エキソソームアプリケーションは、医薬品開発と再生医療のための新たなツールです。我々は、高純度のエキソソーム分離プロトコルを確立し、機械学的研究のためにCB-SCと呼ばれる新しい同定された幹細胞からエキソソームを分離する。また、CB-SC由来エキソソームをヒト単球と共培養し、その分化を、定型的に区別するマクロファージに導いた。
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エキソソームアプリケーションは、医薬品開発と再生医療のための新たなツールです。我々は、高純度のエキソソーム分離プロトコルを確立し、機械学的研究のためにCB-SCと呼ばれる新しい同定された幹細胞からエキソソームを分離する。また、CB-SC由来エキソソームをヒト単球と共培養し、その分化を、定型的に区別するマクロファージに導いた。
幹細胞教育者(SCE)療法は、1型糖尿病および他の自己免疫疾患の治療のための新しい臨床アプローチである。SCE療法は、単離された患者の血液単核細胞(例えば、リンパ球および単球)をアフェレシス機を介して循環し、SCE装置中の接着性臍帯血由来幹細胞(CB-SC)を有する患者の血液単核細胞を共培養し、これらの「教育された」免疫細胞を患者の血液に戻す。エキソソームは、すべての生体流体および細胞培養媒体に存在する30\u2012150 nmの間のナノサイズの細胞外小胞である。SCE療法の基礎となる分子メカニズムをさらに探求し、CB-SCから放出されるエキソソームの作用を調べるため、CB-SCによる治療中にこれらのエキソソームを食作用させる細胞を調べる。ヒト末梢血単核細胞(PBMC)と共に標識されたCB-SC由来エキソソームを共培養することにより、CB-SC由来エキソソームはヒトCD14陽性単球によって主に取り込まれ、スピンドル様形態とM2関連表面マーカーの発現を伴う単球の分化(M2)につながることがわかった。ここでは、CB-SC由来エキソソームの分離と特徴付けのためのプロトコルと、ヒト単球とCB-SC由来エキソソームの共培養とM2分化のモニタリングのためのプロトコルを提示する。
臍帯血幹細胞(CB-SC)は、ヒト臍帯血から同定された独自のタイプの幹細胞であり、間葉系幹細胞(MSC)および造血幹細胞(HSC)1などの他の既知のタイプの幹細胞と区別される。免疫変調の特性とペトリ皿の表面にしっかりと付着する能力に基づいて、我々は臨床試験2、3で幹細胞教育者(SCE)療法として指定された新しい技術を開発しました。SCE療法の間に、患者の末梢血単核細胞(PBMC)は細胞分離器を介して集め、循環し、インビトロの付着CB-SCと共培養される。これらの「教育された」細胞(CB-SC処理PBMC)は、閉ループシステムで患者の循環に戻されます。臨床試験は、1型糖尿病(T1D)2、4および脱毛症(AA)5を含む自己免疫疾患の治療に対するSCE療法の臨床的安全性および有効性を既に実証している。
エキソソームは、直径30\u2012150 nmのナノ粒子ファミリーであり、すべての生体流体および細胞培養培地6に存在する。エキソソームは、脂質、mRNA、タンパク質、マイクロRNA(miRNA)を含む多くの生理活性分子で富化され、細胞間通信において重要な役割を果たします。最近では、エキソソームは、診療所7、8、9の治療の可能性のために、研究者や製薬会社にとってより魅力的になっています。最近、我々の機械学的研究はCB-SC放出エキソソームがSCE療法10の免疫調節に寄与することを実証した。
ここでは、CB-SC放出エキソソームによる単球を標的とするSCE療法のメカニズムを探るプロトコルについて述べる。まず、CB-SC放出エキソソームを超遠心分離法を用いてCB-SC由来のコンディション培地から分離し、フローサイトメトリー、ウェスタンブロット(WB)および動的光散乱(DLS)によって検証した。第2に、CB-SC由来エキソソームは、緑色蛍光性親油性色素であるディオで標識した。第三に、彼らは、フローサイトメトリーによるPBMCの異なる亜集団におけるディオ標識CB-SC由来エキソソームの正の割合を調べるためにPBMCと共培養した。このプロトコルは、幹細胞の免疫調節の基礎となるエキソソームの作用を研究するためのガイダンスを提供する。
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このプロトコルは、ハッッケンサック・メリディアン・ヘルスの発見・イノベーションセンターの制度的人間研究倫理委員会のガイドラインに従っています。ヒトバフィーコート血液ユニットは、ニューヨーク血液センター(ニューヨーク、ニューヨーク)から購入されました。ヒト臍帯血ユニットは健康なドナーから採取され、クライオセル・インターナショナル血液銀行(フロリダ州オールズマー)から購入した。ニューヨーク血液センターとクライオセルの両方が、IRBの承認を得て、ドナーから同意書に署名し、採血と分布のすべての認定を受けています。
1. CB-SC由来のコンディション培地の細胞培養および調製
2. CB-SCの特徴付け
3. CB-SC由来エキソソームの分離
4. CB-SC由来エキソソームの特徴
5. PBMCの異なる亜集団によって取られたディオ標識CB-SC由来エキソソームを測定する
6. 単球に対するCB-SC由来エキソソームの作用を調べる
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当初、CB-SCの表現型と純度を、白血球共通抗原CD45、ES細胞特異的転写因子OCT3/4、およびSOX2などのCB-SC関連マーカーを用いてフローサイトメトリーにより調べた。CB-SCはCD45、OCT3/4、SOX2、CD270、およびガレクチン9の発現を高レベルで表示するが、CD34の発現は一切ない(図1A)。フローサイトメトリー解析では、CD9、CD81、およびCD63を含むエキソソーム特異的マーカーの発現がCB-SC由来エキソソーム上にあったことを確認した(図1B)。エキソソームの形態およびサイズ分布は、TEMおよびDLS(図1C,D)によって特徴付けられており、サイズは79.38±20.07 nmであった。ウェスタンブロットは、さらに、エキソソーム関連マーカーアリックスの発現を証明し、ER関連マーカーカルネキシンの発現を伴わない(図1E)。
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エキソソームの応用は、臨床診断、医薬品開発、再生医療の新たな分野です。ここでは、CB-SC由来エキソソームの調製とヒト単球の分化に関するエキソソームの機能研究に関する詳細なプロトコルを提示する。現在のプロトコルは、機能的CB-SC由来エキソソームが高純度で逐次遠心分離と超遠心分離によって単球に免疫変調を示すことによって単一体化されることを実証した。
他の従来のプロトコルと比較して、限外濾過は、他の細胞外小胞(EV)とは異なる分子量および排除サイズに基づいて、異なる細胞または媒体からのエキソソームの単離および精製のための確立されたアプローチである。限外濾過分離は、超遠心分離よりも時間の節約が多いが、大きなサイズで小胞に構造的な損傷を引き起こす可能性がある。エキソソームはまた、ポリエチレングリコール(PEG)媒介沈殿物によって低コストで収集することができるが、この方法はタンパク質汚染13、14によるエキソソーム純度のリスクがある。したがって、現在のプロトコルは、高純度で...
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Zhao博士は、天河幹細胞バイオテクノロジー社の創設者であり、幹細胞教育者技術の発明者です。他のすべての著者は、提出された作業に関連する可能性のある金銭的利益を持っていません。
私たちは、ハッケンサックUMC財団を通じて寛大な資金援助をしてくれたポダー氏とルートヴィヒ氏に感謝しています。私たちは、英語の編集のためにローラ・ジャオに感謝します。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 1.5 ml マイクロ遠心チューブ | フィッシャー サイエンティフィック | 05-408-129 | |
| 15 ml 円錐管 | ファルコン | 352196 | |
| 24 ウェル プレート | ファルコン | 351147 | 非組織培養 プレート |
| 3,3'-ジオスタデシロキサカルボシアニン過塩素酸塩 (Dio) | ミリポア シグマ | D4292-20MG | 4 度で保存;C |
| 300 メッシュグリッド | Ted Pella | 1GC300 | |
| 50 mL コニカルチューブ | Falcon | 352070 | |
| 6 ウェルプレート | Falcon | 353046 | 組織培養プレート |
| 96 ウェルプレート | Falcon | 353072 | 組織培養プレート |
| ACK Lysis Buffer | Lonza | 10-548E | 100 ml |
| Amicon-15 10kDa 遠心分離機フリターユニット | ミリポアシグマ | UFC901024 | |
| アンチヒューマンアリックス | バイオレジェンド | 634501 | 4°で保存。C、RRID: |
| AB_2268110反ヒトカルネキシン | バイオレジェンド | 699401 | 4°で保存。C、RRID: |
| AB_2728519抗ヒトCD11c抗体、Pe-Cy7 | BD Bioscience | 561356 | 4°Cで保存。C、RRID: |
| AB_10611859抗ヒトCD14抗体、カルマオレンジ | ックマンコールターB36294 | ストア4°C;C、RRID:AB_2728099 | |
| 抗ヒトCD163抗体、PE | BD Bioscience | 556018 | 4°で保存。C、RRID: |
| AB_396296抗ヒトCD19抗体、PC5 | ベックマンコールター | IM2643U | 4°Cで保存。C、RRID: |
| AB_131160抗ヒトCD206抗体、FITC | BD Bioscience | 551135 | 4°で保存。C、RRID:AB_394065 |
| 抗ヒトCD209抗体、ブリリアントバイオレット421 | BDバイオサイエンス | 564127 | 4°で保存。C、RRID: |
| AB_2738610抗ヒトCD270抗体、PE | バイオレジェンド | 318806 | 4°で保存。C、RRID:AB_2203703 |
| 抗ヒトCD3抗体、Pacfic Blue | Biolegend | 300431 | 4°で保存。C、RRID: |
| AB_1595437抗ヒトCD34抗体、APC | ベックマンコールター | IM2427U | 4°Cで保存。C、RRID:N / A |
| 抗ヒトCD4抗体、APC | BDバイオサイエンス | 555349 | 4°Cで保存。C、RRID:AB_398593 |
| 抗ヒトCD45抗体、Pe-Cy7 | ベックマンコールター | IM3548U | 4°Cで保存。C、RRID: |
| AB_1575969抗ヒトCD56抗体、PE | ベックマンコールター | IM2073U | 4°Cで保存。C、RRID:AB_131195 |
| 抗ヒトCD63抗体、PE | BDバイオサイエンス | 561925 | 4°で保存。C、RRID: |
| AB_10896821抗ヒトCD8抗体、APC-Alexa Fluor 750 | Beckman Coulter | A94686 | 4 °C、RRID:N / A |
| 抗ヒトCD80抗体、APC | ベックマンコール | ターB30642 | ストア4°C;C、RRID:N / |
| A 抗ヒトCD81抗体、FITC | BD Bioscience | 561956 | 4°で保存。C、RRID: |
| AB_394049抗ヒトCD86抗体、APC-Alexa Fluor 750 | Beckman Coulter | B30646 | 4 °C、RRID:N / A |
| 抗ヒトCD9抗体、FITC | ThermoScientic | MA5-16860 | 4°で保管します。C、RRID: |
| AB_2538339抗ヒトガレクチン9抗体、ブリリアントバイオレット421 | バイオレジェンド | 348919 | 4°Cで保存。C、RRID:AB_2716134 |
| 抗ヒトOCT3 / 4抗体、eFluor660 | ThermoScientic | 50-5841-82 | 4°で保管します。C、RRID:AB_11218882 |
| 抗ヒトSOX2抗体、Alexa Fluor 488 | ThermoScientic | 53-9811-82 | 4°Cで保管されています。C、RRID:AB_2574479 |
| BCAタンパク質アッセイキット | ThermoFisher Scientific | 23227 | |
| ウシ血清アルブミン | ミリポアシグマ | A1933 | |
| フィーコート | ニューヨーク血液 | センター40-60ml | |
| 細胞スクレーパー | ファルコン | 353085 | |
| セミマイクロキュベット | VWR | 97000590 | |
| 解離バッファー | Gibco | 131510014 | 100 ml |
| Dual-Chanber 細胞計数スライド | Bio-Rad | 1450015 | |
| Exosome-Human CD63 Detection reagent | ThermoFisher Scientific | 10606D | 4 °C;C |
| Ficoll-Paque PLUS density grandient media | GE Health | 17-1440-03 | 500 ml |
| 固定角ローター(25°C) | Thermo Scientifc | 75003698 | Maxium 24,700 x g |
| Gallios フローサイトメーター | ベックマン・コールター | 3 lasers 10 色 最大 | |
| ヒト臍帯血 | クライオセル インターナショナル | 40-100 ml/unit | |
| ヒト Fc ブロック | BD バイオサイエンス | 564220 | 4 °C で保管;C |
| Immun-Blot PVDF メンブレン | Bio-Rad | 1620177 | |
| Millex-GP シリンジフィルターユニット、0.22 µm | Millipore Sigma | SLGP033RS | |
| Optima XE-90 Ultracentriguge | Beckman Coulter | ||
| Orbital Shaker MP4 | BioExpress | S-3500-1 | |
| PBS | ThermoFisher Scientific | 10010049 | 500 ml |
| ヨウ化プロピジウム | BD Bioscience | 56-66211E | 4 °C で保管。C |
| ニコン エクリプス Ti2 顕微鏡 | ニコンインスツルメンツ株式会社 | エクリプス Ti2 | NIS-Elements ソフトウェア バージョン 5.11.02 |
| Hochest 33342 | Thermo Scientifc | 62249 | 5 ml |
| Revert microsopy | フィッシャー サイエンティフィ | 12563518 | |
| ローター 41 Ti | ベックマン コールター | 331362 | Maxium 41,000 rpm |
| Sorvall St 16R 遠心分離機 | サーモScientifc | 75004381 | |
| スイングバケットローター | Thermo Scientifc | 75003655 | |
| TC-20 セルカウンター | Bio-Rad | ||
| ThermoScientific Forma 380 Steri Cycle CO2 Incubator | ThermoFisher Scientific | ||
| Transmission Electron Microscopy | JEOL | JEM-2100 PLUS | |
| 超遠心チューブ | Beckmanコールター | 331372 | |
| X'VIVO 15 無血清培地 | ロンザ | BEBP04-744Q | 1000 ml 培地、4 °C;ハ |
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