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Extrazelluläre Vesikel (EV), die nach ihrer Nomenklatur nicht einheitlich definiert sind, sind Nanopartikel, die von einer Lipiddoppelschicht umgeben sind und von verschiedenen Zelltypen freigesetzt werden, denen die Fähigkeit zur Replikation fehlt1. Zu dieser vielfältigen Gruppe gehören Exosomen, eine Subpopulation von EV endosomalen Ursprungs, die typischerweise einen Durchmesser von etwa 40 nm bis 160 nmhaben 2. EVs, die in zahlreichen Körperflüssigkeiten nachgewiesen werdenkönnen 3, erleichtern die interzelluläre Kommunikation, indem sie verschiedene aktive Biomoleküle wie Proteine, mRNA, microRNA und Lipide übertragen. So liefern EV durch zellspezifische Oberflächenmarker und Biomoleküle Informationen über ihre Herkunftszelle, wobei ihre Eigenschaften stark vom Zustand der Elternzelle und ihrer Umgebung beeinflusst werden4. Diese Eigenschaften haben zu einem wachsenden Interesse an der potenziellen Rolle von EV als Biomarker geführt, insbesondere im Zusammenhang mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Zahlreiche in vitro und in vivo Studien haben gezeigt, dass myokardialer hypoxischer Stress zu einer erhöhten Freisetzung von EV 5,6,7 führt. Die derzeitige Forschung zu EV-Fracht hat sich weitgehend auf EV-gebundene microRNA konzentriert, die das Potenzial hat, als Biomarker bei der Diagnose verschiedener Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu dienen 8,9,10. Im Gegensatz dazu sind die Beweise für das zirkulierende EV-Proteom nach wie vor relativ spärlich, da noch weniger Studien die Plasma-EV bei kardiovaskulären Patienten untersuchen. In zwei umfassenden Studien zu plasmaabgeleiteten EV von Patienten mit Myokardinfarkt identifizierten die Autoren ein spezifisches Ischämie-induziertes EV-Proteomprofil mit potenzieller diagnostischer Relevanz 6,11.
Die methodische Verarbeitung von EV hat sich in der Vergangenheit als herausfordernd erwiesen, und derzeit gibt es keine endgültige Empfehlung für den optimalen Ansatz zur Isolierung, Charakterisierung und Quantifizierung von EV. Zu den häufig verwendeten Methoden zur EV-Isolierung gehören die differentielle Ultrazentrifugation, die Dichtegradientenzentrifugation und Filtrationsmethoden wie die Größenausschlusschromatographie1. Gemäß den aktuellen Konsensusrichtlinien sollte die Charakterisierung von EV-Isolaten den Nachweis von mindestens drei typischen EV-Oberflächenproteinmarkern wie Tetraspaninen oder Annexinen in Kombination mit einer bildgebenden Modalität1 umfassen. Um die EV-Fracht auf Proteinebene zu untersuchen, werden am häufigsten antikörperbasierte Methoden wie Western Blot oder ELISA eingesetzt.
Angesichts der methodischen Herausforderungen, die mit der Isolierung und Verarbeitung von zirkulierendem EV verbunden sind, stellt dieses Protokoll einen umfassenden Weg von der Patientenrekrutierung und Probenentnahme bis zur anschließenden EV-Isolierung, Charakterisierung und Quantifizierung von Plasma-EV-Isolaten dar. Darüber hinaus zeigt diese Studie einen Workflow für die sofortige Isolierung von aus Plasma gewonnenen EV von Patienten, die sich in der Notaufnahme (Chest Pain Unit) eines Tertiärversorgungszentrums im Südwesten Deutschlands vorstellen, gefolgt von der markierungsfreien Analyse des krankheitsspezifischen Plasma-EV-Proteoms mittels Flüssigchromatographie-Tandem-Massenspektrometrie (LC-MS/MS). Ziel ist es, eine Hochdurchsatzanalyse zu ermöglichen, um differentiell angereicherte EV-gebundene Proteine über eine große Kohorte von Patienten mit verschiedenen ischämischen, angeborenen oder (auto-)immunen kardiovaskulären Erkrankungen bei der Erstdiagnose und während des Fortschreitens und/oder Abklingens der Erkrankung zu identifizieren. Dieser proteomische Screening-Ansatz zielt darauf ab, Muster der EV-spezifischen Proteinanreicherung zu identifizieren, die mit unterschiedlichen Krankheitspfaden verbunden sind, mit dem ultimativen Ziel, neuartige EV-gebundene Protein-Biomarker aufzudecken, um die aktuelle Diagnostik und therapeutische Überwachung bei Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu verbessern.