El presente protocolo describe un método para extraer vesículas extracelulares de la sangre periférica y tejidos sólidos con el posterior perfil de antígenos de superficie y cargas de proteínas.
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El presente protocolo describe un método para extraer vesículas extracelulares de la sangre periférica y tejidos sólidos con el posterior perfil de antígenos de superficie y cargas de proteínas.
Las vesículas extracelulares (EV) circulantes y residentes en tejidos representan objetivos prometedores como nuevos biomarcadores teranósticos, y emergen como actores importantes en el mantenimiento de la homeostasis del organismo y la progresión de un amplio espectro de enfermedades. Si bien la investigación actual se centra en la caracterización de exosomas endógenos con origen endosomal, las microvesículas que brotan de la membrana plasmática han ganado cada vez más atención en la salud y la enfermedad, que se caracterizan por una gran cantidad de moléculas de superficie que recapitulan la firma de membrana de las células madre. Aquí, se presenta un procedimiento reproducible basado en la centrifugación diferencial para extraer y caracterizar EVs del plasma y tejidos sólidos, como el hueso. El protocolo describe además el perfil posterior de antígenos de superficie y cargas de proteínas de EV, que por lo tanto son trazables para sus derivaciones e identificados con componentes relacionados con la función potencial. Este método será útil para el análisis correlativo, funcional y mecanicista de EV en estudios biológicos, fisiológicos y patológicos.
Se han propuesto vesículas extracelulares (EV) para definir estructuras extracelulares liberadas por la bicapa lipídica liberada por células1, que desempeñan un papel importante en diversos eventos fisiológicos y patológicos2. Los EV liberados por las células sanas se pueden dividir ampliamente en dos categorías principales, a saber, exosomas (o EV pequeños) formados a través de una vía de tráfico endocítico intracelular3 y microvesículas (o EV grandes) desarrolladas por la gemación externa de la membrana plasmática de la célula4. Mientras que muchos estudios se centran en la función de las EV recolectadas a partir de células cultivadas in vitro5, las EV derivadas de la circulación o los tejidos son más complejas y heterogéneas, lo que tiene la ventaja de reflejar el verdadero estado del organismo in vivo6. Además, casi todos los tipos de tejidos pueden producir EVs in vivo , y estos EVs pueden actuar como mensajeros dentro del tejido o ser transferidos por diversos fluidos corporales, especialmente la sangre periférica, para facilitar la comunicación sistémica7. Las EV en la circulación y los tejidos también son objetivos para el diagnóstico y tratamiento de enfermedades8.
Mientras que los exosomas han sido intensamente estudiados en los últimos años, las microvesículas también tienen importantes funciones biológicas, que pueden ser fácilmente extraídas sin ultracentrifugación, promoviendo así la investigación básica y clínica9. En particular, una cuestión crítica con respecto a las EV aisladas de la circulación y los tejidos es que se derivan de diferentes tipos de células10. Dado que las microvesículas son expulsadas de la membrana plasmática y se caracterizan por una abundancia de moléculas de superficie celular9, es factible utilizar marcadores de membrana celular parental para identificar el origen celular de estas EV. Específicamente, la técnica de citometría de flujo (FC) se puede aplicar para detectar marcadores de membrana. Además, los investigadores pueden aislar los vehículos eléctricos y realizar análisis adicionales basados en las cargas funcionales.
El presente protocolo proporciona un procedimiento exhaustivo para extraer y caracterizar EV de muestras in vivo. Los EV se aíslan mediante centrifugación diferencial, y la caracterización de los EV incluye la identificación morfológica mediante análisis de seguimiento de nanopartículas (NTA) y microscopía electrónica de transmisión (TEM), análisis de origen a través de FC y análisis de carga de proteínas mediante western blot. El plasma sanguíneo y el hueso maxilar de los ratones se utilizan como representantes. Los investigadores pueden consultar este protocolo para vehículos eléctricos de otras fuentes y realizar las modificaciones correspondientes.
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Los experimentos con animales se realizaron de acuerdo con las Directrices del Comité Institucional de Cuidado y Uso de Animales de la Cuarta Universidad Médica Militar y las directrices de ARRIVE. Para el presente estudio, se utilizaron ratones C57Bl/6 de 8 semanas de edad (sin preferencia por hembras o machos). Los pasos involucrados en el aislamiento de EV de plasma y tejido se ilustran en la Figura 1. El plasma se toma como un representante para describir el procedimiento de aislamiento EV de los fluidos corporales. El hueso maxilar se toma como representante para explicar el procedimiento de aislamiento EV de los tejidos sólidos.
1. Preparación del plasma y de las muestras de hueso maxilar
2. Extracción de vehículos eléctricos
3. Identificación morfológica de los VE
4. Análisis de origen de los vehículos eléctricos
NOTA: La identificación del origen celular de los EV requiere la aplicación de anticuerpos para los marcadores típicos de la membrana celular. El volumen plasmático mínimo para extraer los EV para el siguiente procedimiento es de 300 μL. Sobre la base de las estructuras de bicapa lipídica de los EV, se puede usar un colorante de membrana para marcarlas. Para muestras de plasma sanguíneo, se elige CD18 para linfocitos14 para la representación. Para muestras de hueso maxilar, se selecciona como ejemplo el receptor asociado a osteoclastos (OSCAR) para osteoclastos15 . Antes del FC, asegúrese de que el citómetro de flujo esté adaptado a la medición de EV16, ya que el límite de tamaño inferior es muy diferente entre los distintos citómetros de flujo.
5. Análisis del contenido proteico de los EV
NOTA: El análisis del contenido de proteína dentro de los EV se realiza a través de Western blot. Por ejemplo, los EV plasmáticos y óseos se seleccionaron para analizar la 6-fosfogluconato deshidrogenasa (DGP) y la piruvato quinasa M2 (PKM2) para determinar el estado metabólico. Golgin84 (el orgánulo de Golgi) se utilizó como control negativo, y Flotillin (proteína de membrana), Caveolin (proteína integral de caveolas) y β-actina (el citoesqueleto)17 se utilizaron como control positivo en EVs en comparación con muestras celulares. La mitofilina y la α-actinina-4 fueron elegidas como marcadores EV grandes, mientras que CD9 y CD81 fueron elegidas como marcadores EV pequeños para demostrar las subpoblaciones de EV18. Apoa1 fue seleccionado como marcador de lipopartículas plasmáticas19. Para obtener los detalles del reactivo respectivo, consulte Tabla de materiales.
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De acuerdo con el flujo de trabajo experimental, los EV se pueden extraer de la sangre periférica y los tejidos sólidos (Figura 1). El hueso maxilar de un ratón de 8 semanas es de aproximadamente 0,1 ± 0,05 g, y se pueden recolectar aproximadamente 300 μL de plasma del ratón. Siguiendo los pasos del protocolo, se pueden recolectar 0,3 mg y 3 μg de EV, respectivamente. Según lo analizado por TEM y NTA, las características morfológicas típicas de los EV son vesículas de membrana redondas en fo...
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Al estudiar las características, el destino y la función de los vehículos eléctricos, es crucial aislar los vehículos eléctricos con alto rendimiento y baja contaminación. Existen varios métodos para extraer EVs, como la centrifugación por gradiente de densidad (DGC), la cromatografía de exclusión de tamaño (SEC) y los ensayos de inmunocaptura 4,20. Aquí, se utilizó uno de los métodos más utilizados, la centrifugación diferencial; las ventajas de esto son que no ...
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Los autores no tienen conflictos de intereses que revelar.
Este trabajo fue apoyado por subvenciones de la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China (32000974, 81870796, 82170988 y 81930025) y la Fundación de Ciencias Postdoctorales de China (2019M663986 y BX20190380). Estamos agradecidos por la asistencia del Centro Nacional de Demostración de Enseñanza Experimental para Medicina Básica (AMFU).
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 4% paraformaldehído | Microscopio electrónico de transmisión | Biosharp | 143174 |
| Alexa fluor 488 anticuerpo secundario anticabra | Yeason | 34306ES60 | Citometría de flujo |
| Alexa fluor 488 anticuerpo secundario anti-conejo | Invitrogen | A11008 | Citometría |
| de flujo Anticuerpo anti-CD18 | Abcam | ab131044 | Citometría |
| de flujo Anticuerpo anti-CD81 | Abcam | ab109201 | Western blot |
| anticuerpo anti-CD9 | Huabio | ET1601-9 | blot |
| Anticuerpo anti-Mitofilina | Abcam | ab110329 | Western blot |
| APOA1 Conejo pAb | Abclone | A14211 | Western blot |
| BCA kit de ensayo de proteínas | TIANGEN | PA115 | Western blot |
| BLUeye Escalera de proteínas preteñida | Sigma-Aldrich | 94964-500UL | blot |
| Albúmina sérica bovina | MP Biomédica | 218072801 | Western blot |
| Anticuerpo caveolina-1 | Santa Cruz Biotechnology | sc-53564 | blot |
| CellMask Tinción de membrana plasmática naranja | Invitrogen | C10045 | Citometría de flujo |
| Quimioluminiscencia | Amersham Biosciences | N/A Western | blot |
| tijera de operación curva | JZ Instrumento quirúrgico | J21040 | Aislamiento |
| Balanza electrónica | Zhi Ke | Aislamiento ZK-DST | |
| EV Espectrofotómetro Epoch | BioTek | N/A Western | blot |
| Tubos Eppendorf Eppendorf | 3810X | EV | |
| aislamiento Flotillin-1 | anticuerpo PTM BIO | PTM-5369 | Western blot |
| Sistema de imagen en gel | Tanon | 4600 | Western blot |
| Golgin84 | Novus | nbp1-83352 | blot |
| Rejillas - Formvar/Carbon Coated - Copper 200 mesh | Polysciences | 24915 | Microscopio electrónico de transmisión |
| Heparin Solution | StemCell | 7980 | Aislamiento EV |
| Liberase Grado de investigación | Sigma-Aldrich | 5401127001 | aislamiento EV |
| pinza microscópica | JZ Instrumento quirúrgico | JD1020 | Aislamiento EV |
| NovoCyte citómetro de flujo | ACEA | N/A | Citometría |
| de flujo Omni-PAGE Hepes-Tris Gels Hepes 4~20%, 10 pocillos | Epizyme | LK206 | Western blot |
| OSCAR( D-19) anticuerpo | Santa Cruz Biotechnology | SC-34235 | Citometría |
| de flujo PBS (2x) | ZHHC | PW013 | blot |
| Pentobarbital sódico | Sigma-Aldrich | 57-33-0 | Anestesia |
| Peroxidasa AffiniCabra Pura Anti-Ratón IgG (H+L) | Jacson | 115-035-003 | blot |
| Peroxidasa AffiniCabra Pura Anti-Conejo IgG (H+L) | Jacson | 111-035-003 | blot |
| Ácido fosfotúngstico | RHAWN | 12501-23-4 | Microscopio electrónico de transmisión |
| PKM2(d78a4) xp conejo mab | Señalización celular | 4053t | Western blot |
| Película de polietileno (PE) | Xiang yi | 200150055 | Microscopio electrónico |
| de transmisión Membranas de fluoruro de polivinilideno | Roche | 3010040001 | Western blot |
| Inhibidores de la proteasa | Roche | 4693132001 | Western blot |
| Anticuerpo recombinante anti-PGD | Abcam | ab129199 | Western blot |
| Tampón de lisis RIPA | Beyotime | P0013 | Western blot |
| Tampón de carga SDS-PAGE (5x) | Cwbio | CW0027S | Western blot |
| Tamaño de las cuentas | Invitrogen | F13839 | Citometría de flujo |
| Microcentrífugas de mesa de alta velocidad | Hitachi | CT15E | EV aislamiento |
| Microscopio electrónico de transmisión | HITACHI | H-7650 | Microscopio electrónico de transmisión |
| Tween-20 | MP Biomedicals | 19472 | Western blot |
| Mezclador de vórtice Genie | Scientific Industries | SI0425 | Aislamiento EV |
| ZetaView BASIC NTA - Microscopio de Video de Seguimiento de Nanopartículas PMX-120 | Particle Metrix | N/A Análisis | seguimiento de nanopartículas |
| α-Actinina-4 Abclón mAb de conejo | A3379 | blot | |
| β-actina | Cwbio | CW0096M | Western blot |
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