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Las vesículas extracelulares (EV) son partículas de tamaño nanométrico unidas a la membrana lipídica que se clasifican por sus tamaños: ectosomas (100-500 nm) y exosomas (50-150 nm)1. Los EV contienen varias biomoléculas, como proteínas, ácidos nucleicos y lípidos. Estas biomoléculas se originan en las células antes de ser encapsuladas como carga y liberadas en el espacio extracelular a través de EV1,2,3.
Debido a la variedad de su carga, se cree que los vehículos eléctricos desempeñan un papel activo en la comunicación intercelular. La liberación y captación de EV por las células permite la transferencia de biomoléculas entre las células4,5. La introducción de carga EV en una celda puede alterar las funciones y el estado homeostático de la célula receptora4,5,6. Los evs se internalizan a través de múltiples vías; sin embargo, los mecanismos exactos no se han demostrado con precisión.
La mayoría de los ensayos de captación de EV, como el etiquetado genético, etiquetan fluorescentemente los EV individuales7. La señal resultante se puede medir mediante fotómetro de microplacas, citometría de flujo o microscopía, y cada tecnología tiene limitaciones sustanciales. Los fotómetros de microplacas, la citometría de flujo o la microscopía bidimensional estándar (2D) no pueden distinguir entre EV internalizados y conectados superficialmente8,9. Además, la preparación de muestras necesaria para cada una de estas técnicas puede introducir problemas adicionales a la evaluación de la absorción de EV. Por ejemplo, levantar células adheridas con tripsina antes del análisis de captación de EV puede escindir algunos EV adheridos superficialmente en la superficie de la célula10,11. La tripsina también puede interactuar con la superficie celular, afectando el fenotipo celular y EV. Además, la tripsina puede no separar por completo los EV superficiales, sesgando las poblaciones aisladas.
Para etiquetar con precisión los EV con tintes fluorescentes, se requieren pasos de lavado adicionales para eliminar el tinte residual7. Las técnicas de aislamiento aceptadas también pueden contribuir a las señales falsas positivas debido a la coagulación que ocurre durante el aislamiento de EV. Por ejemplo, la ultracentrifugación en serie (UC) se usa ampliamente para aislar los vehículos eléctricos y eliminar el tinte inmovilizado. Sin embargo, la CU puede co-precipitar los EV, y el tinte residual puede conducir a una señal falsa positiva12,13. Otros métodos de nanofiltración, como la filtración basada en columnas, también se utilizan ampliamente para la eliminación de colorantes no inmovilizados. La naturaleza compleja de los EV y el tinte que interactúan dentro de la matriz de la columna puede conducir a la eliminación incompleta del tinte residual debido a que el corte molecular de la columna se altera por la entrada compleja14,15,16.
El protocolo actual propone un dispositivo microfluídico basado en nanofiltración para aislar y lavar vehículos eléctricos aislados marcados con fluorescencia. El dispositivo microfluídico basado en nanofiltración puede proporcionar una filtración eficiente a través de la tecnología de separación asistida por fluidos (FAST)17,18. FAST reduce la caída de presión a través del filtro, reduciendo así la agregación potencial entre los vehículos eléctricos y los tintes. Al eliminar eficientemente el colorante residual, es posible mejorar la calidad de los EV marcados fluorescentemente y la especificidad del ensayo.
La microscopía confocal puede distinguir entre EV internalizados y unidos superficialmente en la superficie celular e investigar exhaustivamente los mecanismos celulares de la absorción de EV en una resolución espaciotemporal19,20,21,22,23,24,25. Por ejemplo, Sung et al. describieron la visualización del ciclo de vida del exosoma utilizando su reportero de células vivas desarrollado. La localización de los EVs internalizados fue detectada y analizada mediante un microscopio confocal en herramientas tridimensionales (3D) y de procesamiento post-imagen20. Aunque el tamaño de los EV pequeños (40-200 nm) está por debajo del límite de resolución del microscopio óptico, los EV marcados fluorescentemente se pueden detectar mediante microscopía confocal, ya que el fotodetector puede detectar la emisión de fluorescencia mejorada. Por lo tanto, la localización subcelular de los EV marcados fluorescentemente dentro de una célula se puede determinar con precisión mediante la adquisición de múltiples imágenes apiladas en z de los EV y los orgánulos celulares circundantes.
Además, la reconstrucción 3D y el procesamiento posterior a los datos pueden proporcionar más información sobre el posicionamiento de los vehículos eléctricos internalizados, superficiales y flotantes. Al utilizar estos procesos junto con las imágenes de células vivas de lapso de tiempo ofrecidas por la microscopía confocal, el nivel de absorción de EV se puede evaluar con precisión, y también es posible el seguimiento en tiempo real de la captación de EV. Además, el análisis del tráfico de EV se puede realizar utilizando microscopía confocal mediante la evaluación de la colocalización de evs con orgánulos, un primer paso para determinar cómo los EV internalizados están involucrados en la función intracelular. Este protocolo describe la metodología para realizar un ensayo de captación de EV utilizando el dispositivo microfluídico basado en nanofiltración17,26, microscopía confocal y análisis post-imagen.