הפרוטוקול כאן מדגים כי ניתן להפריד כראוי שלפוחיות חוץ-תאיות ממדיה מותנית של תרביות תאים באמצעות כרומטוגרפיה של הרחקת גודל.
מאמר שיטה
הפרוטוקול כאן מדגים כי ניתן להפריד כראוי שלפוחיות חוץ-תאיות ממדיה מותנית של תרביות תאים באמצעות כרומטוגרפיה של הרחקת גודל.
שלפוחיות חוץ-תאיות (EVs) הן מבנים הקשורים לממברנות ליפידים בגודל ננומטרי המשתחררים מכל התאים, נמצאים בכל הביופלואידים ומכילים חלבונים, חומצות גרעין ושומנים המשקפים את תא האב שממנו הם נגזרים. הפרדה נכונה של כלי רכב חשמליים מרכיבים אחרים במדגם מאפשרת אפיון של המטען הקשור אליהם ומעניקה תובנה לגבי הפוטנציאל שלהם כמתקשרים בין-תאיים וסמנים ביולוגיים לא פולשניים למחלות רבות. במחקר הנוכחי, כלי רכב חשמליים שמקורם באוליגודנדרוציטים בודדו ממדיית תרביות תאים באמצעות שילוב של טכניקות חדישות, כולל אולטרה-סינון וכרומטוגרפיה של הרחקת גודל (SEC) כדי להפריד בין כלי רכב חשמליים לבין חלבונים חוץ-תאיים אחרים וקומפלקסים של חלבונים. באמצעות עמודי SEC הזמינים מסחרית, הופרדו כלי רכב חשמליים מחלבונים חוץ-תאיים ששוחררו מתאי אוליגודנדרוגליומה אנושיים בתנאי בקרה ותנאי עקה אנדופלסמית רשתית (ER). סמני EV קנוניים CD9, CD63 ו- CD81 נצפו בשברים 1-4, אך לא בשברים 5-8. GM130, חלבון של מנגנון גולג'י, וקלקסין, חלבון אינטגרלי של ER, שימשו כסמני EV שליליים, ולא נצפו בשום שבר. יתר על כן, בעת איגום וריכוז שברים 1-4 כשבר EV, ושברים 5-8 כשבר החלבון, נצפה ביטוי של CD63, CD81 ו- CD9 בשבר EV. הביטוי של GM130 או calnexin לא נצפה באף אחד מסוגי השברים. השברים המאוגדים הן מתנאי הבקרה והן מתנאי ה-ER הודגמו באמצעות מיקרוסקופיית אלקטרונים הולכה ושלפוחיות נצפו בשברים EV, אך לא בשברים החלבונים. חלקיקים ב-EV ושברי חלבונים משני התנאים כומתו גם הם באמצעות ניתוח מעקב אחר ננו-חלקיקים. יחד, נתונים אלה מראים כי SEC היא שיטה יעילה להפרדת כלי רכב חשמליים ממדיה מותנית של תרביות תאים.
התפוצצות העניין בחקר שלפוחיות חוץ-תאיות (EVs) לוותה בהתקדמות משמעותית בטכנולוגיות ובטכניקות המשמשות להפרדה ולמחקר של חלקיקים הטרוגניים בגודל ננומטרי. בזמן שחלף מאז גילוים לפני כמעט ארבעה עשורים1,2, נמצא כי מבנים ממברניים קטנים אלה מכילים שומנים ביו-אקטיביים, חומצות גרעין וחלבונים, וממלאים תפקידים מרכזיים בתקשורת בין-תאית 3,4. כלי רכב חשמליים משתחררים מכל סוגי התאים ולכן נמצאים בכל הנוזלים הביולוגיים, כולל פלסמה וסרום, רוק ושתן. כלי רכב חשמליים בתוך נוזלים אלה טומנים בחובם הבטחה גדולה לשמש כסמנים ביולוגיים לא פולשניים למחלות שונות, כולל מחלות נוירו-דלקתיות ומחלות נוירודגנרטיביות, סרטן והפרעות אוטואימוניות 5,6,7. יתר על כן, ניתן לבצע מחקרים מכניסטיים במבחנה באמצעות טכניקות של תרביות תאים על ידי הפרדת כלי רכב חשמליים המשתחררים למדיום התרבית 3,8,9.
כדי להבין את תפקידם של כלי רכב חשמליים בפתופיזיולוגיה של מחלות, הפרדה נאותה מהנוזל שבו הם נמצאים היא בעלת חשיבות עליונה. תקן הזהב להפרדת EV הוא זה מכבר אולטרה-צנטריפוגציה דיפרנציאלית (dUC)10, אולם נוצרו טכניקות מתוחכמות יותר להשגת הפרדה טובה יותר של כלי רכב חשמליים מרכיבים חוץ-תאיים אחרים. חלק מטכניקות אלה כוללות מעברי צבע של צפיפות, שבר זרימת שדה אסימטרי-זרימה (A4F), ציטומטריה של זרימה, אימונוקסטור, משקעי פוליאתילן גליקול וכרומטוגרפיה של אי הכללת גודל (SEC)11,12,13. לכל טכניקה יש קבוצה משלה של יתרונות וחסרונות; עם זאת, הוכח כי SEC בפרט מפריד בין כלי רכב חשמליים לבין נוזלים ביולוגיים ותרבי-על של תרביות תאים בצורה יעילה למדי 8,14,15. ל-SEC יש גם את הבונוס הנוסף של היותה פשוטה יחסית וידידותית למשתמש.
SEC היא שיטה המפרידה בין רכיבים של נוזל בהתבסס על גודל. עם טכניקה זו, עמודה של שרף (או עשה בתוך הבית או נרכש מסחרית) משמש כדי לחלק מדגם. חלקיקים קטנים בדגימה נלכדים בין החרוזים בתוך השרף, בעוד שחלקיקים גדולים יותר מסוגלים לעבור דרך השרף בחופשיות רבה יותר, וכך לחמוק מוקדם יותר בתהליך. מאחר שרכבים חשמליים גדולים יותר בגודלם מחלבונים חוץ-תאיים רבים ומאגרגטים של חלבונים, כלי רכב חשמליים עוברים דרך העמודה מהר יותר ומתחמקים בשברים מוקדמים יותר מאשר חלבונים חוץ-תאיים14.
במאמר שיטות זה, מתואר השימוש ב-SEC להפרדת כלי רכב חשמליים ממדיה של תרביות תאים (CCM) מאוליגודנדרוציטים אנושיים תחת בקרה ותנאי עקה אנדופלסמיים של הרשתית (ER). באמצעות פרוטוקול זה, נראה כי כלי רכב חשמליים המופרדים בטכניקה זו נמצאים בתוך שברים ספציפיים שניתן לאגד יחד ולרכז לאפיון במורד הזרם, וכי כלי הרכב החשמליים המופרדים מופקים מתאים ולא ממקור אקסוגני כגון סרום בקר עוברי (FBS) המשמש להשלמת CCM. נוכחותם של סמני EV קנוניים, CD63, CD81 ו- CD916,17,18,19 בשברים EV, והיעדרם בשברי החלבון מודגמת בכתם מערבי. באמצעות מיקרוסקופיית אלקטרונים (TEM), כלי רכב חשמליים מוצגים באופן חזותי ומציגים את המורפולוגיה הצפויה ונצפים רק בחלק EV. חלקיקים נספרים גם בשברי EV וחלבון של תנאי בקרה ו-ER, ומספר רב של חלקיקים בטווח הגודל הצפוי של 50-200 ננומטר בקוטר נצפו בדגימות EV. יחד, נתונים אלה תומכים ברעיון ש-SEC היא שיטה יעילה ואפקטיבית להפרדת כלי רכב חשמליים ממדיה של תרביות תאים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
1. הכנת מאגרים וריאגנטים
הערה: צור ריאגנטים של תרביות תאים במכסה המנוע של תרבית תאים כדי לשמור על סטריליות.
2. גידול וטיפול בתאים
3. איסוף וריכוז של CCM מותנה (איור 1)
4. איסוף תאים
5. הפרדת EV באמצעות כרומטוגרפיה של אי-הכללת גודל (איור 2)
הערה: בצע את השלבים הבאים פעמיים, פעם אחת עבור retentate שליטה ופעם אחת עבור tunicamycin שטופל retentate.
הערה: PBS המשמש בסעיף זה הוא 0.22 מיקרומטר מסונן 1x PBS.
6. אולטרה-סינון של EV ושברי חלבון
7. בקרות מדיה
8. כתם מערבי
9. הדמיית TEM
10. ניתוח מעקב אחר ננו-חלקיקים (נת"ע)
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
כתם מערבי חושף הפרדה נאותה של כלי רכב חשמליים מ-CCM
כדי להעריך את היעילות של ה-SEC להפרדת כלי רכב חשמליים ממדיה של תרביות תאים, הופעל כתם מערבי תוך שימוש בכל שבר בודד מדגימות הבקרה כדי לבחון את הביטוי של שלושת סמני ה-EV הקנוניים, CD9, CD63 ו-CD81, כמו גם GM130 ו-calnexin18, ששימשו כבקרות שליליות (איור 3). ביטוי אלבומין18 נבדק גם כדי להבטיח שניתן יהיה להפריד כראוי חלבונים חוץ-תאיים ב-CCM מרכבים חשמליים. ביטוי חזק של CD9, CD63...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
SEC היא שיטה ידידותית למשתמש להפרדה נאותה של כלי רכב חשמליים מ-CCM מותנה. על מנת לבודד באופן ספציפי רכבים חשמליים שמקורם בתאים, יש לקחת בחשבון שיקול דעת זהיר של סוג CCM ותוספי התזונה שלו. מדיות רבות של תרביות תאים צריכות להיות משלימות FBS, המכילות כלי רכב חשמליים שמקורם בחיה שבה נקטף הסרום. כלי רכב חשמליים אלה בסרום עשויים להרוות ולהסוות כל אות המיוצר על ידי כלי רכב חשמליים שמקורם בתאים בתרבית26. לכן, בעת ביצוע ניסויים, יש להשתמש ב- FBS מדולדל EV במידת האפשר כדי להבטיח שניתן לייחס את כלי הרכב החשמ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים על היעדר ניגוד עניינים.
המחברים רוצים להודות לפן סטייט בהרנד ולקרן הבריאות Hamot על המימון, כמו גם למתקן המיקרוסקופיה של פן סטייט ביוניברסיטי פארק, פנסילבניה.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 2-Mercaptoethanol | VWR | 97064-588 | |
| 4X Laemmli מאגר מדגם | BioRad | 1610747 | |
| Amicon Ultra-15 יחידת מסנן צנטריפוגלי, Ultracel, 3 KDa, 15 מ"ל | סיגמא-אולדריץ' | UFC900308 | 3 kDa חיתוך |
| Amicon Ultra-2 יחידת מסנן צנטריפוגלי עם ממברנת Ultracel-3 | Sigma-Aldrich | UFC200324 | חיתוך 3 kDa |
| Persulfate | Sigma-Aldrich | A3678-100G | |
| אנטי ארנב IgG, HRP מקושר נוגדנים | איתות תאי | 7074V | 1:1000 דילול |
| נוגדן נגד קלנקסין | Abcam | ab22595 | 1:500 דילול |
| אנטי-CD9 עכבר נוגדן חד-שבטי | BioLegend | 312102 | 1:500 דילול |
| אנטי-GM130 נוגדן [EP892Y] - cis-Golgi Marker | Abcam | ab52649 | 1:500 דילול |
| נגד עכבר IgG, נוגדן מקושר HRP | טכנולוגיית איתות תאים | 7076V | 1:1000 דילול |
| אספן שברים אוטומטי | Izon Science | ||
| ערכת בדיקת BCA מצלמת | CCD Bio-Rad | ||
| Gatan | Orius SC200 | ||
| Cd63 עכבר אנטי אנושי | BD | 556019 | 1:1000 דילול |
| CD81 נוגדן | סנטה קרוז ביוטכנולוגיה | SC-23962 | 1:1000 דילול |
| Cellstar מסנן כובע צלוחיות תרבית תאים | גריינר ביו-וואן | 660175 | |
| ChemiDoc MP Imager | BioRad | ||
| Clarity Western ECL Substrate | BioRad | 1705061 | |
| דאוקסיכולאט | סיגמא-אולדריץ' | D6750-10G | |
| דיתיותרייטול | סיגמא | 3483-12-3 | |
| DMEM/גלוקוז גבוה עם L-גלוטמין; ללא נתרן | Cytiva | SH300022. FS | |
| סרום בקר עוברי בדרגה פרימיום | VWR | 97068-085 | |
| סרום בקר עוברי, מדולדל אקסוזום | Thermo Scientific | A2720801 | |
| Glycine | BioRad | 1610718 | |
| ערך רב חלב יבש ללא שומן | אמזון | B076NRD2TZ | |
| HOG קו תאי אוליגודנדרוגליומה אנושי | Sigma-Aldrich | SCC163 | |
| Izon Science USA Ltd qev גודל אי הכללה עמודות 5pk | Izon Science | ||
| מתנול >99.8% ACS | VWR | BDH1135-4LP | |
| Mini-PROTEAN לוחות זכוכית | BioRad | 1653310 | עם מרווחים של 0.75 מ"מ |
| Mini-PROTEAN לוחות קצרים | BioRad | 1653308 | |
| NP-40 | Sigma-Aldrich | 492016 | |
| פניצילין-סטרפטומיצין, תמיסה | סיגמא-אולדריץ' | P4458-100 מ"ל | |
| פוספט חוצץ מי מלח PBS | פישר סיינטיפיק | BP66150 | |
| ערכות בדיקת חלבון BCA פירס BCA וריאגנטים | תרמו פישר סיינטיפיק | 23227 | |
| פירס PVDF ממברנות העברת | תרמו | מדעי 88518 | |
| פירס ווסטרן ספיגה מסנן נייר | תרמו Scientific | 84783 | |
| פוליאוקסיאתילן-20 (TWEEN 20), 500 מ"ל | ביו בייסיק | TB0560 | |
| קוקטייל מעכב פרוטאז/פוספטאז (100X) | טכנולוגיית איתות תאים | 5872S | |
| נוגדן רקומביננטי נגד TSG101 [EPR7130(B)] | ABCam | ab125011 | 1:1000 דילול |
| סלודיום הידרוקסיד | סיגמא-אולדריץ' | SX0603 | |
| נתרן אזיד | פישר מדעי | BP922I-500 | |
| נתרן כלורי | סיגמא-אולדריץ' | S9888-500G | |
| נתרן דודציל סולפט,≥ 99.0% (GC), כדורים ללא אבק | Sigma-Aldrich | 75746-1KG | |
| Tetramethylethylenediamine | Sigma-Aldrich | T9281-25ML | |
| TGX ערכת אקרילאמיד FastCast ללא כתמים, 10% | BioRad | 1610183 | |
| מיקרוסקופ אלקטרונים | שידור FEI Tecnai 12 Biotwin | ||
| Tris | BioRad | 1610716 | |
| טריפסין 0.25% פרוטאז עם טריפסין חזיר, HBSS, EDTA; ללא סידן, מגנזיום | Cytiva | SH30042.01 | |
| Tunicamycin | Tocris | 3516 | |
| Zeta View תוכנה | Analytik | NTA |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
בקש הרשאה לשימוש חוזר בטקסט או באיורים של מאמר JoVE זה
בקש הרשאה