このプロトコルは、健康なヒトドナーからの尿中細胞外小胞、uEVの単離方法と、フローサイトメトリーを使用したサイズと表面マーカー発現によるそれらの表現型の特徴付けについて説明しています。
方法論記事
このプロトコルは、健康なヒトドナーからの尿中細胞外小胞、uEVの単離方法と、フローサイトメトリーを使用したサイズと表面マーカー発現によるそれらの表現型の特徴付けについて説明しています。
細胞外小胞(EV)は、脂質膜の不均一な複合体であり、尿などのあらゆる液体中のあらゆる細胞タイプによって分泌されます。EVは、エキソソームのような直径40〜100nmから、微小胞内の100〜1000nmまで、さまざまなサイズにすることができます。また、多くの疾患の予後や診断のためのバイオマーカーとして使用できるさまざまな分子を含んでいることもあります。これらの小胞を特徴付けるために、多くの技術が開発されてきました。その一つがフローサイトメトリーです。しかし、バイオマーカーの検出とともに、EVの濃度を定量化し、サイズで区別する方法を示す既存のレポートはありません。この研究は、尿中細胞外小胞(uEV)の単離、定量化、および表現型化の手順を説明することを目的としています。これは、従来のサイトメーターを使用して、その構成を変更せずに分析します。この分析法の限界には、サンプルあたり最大4つの異なるバイオマーカーを染色できることが含まれます。また、この方法は、サンプルに含まれるEVの量によっても制限されます。これらの制限にもかかわらず、このプロトコルとその後の分析により、腎臓や脳の損傷を伴う疾患において、尿サンプル中に存在するEVマーカーの濃縮とこれらの小胞の存在量について、より多くの情報を得ることができます。
哺乳動物では、血液は腎臓を250〜300回通過することによってろ過されます。この間に尿が形成されます。この生体液の生成は、糸球体濾過、尿細管再吸収、分泌などの一連のプロセスの結果です。代謝老廃物と電解質は尿の主成分です。また、ペプチド、機能性タンパク質、細胞外小胞(EV)などの他の副産物も排泄されます1,2,3,4,5,6。最初に、尿中の細胞外小胞(uEV)は、水分バランス障害に苦しむ患者の尿サンプルで特定されました。これらの患者は、アクアポリン-2(AQP2)などの分子の存在を示し、これはその後、この疾患のバイオマーカーとして使用されました7。その後のいくつかの研究は、uEVの細胞起源を特定することに焦点を当て、これらの構造が腎臓細胞(糸球体、足細胞など)や他の細胞タイプの内皮または白血球系統によって分泌される可能性があることを説明しています。さらに、uEVの数と分子濃縮度は、多くの疾患や障害の状況と相関する可能性があります8,9,10,11,12,13,14。
全体として、EVは、脂質二重層で囲まれ、細胞が受動的または能動的なメカニズムを通じてさまざまな流体に放出する粒子の非常に不均一なファミリーを構成しています。その起源に応じて、EVはエンドソーム起源のエクソソームまたは原形質膜由来のマイクロベシクル/マイクロ粒子に分類できます。ただし、この分類基準は、粒子の生合成が直接観察される場合にのみ適用できます。したがって、物理的、生化学的、および細胞起源を含む他の重要な基準は、この分野のいくつかの研究者によって承認されています15,16,17。分析した分離物の性質に応じて、EVの特性評価にはさまざまな分析手法が提案されました。例えば、大型(≥100 nm)または小型(≤100 nm)のEVの濃縮に基づいて、フローサイトメトリーまたはナノ粒子追跡による定量がそれぞれ提案されています18。
今日、多くの疾患のバイオマーカーとしてのEVの使用が重要になっているため、さまざまな原因の検索が調査されています。最も有望な供給源の1つは、簡単かつ非侵襲的な方法で入手できる尿です。したがって、このプロトコルでは、示差遠心分離、蛍光色素標識抗体による処理、および従来の2レーザー/ 4色サイトメーターを使用したダウンストリーム分析によるuEVの分離手順について説明します。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
ヒトの尿サンプルは、ドナーインフォームドコンセントに署名した健康なボランティアから採取されました。これらの手続きは、Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán研究倫理委員会によっても承認されました。
1. 尿中細胞外小胞の分離
注:uEVのアイソレーションプロトコルは、ref.19から変更されています。 図1 は、uEVを分離するためのプロトコルの表現を示しています。

図1:フローサイトメトリー解析のためのuEV単離の概要。 このプロトコルでは、まずその日の最初の尿を遠心分離して、細胞と破片を取り除きます。次に、THPタンパク質を除去するための処理で大きな小胞を除去するために遠心分離を行い、最後に超遠心分離を実行して、1回の洗浄でuEVを濃縮して取得します。WB検証のために尿分画を保持する手順がマークされています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
2. uEVの染色
注:uEVの染色および分析を行う前に、uEVの適切な分離を検証するために、MISEV201818 で推奨されている少なくとも1つの方法を実行することが不可欠です。ここでは、ウェスタンブロット分析を示しています。 図2 は、uEVs染色の代表的なプロトコルを示しています。

図2:サイトメーターでのuEVの染色と捕捉の概要。 (A)uEV染色の表現。500,000 uEVについて、抗体を混合し、4°Cで12時間インキュベートしました。次に、CFSEを添加し、37°Cで10分間インキュベートしました。uEVは内部にCFSEを持っており、抗体は抗原の表面に結合します。400 μL の冷 PBS を使用して再懸濁し、フローサイトメーターで 100 μL のサンプルを低速で捕捉しました。(B)分析戦略。最初のドットプロット(SSC-H VS FL-X)はuEVのネガティブコントロールを示し、次にCFSEで染色したuEVを示すドットプロット、最後にuEVの抗体染色を示すヒストグラム(黒線)、ネガティブコントロールを灰色の線で示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
| チューブ1。 | Megamix FSCビーズ | |
| チューブ2。 | PBSの | |
| チューブ3。 | PBSとCFSE | |
| チューブ4。 | 問題1のすべての抗体を持つPBS | |
| チューブ5。 | 問題2のすべての抗体を持つPBS | |
| チューブ6。 | 自家蛍光制御 | 試薬なし、PBSのみのuEV。 |
| チューブ7。 | #uEVs | CFSE搭載のuEV |
| チューブ8。 | 問題点1 | CD37 FITC、CD53 PE、ADAM10 APCを搭載したuEV |
| チューブ 9. | 問題点2 | CD9 FITC、TSPAN33 APCを搭載したuEV |
表1:チューブのラベリング。 チューブにラベルを付ける方法を示す例。最初のチューブは、必要なすべてのコントロールです。抗体-蛍光色素の入ったチューブは、染色に依存します。
3. 従来のサイトメーターによるuEVの取得
注:フローサイトメーターの使用方法( 資料の表を参照)については、こちらで説明しています。

図3:Megamix FSCビーズのドットプロット。 示されているドットプロットは、フローサイトメーターソフトウェアを使用して生成されました。フローサイトメーターでは、画像は非常によく似ています。(A)バックグラウンドノイズを避けてビーズを選択するために生成された最初のドットプロット。(SSC-HとFL1-H)。(B)前のゲートの選択によって生成されたドットプロットで、ビーズのさまざまなサイズを示しています。(SSC-HとFSC-Hの比較)。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
4. フローサイトメーターソフトウェアによるデータの解析
注:資料の表に示されているフローサイトメーターソフトウェアの使用方法は、このセクションで説明されています。 図 4 は、サイズ ゲートを作成する手順を含むワークスペースを示しています。

図 4: データの分析を開始するためのすべての手順を含むワークスペース。 すべての画像は、ワークスペースのスクリーン印刷によって生成されました。(A)サンプルデータを追加して生成したワークスペース(左)、チューブ1、FSCビーズを選択して生成したドットプロット(右)。(B,C)は、SSC-HとFSC-Hを持つように軸の変更を示しています。(D-F)は、両方の軸の段階的なカスタマイズを示しています。(G-I)は、さまざまなビーズサイズの選択と生成を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。

図5:取得したデータを分析するためのワークスペース。 すべての画像は、ワークスペースのスクリーン印刷によって生成されました。(A)すべてのサンプルにサイズゲートを適用して生成されたワークスペース。(B)選択した自家蛍光チューブ、サイズゲートを示すドットプロット、および選択した1つのサイズ(0.1μm)のヒストグラム、このヒストグラムを使用して、各蛍光色素とサイズの正のゲートを取得します。(C)各蛍光色素とサイズの正のゲートで生成されたワークスペース。(D)サンプル用に生成されたワークスペース(左)とレイアウトエディター(右)。Layout Editorには、FL1-Hの自家蛍光チューブとポジティブチューブのヒストグラムと、それらを修正するためのプロパティパネルの取得方法が示されています。(E)画像は、平均強度蛍光値の取得方法を示しています。(F)3つの異なる蛍光色素に対して生成されたヒストグラムで、ソフトウェアが統計情報に対して行うことができるすべての変更を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
5. サンプルあたりのuEVの数を求めるための分析。
注: 図6 は、サンプルあたりのuEVの数を取得する手順を含むワークスペースを示しています。

図6:CFSEチューブを分析するためのワークスペース。 すべての画像は、ワークスペースのスクリーン印刷によって生成されました。(a)全サイズ領域の選択によって生成されたワークスペース、uEV合計(左)、選択したゲートを示すドットプロット(右)。(B)自家蛍光チューブ内のCFSE陰性領域のSSC-HとFL1-Hのドットプロット。(C)染色チューブ内のCFSEのSSC-HとFL1-Hのドットプロット。(D)CFSE染色の統計で得られた表の画像で、サンプル中のuEVの数を示しています。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。


アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
プロトコルを通じて、そしてuEVの染色前にいくつかのチェックポイントがあります。そのため、まずuEVの抽出物に含まれるタンパク質の量を確認することが不可欠です。細胞外小胞を扱うすべての研究グループは、ステップ2.1に示すように、タンパク質を定量します。 補足図2 は、ウェル4E、5E、および6EにuEVsフラクションを含む代表的な96ウェルプレートを示しています。ウェル1A、2A、および3Aはブランクで構成されていますが、精製されたuEVがない場合、ウェルは同様の色になります。
この手順の後、uEVの存在を確認する必要があります。 補足図3 は、クマシーブルーで染色したポリアクリルアミドゲルの代表的な結果を示しており、収集されたすべての画分に存在するタンパク質の量を示し、uEVを単離するための他の方法論との比較を行っています。2つの異なる還元剤、ジチオスレイトール(DTT)とβ-メルカプトエタノールのうち、2番目のものはより良いタンパク質収量を示しました。
も...
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
今日では、いくつかの疾患のバイオマーカーとしての細胞外小胞の使用が増加しています、特に尿5,21,22,23,24などの非侵襲的な供給源から分離できる疾患について。uEVの分離は、健康な個人の状態、およびいくつかの疾患に苦しむ患者の診断/予後を知るための重要なリソースであることが証明されています6,13,16,25,26,27。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
著者らは、この研究が、潜在的な利益相反と解釈される可能性のある金銭的または商業的な関係がない状態で実施されたことを宣言します。
この研究は、CONACyT(A3-S-36875)およびUNAM-DGAPA-PAPIITプログラム(IN213020およびIA202318)からの助成金によって支援されました。NH-I は、CONACyT のフェローシップ 587790 によって支援されました。
著者は、このプロトコルの実現に向けた貴重なアドバイスを提供してくれたレオポルド・フローレス・ロモ†、ヴィアニー・オルティス・ナバレテ、アントニー・ブカール・ジュニア、ダイアナ・ゴメス・マーティン、および尿サンプルを提供してくれたすべての健康な個人に感謝したいと思います。
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| APC抗ヒトCD156c(ADAM10)抗体 | BioLegend | 352706 | 5 & micro;Lから20µPBS |
| APC抗ヒトTSPAN33(BAAM)抗体 | BioLegend | 395406 | 5 & micro;Lから20µPBS |
| Avanti遠心分離機、JA-25.5O固定角ローター、 | ベッカムン・コール | ターJ-26S XPI | |
| BD Accuri C6 Flow Cytometer | BD Biosciences | ||
| β-mercaptoethanol | SIGMA-Aldrich | M3148 | |
| A-4-44ローター付き卓上遠心分離機 | Eppendorf | 5804 | |
| BLUEstain 2タンパク質ラダー | GOLDBIO | P008 | |
| CD9 (C-4) マウスモノクローナル抗体 | Santa Cruz Biotechnology | sc-13118 | |
| CD63 (MX-49.129.5) マウスモノクローナル抗体 | Santa Cruz Biotechnology | sc-5275 | |
| Cell Trace CFSE cell proliferation kit for flow cytometry | Thermo Scientific | C34554 | |
| Chemidoc XRS+ system | BIORAD | 5837 | |
| FITC antiヒトCD9抗体 | BioLegend | 312104 | 5 & micro;Lから20µPBS |
| FITC 抗ヒト CD37 抗体 | BioLegend | 356304 | & micro;Lから20µPBSのuEVsのL |
| 蛍光黄色の粒子 | Spherotech | FP-0252-2 | |
| 蛍光黄色の粒子 | Spherotech | FP-0552-2 | |
| 蛍光黄色の粒子 | Spherotech | FP-1552-2 | |
| FlowJo Software | Becton, Dickinson and Company | ||
| ヤギの抗マウス免疫グロブリン/ HRP | Dako | P0447 | |
| 停止プロテアーゼ阻害剤カクテル | Thermo Scientific | 78429 | |
| 免疫ブロット PVDF 膜 0.22µm | BIORAD | 1620177 | |
| Megamix-Plus FSCビーズ | コスモバイオ(株)LTD | 7802 | |
| NuPAGE LDS サンプルバッファー 4X | Thermo Scientific | NP0007 | |
| Optima 超遠心分離機 ローター付き 90Ti 固定角 355530 | ベッカムン・コールター | XPN100 | |
| ページ 青色タンパク質染色液 | Thermo Scientific | 24620 | |
| PE 抗ヒト CD53 抗体 | BioLegend | 325406 | 5 & micro;Lから20µPBS中のuEVのL |
| Pierce BCAタンパク質アッセイキット | Thermo Scientific | 23227 | |
| Pierce RIPAバッファー | Thermo Scientific | 89900 | |
| ポリカーボネート厚肉遠心分離管 | Beckamn Coulter | 355630 | |
| Spherotech 8ピークバリデーションビーズ(FL1-FL3) | BD Accuri | 653144 | |
| Spherotech 6ピークバリデーションビーズ(FL4) | BDアキュリ | 653145 | |
| ショ糖 | SIGMA-Aldrich | 59378 | |
| エタノールアミン | SIGMA-Aldrich | 90279 |
アクセスが制限されています。このコンテンツを表示するにはログインするか、トライアルを開始してください。
このJoVE記事のテキストまたは図の再利用許可をリクエスト
許可をリクエスト