Este protocolo describe un método para el aislamiento de vesículas extracelulares urinarias, uEVs, de donantes humanos sanos y su caracterización fenotípica por el tamaño y la expresión de marcadores de superficie mediante citometría de flujo.
Artículo de método
Este protocolo describe un método para el aislamiento de vesículas extracelulares urinarias, uEVs, de donantes humanos sanos y su caracterización fenotípica por el tamaño y la expresión de marcadores de superficie mediante citometría de flujo.
Las vesículas extracelulares, EV, son un complejo heterogéneo de membranas lipídicas, secretadas por cualquier tipo de célula, en cualquier fluido como la orina. Los VE pueden ser de diferentes tamaños, desde 40-100 nm de diámetro, como en los exosomas, hasta 100-1000 nm en las microvesículas. También pueden contener diferentes moléculas que pueden ser utilizadas como biomarcadores para el pronóstico y diagnóstico de muchas enfermedades. Se han desarrollado muchas técnicas para caracterizar estas vesículas. Una de ellas es la citometría de flujo. Sin embargo, no existen informes que muestren cómo cuantificar la concentración de VE y diferenciarlos por tamaño, junto con la detección de biomarcadores. Este trabajo tiene como objetivo describir un procedimiento para el aislamiento, cuantificación y fenotipificación de vesículas extracelulares urinarias, uEVs, utilizando un citómetro convencional para el análisis sin ninguna modificación en su configuración. Las limitaciones del método incluyen la tinción de un máximo de cuatro biomarcadores diferentes por muestra. El método también está limitado por la cantidad de EV disponibles en la muestra. A pesar de estas limitaciones, con este protocolo y su posterior análisis, podemos obtener más información sobre el enriquecimiento de los marcadores de VE y la abundancia de estas vesículas presentes en las muestras de orina, en enfermedades que implican daño renal y cerebral.
En los mamíferos, la sangre se filtra pasando por los riñones de 250 a 300 veces; Durante este tiempo, se forma la orina. La producción de este biofluido es el resultado de una serie de procesos, que incluyen la filtración glomerular, la reabsorción tubular y la secreción. Los productos de desecho metabólicos y los electrolitos son los principales componentes de la orina. Además, se excretan otros subproductos como péptidos, proteínas funcionales y vesículas extracelulares (VE) 1,2,3,4,5,6. Inicialmente, se identificaron vesículas extracelulares urinarias (uEV) en muestras de orina de pacientes que padecían trastornos del equilibrio hídrico. Estos pacientes mostraron la presencia de moléculas como la acuaporina-2 (AQP2), que luego fue utilizada como biomarcador de esta enfermedad7. Varios estudios posteriores se centraron en identificar el origen celular de los uEVs, describiendo que estas estructuras pueden ser secretadas por células renales (glomérulos, podocitos, etc.) y otros tipos celulares de linajes endoteliales o leucocitarios. Además, el número y el enriquecimiento de moléculas en los uEV pueden correlacionarse con el estado de muchas enfermedades y trastornos 8,9,10,11,12,13,14.
En conjunto, los EV forman una familia muy heterogénea de partículas encerradas por bicapas lipídicas y liberadas por las células a través de mecanismos pasivos o activos en diferentes fluidos. Dependiendo de su origen, los VE pueden clasificarse como exosomas originados por endosomas o microvesículas/micropartículas derivadas de la membrana plasmática. Sin embargo, este criterio de clasificación solo se puede aplicar cuando se observa directamente la biogénesis de las partículas. Por lo tanto, otros criterios no triviales, como el origen físico, bioquímico y celular, han sido avalados por varios investigadores en el campo 15,16,17. Dependiendo de la naturaleza del aislado analizado, se sugirieron diferentes técnicas analíticas para la caracterización de las VE. Por ejemplo, sobre la base del enriquecimiento de EV grandes (≥100 nm) o pequeños (≤100 nm), se sugiere la cuantificación mediante citometría de flujo o seguimiento de nanopartículas, respectivamente18.
Hoy en día, el uso de los VE como biomarcadores de muchas enfermedades ha cobrado relevancia, por lo que se está investigando la búsqueda de diferentes fuentes. Una de las fuentes más prometedoras es la orina, ya que se puede obtener de forma fácil y no invasiva. Por lo tanto, este protocolo describe un procedimiento para el aislamiento de uEVs por centrifugación diferencial, procesamiento con anticuerpos conjugados con fluorocromo y análisis posterior utilizando un citómetro convencional de 2 láseres/4 colores.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Las muestras de orina humana se obtuvieron de voluntarios sanos que habían firmado el consentimiento informado del donante. Estos procedimientos también fueron aprobados por el Comité de Ética en Investigación del Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán.
1. Aislamiento de vesículas extracelulares urinarias
NOTA: El protocolo de aislamiento de los uEVs se modifica de la ref.19. La Figura 1 muestra la representación del protocolo para aislar los uEV.

Figura 1: Descripción general del aislamiento de uEVs para el análisis de citometría de flujo. En este protocolo, primero centrifuga la primera orina del día para eliminar las células y los desechos. A continuación, centrifugar para eliminar las vesículas grandes con un tratamiento para eliminar la proteína THP y, por último, realizar la ultracentrifugación para enriquecer y obtener los uEV con un solo lavado. Se marcan los pasos para conservar las fracciones de orina para la validación de los WB. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
2. Tinción de uEVs
NOTA: Antes de la tinción y el análisis de los uEV, es esencial realizar al menos una metodología recomendada por MISEV201818 para verificar el aislamiento adecuado de los uEV; aquí, se representa el análisis de Western blot. La Figura 2 muestra un protocolo representativo para la tinción de uEVs.

Figura 2: Descripción general de la tinción y captura de uEVs en el citómetro. (A) Representación de la tinción de uEV. Durante 500.000 uEVs, el anticuerpo se mezcló e incubó a 4 °C durante 12 h. Luego se añadió CFSE y se incubó a 37 °C durante 10 min. Los uEV tenían el CFSE en su interior, y el anticuerpo se unirá a la superficie del antígeno. Se utilizaron 400 μL de PBS frío para resuspender y capturar 100 μL de la muestra en el citómetro de flujo a baja velocidad. B) Estrategia de análisis. El primer diagrama de puntos (SSC-H VS FL-X) muestra el control negativo para los uEVs, seguido por el diagrama de puntos que muestra los uEVs teñidos con CFSE, y finalmente, un histograma con la tinción de anticuerpos de los uEVs (línea negra), el control negativo se muestra en la línea de grises. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
| Tubo 1. | Perlas Megamix FSC | |
| Tubo 2. | PBS | |
| Tubo 3. | PBS con CFSE | |
| Tubo 4. | PBS con todos los anticuerpos del problema 1 | |
| Tubo 5. | PBS con todos los anticuerpos del problema 2 | |
| Tubo 6. | Control de autofluorescencia | uEVs sin ningún reactivo, solo en PBS. |
| Tubo 7. | #uEVs | uEVs con CFSE |
| Tubo 8. | Problema 1 | uEV con CD37 FITC, CD53 PE, ADAM10 APC |
| Tubo 9. | Problema 2 | uEVs con CD9 FITC, TSPAN33 APC |
Tabla 1: Etiquetado de tubos. Ejemplo que muestra cómo etiquetar los tubos. Los primeros tubos son todos los controles necesarios. Los tubos con los anticuerpos-fluorocromos dependerán de la tinción.
3. Adquisición de uEVs utilizando un citómetro convencional
NOTA: Las instrucciones para el uso del citómetro de flujo (consulte la Tabla de materiales) se describen aquí.

Figura 3: Diagramas de puntos de cuentas Megamix FSC. Los diagramas de puntos mostrados se generaron utilizando el software de citómetro de flujo; En el citómetro de flujo, la imagen será muy similar. (A) El primer diagrama de puntos generado para seleccionar las cuentas evitando el ruido de fondo. (SSC-H VS FL1-H). (B) El diagrama de puntos generado por la selección de la puerta anterior, que muestra los diferentes tamaños de las cuentas. (SSC-H VS FSC-H). Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
4. Análisis de los datos con un software de citómetro de flujo.
NOTA: Las instrucciones para usar el software del citómetro de flujo que se muestra en la tabla de materiales se describen en esta sección. En la figura 4 se muestra el espacio de trabajo con los pasos para crear las puertas de tamaño.

Figura 4: Espacio de trabajo con todos los pasos para comenzar el análisis de los datos. Todas las imágenes fueron generadas mediante serigrafía del espacio de trabajo. (A) Espacio de trabajo generado con los datos de muestra agregados (izquierda), diagrama de puntos generado por la selección del tubo 1, perlas FSC, (derecha). (B,C) muestran la modificación del eje, para tener SSC-H y FSC-H. (D-F) muestran la personalización paso a paso de ambos ejes. (G-I) muestran la selección y generación de los diferentes tamaños de cuentas. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.

Figura 5: Espacio de trabajo para analizar los datos obtenidos. Todas las imágenes fueron generadas por la serigrafía del espacio de trabajo. (A) Espacio de trabajo generado con la puerta de tamaño aplicada a todas las muestras. (B) Tubo de autofluorescencia seleccionado, diagrama de puntos que muestra la puerta de tamaño y el histograma para un tamaño seleccionado (0,1 μm), use este histograma para obtener la puerta positiva para cada fluorocromo y tamaño. (C) Espacio de trabajo generado con las puertas positivas para cada fluorocromo y tamaño. (D) Espacio de trabajo (izquierda) y Editor de diseño (derecha) generados para las muestras. En el Editor de Layout se muestra el histograma para el tubo de autofluorescencia y el tubo positivo para FL1-H, y cómo obtener el panel de propiedades para modificarlos. (E) La imagen muestra cómo obtener el valor de fluorescencia de intensidad media. (F) Histogramas generados para tres fluorocromos diferentes, mostrando todos los cambios que el software permite hacer con la información estadística. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.
5. Análisis para obtener el número de uEVs por muestra.
NOTA: En la Figura 6 se muestra el espacio de trabajo con los pasos para obtener el número de uEV por muestra.

Figura 6: Espacio de trabajo para analizar el tubo CFSE. Todas las imágenes fueron generadas mediante serigrafía del espacio de trabajo. (A) Espacio de trabajo generado por la selección de todos los tamaños de la región, uEVs totales (izquierda), diagrama de puntos que muestra la puerta seleccionada (derecha). (B) Diagrama de puntos SSC-H VS FL1-H para la región negativa de CFSE en el tubo de autofluorescencia. (C) Diagrama de puntos SSC-H VS FL1-H para CFSE en el tubo de tinción. (D) Imagen de la tabla obtenida con los estadísticos de la tinción de CFSE, mostrando el número de uEVs en la muestra. Haga clic aquí para ver una versión más grande de esta figura.


Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Hay varios puntos de control a través del protocolo, y antes de la tinción de los uEVs. Por lo tanto, es esencial verificar primero la cantidad de proteína presente en el extracto de uEV. Todos los grupos de investigación que trabajan con vesículas extracelulares cuantifican la proteína, tal y como se indica en el paso 2.1. La Figura 2 suplementaria muestra una placa representativa de 96 pocillos que contiene fracción de uEVs en los pozos 4E, 5E y 6E. Los pozos 1A, 2A y 3A consisten en espacios en blanco...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
En la actualidad, se ha incrementado el uso de vesículas extracelulares como biomarcadores de diversas enfermedades, especialmente de aquellas que pueden aislarse de fuentes no invasivas como la orina 5,21,22,23,24. Se ha comprobado que el aislamiento de los vehículos monoclonales es un recurso vital para conocer el estado de ...
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Los autores declaran que la investigación se llevó a cabo en ausencia de cualquier relación financiera o comercial que pudiera interpretarse como un posible conflicto de intereses.
Este trabajo contó con el apoyo de becas del CONACyT (A3-S-36875) y del Programa UNAM-DGAPA-PAPIIT (IN213020 y IA202318). NH-I contó con el apoyo de la beca 587790 del CONACyT.
Los autores quieren agradecer a Leopoldo Flores-Romo†, Vianney Ortiz-Navarrete, Antony Boucard Jr y Diana Gómez-Martin por sus valiosos consejos para la realización de este protocolo, y a todas las personas sanas por sus muestras de orina.
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
| Nombre | Empresa | Número de catálogo | Comentarios |
|---|---|---|---|
| Anticuerpo APC anti humano CD156c (ADAM10) | BioLegend | 352706 | Add 5 µ L a la 20 µ L de uEVs en el |
| anticuerpo anti TSPAN33 humano (BAAM) PBS APC | BioLegend | 395406 | Add 5 µ L a la 20 µ L de uEVs en PBS |
| Centrífuga Avanti con rotor de ángulo fijo JA-25.5O | Beckamn Coulter | J-26S XPI | |
| BD Citómetro de flujo Accuri C6 | BD Biosciences | ||
| β-mercaptoetanol | SIGMA-Aldrich | M3148 | |
| Centrífuga de sobremesa con rotor A-4-44 | Eppendorf | 5804 | |
| BLUEstain 2 escalera de proteínas | GOLDBIO | P008 | |
| CD9 (C-4) anticuerpo monoclonal de ratón | Santa Cruz Biotechnology | sc-13118 | |
| CD63 (MX-49.129.5) anticuerpo monoclonal de ratón | Santa Cruz Biotechnology | sc-5275 | |
| Cell Trace CFSE kit de proliferación celular para citometría de flujo | Thermo Scientific | C34554 | |
| Sistema Chemidoc XRS+ | BIORAD | 5837 | |
| FITC anti anticuerpo CD9 humano | BioLegend 312104 | Add 5 µ L a la 20 µ L de uEVs en PBS | |
| FITC anti anti humano CD37 anticuerpo BioLegend | 356304 | Add 5 µ L a la 20 µ L de uEVs en PBS | |
| Partículas amarillas fluorescentes | Spherotech | FP-0252-2 | |
| Partículas amarillas fluorescentes | Spherotech | FP-0552-2 | |
| Partículas amarillas fluorescentes | Spherotech | FP-1552-2 | |
| FlowJo Software | Becton, Dickinson and Company | ||
| Inmunoglobulinas anti-ratón goat/HRP | Dako | P0447 | |
| Cóctel de inhibidores de proteasa | Halt Thermo Scientific | 78429 | |
| Immun-Blot membrana de PVDF 0,22µ m | BIORAD | 1620177 | |
| cuentas Megamix-Plus FSC | COSMO BIO CO. LTD | 7802 | |
| NuPAGE LDS tampón de muestras 4X | Thermo Scientific | NP0007 | |
| Optima ultracentrífuga con rotor 90Ti ángulo fijo 355530 | Beckamn Coulter | XPN100 | |
| Page Azul solución de tinción de proteínas | Thermo Scientific | 24620 | |
| PE anti humano anticuerpo CD53 | BioLegend | 325406 | Añadir 5 µ L a la 20 µ L de uEVs en PBS Kit de |
| ensayo de proteínas Pierce BCA | Thermo Scientific | 23227 | |
| Tampón Pierce RIPA | Thermo Scientific | 89900 | |
| Tubos de centrífuga de pared gruesa de policarbonato | Beckamn Coulter | 355630 | |
| Spherotech Perlas de validación de 8 picos (FL1-FL3) | BD Accuri | 653144 | |
| Spherotech Perlas de validación de 6 picos (FL4) | BD Accuri | 653145 | |
| sacarosa | SIGMA-Aldrich | 59378 | |
| Trietanolamina | SIGMA-Aldrich | 90279 |
Acceso restringido. Inicie sesión o comience una prueba gratuita para ver este contenido.
Solicitar permiso para reutilizar el texto o las figuras de este artículo de JoVE
Solicitar permiso