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Gramnegative Bakterien setzen während des gesamten Wachstums Vesikel frei, die von ihrer äußeren Membran abgeleitet sind, sogenannte äußere Membranvesikel (OMVs). Diese OMVs spielen eine wichtige Rolle in der Zell-zu-Zell-Kommunikation, sowohl zwischen Bakterien und Wirt als auch zwischen Bakterienzellen, indem sie eine Reihe wichtiger Biomoleküle tragen, darunter DNA / RNA, Proteine, Lipide und Peptidoglykane1,2. Insbesondere wurde die Rolle von OMVs bei der bakteriellen Pathogenese aufgrund ihrer Anreicherung in bestimmten Virulenzfaktoren und Toxinen3,4 ,5,6,7,8,9,10,11umfassend untersucht.
Es wurde berichtet, dass OMVs in der Größe von 20 bis 450 nm reichen, abhängig von den Elternbakterien und dem Wachstumsstadium, wobei mehrere Arten von Bakterien heterogene OMVsfreisetzen 8,12,13,14, die sich auch in ihrer Proteinzusammensetzung und ihrem Mechanismus des Wirtszelleintrittsunterscheiden 12. H. pylori gab OMVs mit einem Durchmesser von 20 bis 450 nm frei, wobei die kleineren OMVs eine homogenere Proteinzusammensetzung enthielten als die größeren OMVs. Wichtig ist, dass die beiden Populationen von OMVs von Wirtszellen über verschiedene Mechanismen internalisiert wurden12. Darüber hinaus haben wir gezeigt, dass Aggregatibacter actinomycetemcomitans eine Population kleiner (<150 nm) OMVs zusammen mit einer Population großer (>350 nm) OMVs freisetzt, wobei die OMVs eine signifikante Menge eines sezernierten Proteintoxins, Leukotoxin (LtxA)15 enthalten. Während die Rolle der OMV-Heterogenität in zellulären Prozessen eindeutig wichtig ist, haben technische Schwierigkeiten bei der Trennung und Analyse verschiedener Populationen von Vesikeln diese Studien eingeschränkt.
Zusätzlich zu ihrer Bedeutung für die bakterielle Pathogenese wurden OMVs für den Einsatz in einer Reihe von biotechnologischen Anwendungen vorgeschlagen, darunter als Impfstoffe und Arzneimittelverabreichungsvehikel16,17,18,19,20. Für ihre translationale Verwendung in solchen Ansätzen ist eine saubere und monodisperse Herstellung von Vesikeln erforderlich. Daher sind effektive und effiziente Trennmethoden notwendig.
Am häufigsten wird die Dichtegradientenzentrifugation (DGC) verwendet, um heterogene Vesikelpopulationen von Zelltrümmern, einschließlich Flagellen und sezernierten Proteinen, zu trennen21; Die Methode wurde auch als Ansatz zur Trennung heterogen großer OMV-Subpopulationen12,13,14berichtet. DGC ist jedoch zeitaufwändig, ineffizient und sehr variabel von Benutzer zu Benutzer22 und daher nicht ideal für das Scale-up. Im Gegensatz dazu stellt die Größenausschlusschromatographie (SEC) einen skalierbaren, effizienten und konsistenten Ansatz zur Reinigung von OMVs21,23,24 dar. Wir haben festgestellt, dass eine lange (50 cm), Gravity-Flow, SEC-Säule, gefüllt mit Gelfiltrationsmedium, ausreicht, um Subpopulationen von OMVs effizient zu reinigen und zu trennen. Konkret haben wir diesen Ansatz verwendet, um A. actinomycetemcomitans OMVs in "große" und "kleine" Subpopulationen zu unterteilen sowie Protein- und DNA-Kontaminationen zu entfernen. Die Reinigung wurde in weniger als 4 Stunden abgeschlossen und die vollständige Trennung der OMV-Subpopulationen und die Entfernung von Trümmern wurde erreicht.