Das vorgeschlagene Protokoll enthält Richtlinien, wie eine Kontamination mit Endotoxin während der Isolierung von extrazellulären Vesikeln aus Zellkulturüberständen vermieden und richtig bewertet werden kann.
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Das vorgeschlagene Protokoll enthält Richtlinien, wie eine Kontamination mit Endotoxin während der Isolierung von extrazellulären Vesikeln aus Zellkulturüberständen vermieden und richtig bewertet werden kann.
Extrazelluläre Vesikel (EVs) sind eine heterogene Population von Membranvesikeln, die von Zellen in vitro und in vivo freigesetzt werden. Ihre Allgegenwart und ihre bedeutende Rolle als Träger biologischer Informationen machen sie zu faszinierenden Studienobjekten, die zuverlässige und sich wiederholende Protokolle für ihre Isolierung erfordern. Es ist jedoch schwierig, ihr volles Potenzial auszuschöpfen, da es immer noch viele technische Hindernisse im Zusammenhang mit ihrer Forschung gibt (wie z.B. die richtige Beschaffung). Diese Studie stellt ein Protokoll für die Isolierung kleiner EVs (gemäß der MISEV 2018-Nomenklatur) aus dem Kulturüberstand von Tumorzelllinien vor, das auf differentieller Zentrifugation basiert. Das Protokoll enthält Richtlinien, wie eine Kontamination mit Endotoxinen während der Isolierung von Elektrofahrzeugen vermieden und richtig bewertet werden kann. Eine Endotoxin-Kontamination von EVs kann nachfolgende Experimente erheblich behindern oder sogar ihre wahren biologischen Auswirkungen verschleiern. Andererseits kann das übersehene Vorhandensein von Endotoxinen zu falschen Schlussfolgerungen führen. Dies ist von besonderer Bedeutung, wenn es um Zellen des Immunsystems, einschließlich Monozyten, geht, da Monozyten eine Population darstellen, die besonders empfindlich auf Endotoxinrückstände reagiert. Daher wird dringend empfohlen, EVs auf Endotoxinkontamination zu untersuchen, insbesondere wenn mit endotoxinempfindlichen Zellen wie Monozyten, Makrophagen, myeloischen Suppressorzellen oder dendritischen Zellen gearbeitet wird.
Extrazelluläre Vesikel (EVs) sind nach der Nomenklatur MISEV 2018 ein Sammelbegriff, der verschiedene Subtypen von zellsezernierten membranösen Vesikeln beschreibt, die bei zahlreichen physiologischen und pathologischen Prozessen eine entscheidende Rolle spielen 1,2. Darüber hinaus sind Elektrofahrzeuge als neuartige Biomarker für verschiedene Krankheiten sowie als Therapeutika und Vehikel für die Verabreichung von Medikamenten vielversprechend. Es ist jedoch schwierig, ihr volles Potenzial auszuschöpfen, da es immer noch viele technische Hindernisse im Zusammenhang mit ihrer Anschaffunggibt 3. Eine solche Herausforderung ist die Isolierung von endotoxinfreien Elektrofahrzeugen, die in vielen Fällen vernachlässigt wurde. Eines der häufigsten Endotoxine ist das Lipopolysaccharid (LPS), das ein Hauptbestandteil gramnegativer bakterieller Zellwände ist und aufgrund der Freisetzung einer großen Anzahl von entzündlichen Zytokinen durch verschiedene Zellen eine akute Entzündungsreaktion hervorrufen kann 4,5. LPS induziert eine Reaktion durch Bindung an das LPS-bindende Protein, gefolgt von einer Interaktion mit dem CD14/TLR4/MD2-Komplex auf myeloischen Zellen. Diese Wechselwirkung führt zur Aktivierung von MyD88- und TRIF-abhängigen Signalwegen, was wiederum den Kernfaktor Kappa B (NFkB) auslöst. Die Translokation von NFkB in den Zellkern initiiert die Produktion von Zytokinen6. Monozyten und Makrophagen reagieren sehr empfindlich auf LPS, und ihre Exposition gegenüber LPS führt zu einer Freisetzung von inflammatorischen Zytokinen und Chemokinen (z. B. IL-6, IL-12, CXCL8 und TNF-α)7,8. Die CD14-Struktur ermöglicht die Bindung verschiedener LPS-Spezies mit ähnlicher Affinität und dient als Co-Rezeptor für andere Toll-like-Rezeptoren (TLRs) (TLR1, 2, 3, 4, 6, 7 und 9)6. Die Zahl der Studien, die zu den Auswirkungen von EVs auf Monozyten/Makrophagen durchgeführt werden, nimmt immer noch zu 9,10,11. Insbesondere im Hinblick auf die Untersuchung der Funktionen von Monozyten, ihren Subpopulationen und anderen Immunzellen ist das Vorhandensein von Endotoxin und sogar ihre maskierte Anwesenheit in EVs von großer Bedeutung12. Die übersehene Kontamination von Elektrofahrzeugen mit Endotoxinen kann zu irreführenden Schlussfolgerungen führen und ihre wahre biologische Aktivität verschleiern. Mit anderen Worten, die Arbeit mit monozytären Zellen erfordert Vertrauen in die Abwesenheit einer Endotoxinkontamination13. Mögliche Quellen für Endotoxine können Wasser, kommerziell erhältliche Medien und Seren, Medienkomponenten und -additive, Laborglaswaren und Kunststoffwaren 5,14,15 sein.
Daher zielte diese Studie darauf ab, ein Protokoll für die Isolierung von niedrig endotoxinhaltigen EVs zu entwickeln. Das Protokoll enthält einfache Hinweise, wie eine Endotoxinkontamination während der Isolierung von Elektrofahrzeugen vermieden werden kann, anstatt Endotoxine aus Elektrofahrzeugen zu entfernen. Zuvor wurden viele Protokolle vorgestellt, wie Endotoxine beispielsweise aus technisch hergestellten Nanopartikeln entfernt werden können, die in der Nanomedizin verwendet werden. Keiner von ihnen ist jedoch für biologische Strukturen wie EVs nützlich. Die effektive Depyrogenisierung von Nanopartikeln kann durch Ethanol- oder Essigsäurespülen, Erhitzen auf 175 °C für 3 h, γ Bestrahlung oder Triton-X-100-Behandlung erfolgen; Diese Verfahren führen jedoch zur Zerstörung von Elektrofahrzeugen16,17.
Das vorgestellte Protokoll ist eine bahnbrechende Studie, die sich auf die Vermeidung von Endotoxinverunreinigungen in EVs konzentriert, im Gegensatz zu früheren Studien zur Wirkung von EVs auf Monozyten9. Die Anwendung der vorgeschlagenen Prinzipien auf die Laborpraxis kann dazu beitragen, zuverlässige Forschungsergebnisse zu erhalten, was entscheidend sein kann, wenn die mögliche Verwendung von EVs als Therapeutika in der Klinik in Betracht gezogen wird12.
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1. Vorbereitung von Ultrazentrifugenröhrchen
2. Herstellung von EV-abgereichertem fetalem Rinderserum mit niedrigem Endotoxingehalt (EE-FBS)
3. Zellkultur
4. Isolierung von EVs aus Zellkulturüberständen
5. Nachweis spezifischer Marker durch Western Blot
6. Messung des Endotoxinspiegels durch Limulus-Amöbozyten-Lysat-Test (LAL)
7. Nachweis des prokaryotischen 16S-rRNA-Gens in EV-Proben
8. Bestimmung der effektiven LPS-Konzentration zur Stimulation im humanen Monozytenmodell
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Voraussetzung oder obligatorischer Schritt für dieses Protokoll ist der Ausschluss einer möglichen Endotoxinkontamination aus Reagenzien. Alle verwendeten Reagenzien wie FBS, DMEM, RPMI, PBS und sogar Ultrazentrifugenröhrchen müssen endotoxinfrei sein (<0,005 EU/ml). Es ist nicht einfach, das Regime ohne Endotoxinkontamination aufrechtzuerhalten, da z. B. das Normal-/Standardserum für die Zellkultur eine reichhaltige Quelle sein kann (0,364 EU/ml; siehe Tabelle 1).
Obwohl d...
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In den letzten Jahren haben Methoden zur ordnungsgemäßen Isolierung von Elektrofahrzeugen zunehmend an Bedeutung gewonnen, um weitere zuverlässige Analysen zu ermöglichen, z. B. im Zusammenhang mit der Gewinnung zuverlässiger Omics- und Funktionsdaten24. Basierend auf früheren Forschungserfahrungen scheint es, dass nicht nur die Art der Isolationsmethode, sondern auch andere Bedingungen während dieses Verfahrens wichtig sein können. Die Verwendung von EV-abgereichertem FBS wird weithin als Notwend...
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Die Autoren erklären, dass die Forschung in Abwesenheit von kommerziellen oder finanziellen Beziehungen durchgeführt wurde, die als potenzieller Interessenkonflikt konstruiert werden könnten.
Diese Arbeit wurde vom Nationalen Wissenschaftszentrum, Polen, unter der Fördernummer 2019/33/B/NZ5/00647 unterstützt. Wir danken Professor Tomasz Gosiewski und Agnieszka Krawczyk von der Abteilung für Molekulare Medizinische Mikrobiologie des Medizinischen Kollegs der Jagiellonen-Universität für ihre unschätzbare Hilfe beim Nachweis von bakterieller DNA in Elektrofahrzeugen.
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| Name | Unternehmen | Katalognummer | Kommentare |
|---|---|---|---|
| Alix (3A9) Maus mAbs; | Cell Signaling Technology | 2171 | |
| 1250ul Filter Universal Pipettenspitzen, klar, Polypropylen, nicht pyrogen | GoogLab Scientific | GBFT1250-R-NS | |
| BD FACSCanto II Durchflusszytometer | BD Biosciences | ||
| CBA Human Th1/Th2 Zytokin-Kit II | BD Biosciences | 551809 | |
| CD9 (D8O1A) Kaninchen mAb | Zellsignaltechnologie | 13174 | |
| ChemiDoc Bildgebungssystem | Bio-Rad Laboratories, Inc. | ||
| DMEM (Dulbecco' s Modifizierter Adler" s Medium) | Corning | 10-013-CV | |
| ELX800NB, Universal-Mikroplatten-Reader | BIO-TEK INSTRUMENTS, INC | ||
| Fötales Kälberserum | Gibco | 16000044 | |
| Fötales Kälberserum Südamerika mit extrem niedrigem Endotoxingehalt | Biowest | S1860-500 | |
| Gentamicin, 50 mg/ml | PAN – Biotech | P06-13100 | |
| Ziege Anti-Maus IgG - HRP | Santa Cruz Biotechnology | sc-2004 | |
| Ziege Anti-Kaninchen IgG - HRP | Santa Cruz Biotechnology | sc-2005 | |
| Immun-Blot PVDF Membran | Bio-Rad Laboratories, Inc. | ||
| LPS aus Salmonella abortus equi S-Form (TLRGRADE) | Enzo Life Sciences, Inc. | ALX-581-009-L002 | |
| Elektrophoretische Mini-Trans-Blot-Transferzelle | Bio-Rad Laboratories, Inc. | ||
| Analyse der Verfolgung von Nanopartikeln | Malvern Instruments Ltd | ||
| NuPAGE LDS-Probenpuffer (4X) | Invitrogen | NP0007 | |
| NuPAGE Probenreduktionsmittel (10x) | Invitrogen | NP0004 | |
| Parafilm | Sigma Aldrich | P7793 | transparente Folie |
| Perfect 100-1000 bp DNA Ladder | EURx | E3141-01 | |
| PierceTM Chromogenes Endotoxin Quant Kit | Thermo Scientific | A39552 | |
| PP Oak Ridge Röhrchen mit Verschlusskappen | Thermo Scientific | 3929, 03613 | |
| RPMI 1640 | RPMI-1640 (Gibco) | 11875093 | |
| SimpliAmp Thermocycler | Applied Biosystem | A24811 | |
| Sorvall wX+ ULTRA SERIES Zentrifuge mit T-1270 Rotor | Thermo Scientific | 75000100 | |
| Sub-Cell GT Horizontales Elektrophoresesystem | Bio-Rad Laboratories, Inc. | ||
| SuperSignal West Pico PLUS Chemilumineszenz-Substrat | Thermo Scientific | 34577 | |
| SW480 Zelllinie | American Type Culture Collection (ATCC) | ||
| SW480 Zelllinie | American Type Culture Collection (ATCC) | ||
| Spritzenvorsatzfilter 0,22 um | TPP | 99722 | |
| Trans-Blot SD Semi-Dry Transfer Cell | Bio-Rad Laboratories, Inc. | 1703940 | Transfergerät |
| Transferpipette, 3,5 mL | SARSTEDT | 86.1171.001 |
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