯(CFSE)进行荧光标记的步骤;随后,我们详细说明了分选过程,该过程是本实验方案的主要部分。

除了遵循 MISEV 2023 和 MIFlowCyt EV 指南所定义的规则外,我们还采用了针对喷嘴尺寸、频率和鞘液压力的特定实验条件。形态学参数通过使用选定直径的微球建立,这些微球的直径覆盖了细胞外囊泡(EV)尺寸的理论范围。在 ASC-EV 分选后,我们通过分选仪重新分析分选组分,并结合纳米颗粒追踪分析技术验证 EV 尺寸分布,以进行纯度检测。

由于细胞外囊泡(EVs)的重要性日益增加,获得纯净的EV群体用于研究和表征变得至关重要。在此,我们展示了一种有效的分选策略,可用于实现这一目标。

引言

细胞外囊泡(EVs)是一类由几乎所有细胞释放的、具有膜结构的异质性囊泡,由脂质双分子层包被,自身无法复制1。它们存在于多种生物体液中,如血液血浆、血清、唾液、母乳、尿液、支气管肺泡灌洗液、羊水、脑脊液以及恶性腹水2。EVs的主要功能之一是在供体细胞与受体细胞之间转运多种分子,包括核酸、蛋白质、脂质和碳水化合物。这一过程可通过多种机制实现,例如直接膜融合、受体-配体相互作用、内吞作用以及吞噬作用3,4。因此,研究表明EVs在众多生理和病理过程中发挥着重要作用,并在疾病新型生物标志物、药物递送载体以及治疗剂方面展现出巨大潜力5,6。

间充质基质细胞(MSCs)是一类多能细胞,可从多种组织中分离获得,包括脂肪组织、牙髓、脐带血、胎盘、羊水、华通胶,甚至脑、肺、胸腺、胰腺、脾脏、肝脏和肾脏。近年来,这类细胞在再生医学领域引起了广泛关注7。脂肪来源的间充质干细胞(ASCs)可通过比骨髓等其他来源更为微创的方式从脂肪组织中获取,从而降低严重并发症的风险,并避免伦理问题8

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方案

本方案包含四个部分:(1)样品制备,(2)ASC-EVs 表征,(3)ASC-EVs 分选,以及(4)分选后分析。流程示意图如下所示 图1.

figure-protocol-1
图 1: 实验流程图。该流程图展示了本实验方案所包含的步骤:(1)样品制备,(2)分选前囊泡的表征,(3)分选,以及(4)分选后囊泡的分析。请点击此处查看此图的放大版本。

1. 样品制备

  1. 细胞外囊泡(EV)富集上清液的收集
    1. 解冻或收集在采集EV前一代培养的脂肪间充质干细胞(ASCs)(通常为第1至第5代),并对每份ASC分离株....

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结果

已使用FSC聚苯乙烯微球进行分选,以验证仪器设置和分选条件。FSC聚苯乙烯微球为混合荧光微球,粒径分别为100 nm、300 nm、500 nm和900 nm,在FITC通道中可见。图7A显示了分选前四群微球在SSC对数刻度与FITC对数刻度的散点图。对100 nm、300 nm和500 nm的荧光微球群体进行设门并分选。分选后的微球用于纯度与富集度分析,作为初步的概念验证(图7B)。所有群体在分选后均达到高纯度。参考背景噪声在分选前后的散点图中始终可见。

为满足MISEV2018/2023中列出的要求,并证明囊泡的性质及其纯度水平,研究人员开展了实验以分析细胞外囊泡(EVs)上存在或缺失的标志物。EVs对某些特定表面标志物呈阳性15:CD9、CD63、CD81和CD44。其中,CD9、CD63和CD81属于膜蛋白中的四跨膜蛋白家族,是鉴定外泌体最常见的标志物16。CD.......

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讨论

由于细胞外囊泡(EVs)体积微小,且接近大多数流式细胞仪的检测极限,因此对其分析和分选具有挑战性。我们的目标是建立一种分离经CFSE标记的AMSC来源EVs的实验方案。选择CFSE作为染色方法,是因为其报道的EVs标记效率高(≥90%),且不会像抗体染色那样产生蛋白聚集体等非特异性颗粒。然而,仍有可能遗漏少数不含酯酶的EVs,未来需要进一步研究以鉴定能够标记此类颗粒的染色方法,从而优化分选方案19。

我们的目标是建立一种分选条件,能够在不改变细胞外囊泡(EVs)物理特性的前提下实现高纯度EVs的收集。通过充分利用所用分选仪的技术性能,并采取特定措施(例如根据喷嘴尺寸降低标准分选压力),成功实现了该条件的建立。我们利用FSC聚苯乙烯微球对这些分选条件进行了建立和验证。随后,将该方案应用于脂肪来源干细胞(ASC)EVs的分选,共重复实验四次,均获得一致的结果,从而证实了本方案的可重复性。

然而,需要注意一些关键方面和局限性,我们在此列出。(i)分选样品的纯度:由于仪器的背景噪声在重新.......

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披露

作者无任何利益冲突需要披露。

致谢

感谢 Emanuele Canonico 提供的技术支持。本研究的部分工作在 ALEMBIC 完成,ALEMBIC 是由 IRCCS Ospedale San Raffaele 和 Università Vita-Salute San Raffaele 建立的先进显微镜实验室。Enrico Ragni 和 Laura de Girolamo 的工作得到了意大利卫生部“"Ricerca Corrente"”项目的支持。

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材料

本文使用的材料清单
姓名公司目录编号评论
5(6)-羧基荧光素二乙酸盐 N-琥珀酰亚胺酯Merck150347-59-4
脂肪间充质基质细胞Wepredic, Parc d'affaires, 35760 Saint-Grégoire, France本研究中使用的细胞
Alexa 488 抗小窝蛋白抗体R&D SystemsIC5736G流式细胞术抗体
APC 抗人 CD44 抗体BioLegend338805流式细胞术抗体
APC 抗人 CD63 抗体BioLegend353007流式细胞术抗体
APC 抗人 CD81 (TAPA-1) 抗体BioLegend349509流式细胞术抗体
APC 抗人 CD9 抗体BioLegend312107流式细胞术抗体
BC CytoFLEX SBeckman Coulter配备蓝光、红光和紫光三种激光器的 BC CytoFLEX S
Flow-Check Pro 荧光微球Beckman CoulterA63493用于 MoFLO Astrios EQ 的荧光对照微球
FlowJo 软件(版本 10.8.1)BDversion 10.8.1分析软件
IntraSure 试剂盒BD Biosciences641776用于细胞内染色的固定和透化处理
Megamix-Plus FSCBioCytex7802FSC 聚苯乙烯微球 
MoFLO Astrios EQBeckman Coulter配备蓝光、黄绿光、紫光和红光四种激光器的 MoFLO Astrios EQ
小鼠抗 FLOT1 抗体BD Transduction Laboratories610820Western Blot 抗体
NanoSight NS300MalvernNS300
兔抗 Calnexin 抗体OrigeneTA336279Western Blot 抗体
兔抗 CD9 和 CD81 抗体(ExoAb 抗体试剂盒)System BiosciencesEXOAB-KIT-1Western Blot 抗体
兔抗 TSG101 抗体 MerckHPA006161Western Blot 抗体
Triton X-100Merck9036-19-5
Ultra Rainbow 荧光颗粒SpherotechURFP-30-2
Ultracel 100 kDa MWCOMerckUFC910024
VER01 - Verity 微壳Exometry用于散射校准的有机硅酸盐微球

参考文献

  1. Welsh, J. A., et al. Minimal information for studies of extracellular vesicles (misev2023): From basic to advanced approaches. J Extracell Vesicles. 13 (2), e12404(2024).
  2. Xu, R., Greening, D. W., Zhu, H. J., Takahashi, N., Simpson, R. J.

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