Le présent protocole décrit une méthode pour extraire les vésicules extracellulaires du sang périphérique et des tissus solides avec profilage ultérieur des antigènes de surface et des cargaisons de protéines.
Article de méthode
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Le présent protocole décrit une méthode pour extraire les vésicules extracellulaires du sang périphérique et des tissus solides avec profilage ultérieur des antigènes de surface et des cargaisons de protéines.
Les vésicules extracellulaires (VE) circulantes et résidentes dans les tissus représentent des cibles prometteuses en tant que nouveaux biomarqueurs théranostiques, et elles apparaissent comme des acteurs importants dans le maintien de l’homéostasie de l’organisme et la progression d’un large éventail de maladies. Alors que les recherches actuelles se concentrent sur la caractérisation des exosomes endogènes d’origine endosomale, les microvésicules qui s’échappent de la membrane plasmique ont attiré de plus en plus d’attention dans les domaines de la santé et de la maladie, qui se caractérisent par une abondance de molécules de surface récapitulant la signature membranaire des cellules mères. Ici, une procédure reproductible est présentée basée sur la centrifugation différentielle pour extraire et caractériser les VE du plasma et des tissus solides, tels que l’os. Le protocole décrit en outre le profilage ultérieur des antigènes de surface et des cargaisons protéiques des véhicules électriques, qui sont donc traçables pour leurs dérivations et identifiés avec des composants liés à la fonction potentielle. Cette méthode sera utile pour l’analyse corrélative, fonctionnelle et mécaniste des VE dans les études biologiques, physiologiques et pathologiques.
Des vésicules extracellulaires (VE) ont été proposées pour définir les structures extracellulaires enfermées dans la bicouche lipidiquelibérée par les cellules 1, qui jouent un rôle important dans divers événements physiologiques et pathologiques2. Les VE libérés par les cellules saines peuvent être divisés en deux catégories principales, à savoir les exosomes (ou petits VE) formés par une voie de trafic endocytaire intracellulaire3 et les microvésicules (ou gros VE) développées par le bourgeonnement vers l’extérieur de la membrane plasmique de la cellule4. Alors que de nombreuses études portent sur la fonction des VE prélevés in vitrosur des cellules cultivées 5, les VE issus de la circulation ou des tissus sont plus complexes et hétérogènes, ce qui a l’avantage de refléter l’état réel de l’organisme in vivo6. En outre, presque tous les types de tissus peuvent produire des VE in vivo , et ces VE peuvent agir comme messagers dans le tissu ou être transférés par divers fluides corporels, en particulier le sang périphérique, pour faciliter la communication systémique7. Les VE dans la circulation et les tissus sont également des cibles pour le diagnostic et le traitement des maladies8.
Alors que les exosomes ont été intensivement étudiés ces dernières années, les microvésicules ont également des fonctions biologiques importantes, qui peuvent être facilement extraites sans ultracentrifugation, favorisant ainsi la recherche fondamentale et clinique9. Notamment, un problème critique concernant les VE isolés de la circulation et des tissus est qu’ils sont dérivés de différents types de cellules10. Étant donné que les microvésicules sont soufflées à partir de la membrane plasmique et caractérisées par une abondance de molécules de surface cellulaire9, il est possible d’utiliser des marqueurs membranaires cellulaires parents pour identifier l’origine cellulaire de ces VE. Plus précisément, la technique de cytométrie en flux (FC) peut être appliquée pour détecter les marqueurs membranaires. De plus, les chercheurs peuvent isoler les véhicules électriques et effectuer d’autres analyses en fonction des cargaisons fonctionnelles.
Le présent protocole prévoit une procédure rigoureuse pour extraire et caractériser les VE à partir d’échantillons in vivo. Les VE sont isolés par centrifugation différentielle, et la caractérisation des VE comprend l’identification morphologique par analyse de suivi des nanoparticules (NTA) et la microscopie électronique à transmission (MET), l’analyse d’origine par FC et l’analyse de la cargaison de protéines par transfert Western. Le plasma sanguin et l’os maxillaire des souris sont utilisés comme représentants. Les chercheurs peuvent se référer à ce protocole pour les VE provenant d’autres sources et apporter les modifications correspondantes.
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Les expériences sur les animaux ont été réalisées conformément aux lignes directrices du Comité institutionnel de soin et d’utilisation des animaux de la quatrième Université médicale militaire et aux directives ARRIVE. Pour la présente étude, des souris C57Bl/6 âgées de 8 semaines (aucune préférence pour les femelles ou les mâles) ont été utilisées. Les étapes de l’isolement des VE plasmatiques et tissulaires sont illustrées à la figure 1. Le plasma est pris comme représentant pour décrire la procédure d’isolation EV des fluides corporels. L’os maxillaire est pris comme représentant pour expliquer la procédure d’isolement EV des tissus solides.
1. Préparation des échantillons de plasma et d’os maxillaire
2. Extraction de véhicules électriques
3. Identification morphologique des VE
4. Analyse de l’origine des véhicules électriques
REMARQUE: L’identification de l’origine cellulaire des VE nécessite l’application d’anticorps pour les marqueurs membranaires cellulaires typiques. Le volume plasmatique minimum pour extraire les VE pour la procédure ci-dessous est de 300 μL. Sur la base des structures bicouches lipidiques des VE, un colorant membranaire peut être utilisé pour les marquer. Pour les échantillons de plasma sanguin, CD18 pour les lymphocytes14 est choisi pour la représentation. Pour les échantillons d’os maxillaire, le récepteur associé aux ostéoclastes (OSCAR) pour les ostéoclastes15 est choisi à titre d’exemple. Avant le FC, assurez-vous que le cytomètre en flux est adapté à la mesure des VE16, car la limite inférieure de taille est très différente entre les cytomètres de flux distincts.
5. Analyse de la teneur en protéines des VE
REMARQUE: L’analyse de la teneur en protéines dans les VE est effectuée par transfert Western. Par exemple, les VE plasmatiques et osseux ont été sélectionnés pour analyser l’état métabolique de la 6-phosphogluconate déshydrogénase (DPI) et de la pyruvate kinase M2 (PKM2). Golgin84 (l’organite de Golgi) a été utilisé comme témoin négatif, et la flottilline (protéine membranaire), la caveolin (protéine intégrale des cavéoles) et la β-actine (le cytosquelette)17 ont été utilisées comme témoin positif dans les VE par rapport aux échantillons cellulaires. La mitofilline et la α-actinine-4 ont été choisies comme grands marqueurs EV, tandis que CD9 et CD81 ont été choisis comme petits marqueurs EV pour illustrer les sous-populations EV18. Apoa1 a été sélectionné comme marqueur de lipoparticules plasmatiques19. Pour les détails respectifs sur les réactifs, voir le tableau des matériaux.
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Selon le flux de travail expérimental, les VE peuvent être extraits du sang périphérique et des tissus solides (Figure 1). L’os maxillaire d’une souris âgée de 8 semaines est d’environ 0,1 ± 0,05 g, et environ 300 μL de plasma peuvent être prélevés sur la souris. En suivant les étapes du protocole, 0,3 mg et 3 μg de VE peuvent être collectés, respectivement. Comme analysé par TEM et NTA, les caractéristiques morphologiques typiques des VE sont des vésicules membranaires rondes en forme de co...
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Lors de l’étude des caractéristiques, du devenir et de la fonction des véhicules électriques, il est crucial d’isoler les véhicules électriques à haut rendement et à faible contamination. Diverses méthodes existent pour extraire les VE, telles que la centrifugation par gradient de densité (DGC), la chromatographie d’exclusion de taille (SEC) et les tests d’immunocapture 4,20. Ici, l’une des méthodes les plus couramment utilisées, la centrifugation différentielle,...
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Les auteurs n’ont aucun conflit d’intérêts à divulguer.
Ce travail a été soutenu par des subventions de la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (32000974, 81870796, 82170988 et 81930025) et de la China Postdoctoral Science Foundation (2019M663986 et BX20190380). Nous sommes reconnaissants de l’aide du Centre national expérimental de démonstration de l’enseignement de la médecine de base (AMFU).
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| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| 4 % de paraformaldéhyde ; | Biosharp | 143174 | Microscope électronique à transmission |
| Alexa fluor 488 Anticorps secondaire anti-chèvre | Yeason | 34306ES60 | Cytométrie en flux |
| Alexa fluor 488 Anticorps secondaire anti-lapin | Invitrogen | A11008 | Cytométrie |
| en flux Anticorps anti-CD18 | Abcam | ab131044 | Cytométrie en flux |
| Anticorps anti-CD81 | Abcam | ab109201 | Western blot |
| Anticorps anti-CD9 | Huabio | ET1601-9 | Western blot |
| Anticorps anti-mitofline | Abcam | ab110329 | Western blot |
| APOA1 Rabbit pAbAb | Abclone | A14211 | Western blot |
| BCA protein assay kit | TIANGEN | PA115 | Western blot |
| BLUeye Prestained Protein Ladder | Sigma-Aldrich | 94964-500UL | Western blot |
| Albumine sérique bovine | MP Biomedical | 218072801 | Western blot |
| Anticorps anti-cavéoline-1 | Santa Cruz Biotechnology | sc-53564 | Western blot |
| CellMask Coloration de membrane de plasma orange | Invitrogen | C10045 | Cytométrie en flux |
| Chimiluminescence | Amersham Biosciences | N/A | blot |
| Ciseaux opératoires incurvés | JZ Instrument chirurgical | J21040 | EV |
| Isolation Balance électronique | Zhi Ke | ZK-DST | EV |
| Spectrophotomètre Epoch | BioTek | N/A | Western blot |
| Tubes Eppendorf | Eppendorf | 3810X | EV |
| isolation Flotillin-1 anticorps | PTM BIO | PTM-5369 | Western blot |
| Système d’imagerie sur gel | Tanon | 4600 | Western blot |
| Golgin84 | Novus | nbp1-83352 | |
| Western blot Grids - Formvar/Carbon Coated - Cuivre 200 mesh | Polysciences | 24915 | Microscope électronique à transmission |
| Heparine Solution | StemCell ; | 7980 | Isolement EV |
| Liberase Research Grade | Sigma-Aldrich | 5401127001 | EV isolement |
| Pince à épiler microscopique | JZ Instrument chirurgical | JD1020 | Isolement EV |
| Cytomètre en flux NovoCyte | ACEA | N/A | Cytométrie en flux |
| Omni-PAGE Hepes-Tris Gels Hepes 4~20 %, 10 puits | Epizyme | LK206 | Western blot |
| OSCAR( D-19) | Santa Cruz Biotechnology | SC-34235 | Cytométrie en flux |
| PBS (2x) | ZHHC | PW013 | Western blot |
| Pentobarbital sodique | Sigma-Aldrich | 57-33-0 | Anesthésie |
| Peroxydase AffiniPure Goat Anti-Mouse IgG (H+L) | Jacson | 115-035-003 | blot |
| Peroxydase AffiniPure Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) | Jacson | 111-035-003 | Transfert Western |
| Acide phosphotungstique | RHAWN | 12501-23-4 | Microscope électronique à transmission |
| PKM2(d78a4) xp rabbit ; mab ; | Signalisation cellulaire | 4053t | Western blot |
| Film de polyéthylène (PE) | Xiang yi | 200150055 | Microscope électronique à transmission |
| Membranes de fluorure de polyvinylidène ; | Roche | 3010040001 | Western blot |
| Inhibiteurs de protéase | Roche | 4693132001 | Western blot |
| Anticorps recombinant anti-DPI | Abcam | ab129199 | Western blot |
| Tampon de lyse RIPA | Beyotime | P0013 | Western blot |
| SDS-PAGE tampon de chargement (5x) | Cwbio | CW0027S | Western blot |
| Taille billes | Invitrogen | F13839 | Cytométrie en flux |
| Microcentrifugeuses de table à grande vitesse | Hitachi | CT15E | EV Isolation |
| Microscope électronique à transmission | HITACHI | H-7650 | Microscope électronique à transmission |
| Tween-20 | MP Biomedicals | 19472 | Mélangeur vortex Western blot |
| Genie | Scientific Industries | SI0425 | EV isolation |
| ZetaView BASIC NTA - Suivi des nanoparticules Microscope vidéo PMX-120 | Particle Metrix | N/A | Analyse du suivi des nanoparticules |
| &alpha ;-actinine-4 Rabbit mAbclone | A3379 | Western blot | |
| &beta ;-actin | Cwbio | CW0096M | Western blot |
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