Hier presenteren we een protocol om van bloedplaatjes lysaat afgeleide extracellulaire blaasjes te labelen om hun migratie en opname in kraakbeenexplantaten te volgen die worden gebruikt als een model voor artrose.
Een abonnement op JoVE is vereist om deze inhoud te bekijken. Log in of start vandaag met uw gratis proefperiode.
Methodenartikel
Hier presenteren we een protocol om van bloedplaatjes lysaat afgeleide extracellulaire blaasjes te labelen om hun migratie en opname in kraakbeenexplantaten te volgen die worden gebruikt als een model voor artrose.
Extracellulaire blaasjes (EV's) worden in verschillende onderzoeken gebruikt om hun potentieel als celvrije behandeling te bewijzen vanwege hun lading afgeleid van hun cellulaire bron, zoals bloedplaatjeslysaat (PL). Bij gebruik als behandeling wordt verwacht dat EV's de doelcellen binnendringen en een reactie hiervan bewerkstelligen. In dit onderzoek zijn PL-afgeleide EV's bestudeerd als een celvrije behandeling voor artrose (OA). Zo werd een methode opgezet om EV's te labelen en hun opname op kraakbeenexplantaten te testen. PL-afgeleide EV's worden gelabeld met de lipofiele kleurstof PKH26, tweemaal door een kolom gewassen en vervolgens getest in een in vitro ontstekingsgestuurd OA-model gedurende 5 uur na deeltjeskwantificering door nanodeeltjesvolganalyse (NTA). Elk uur worden kraakbeenexplantaten gefixeerd, geparaffined, in secties van 6 μm gesneden om op dia's te monteren en waargenomen onder een confocale microscoop. Dit maakt het mogelijk om te verifiëren of EV's tijdens deze periode de doelcellen (chondrocyten) binnendringen en hun directe effect analyseren.
Artrose (OA) is een articulaire degeneratieve ziekte die een progressieve en onomkeerbare ontsteking en vernietiging van de extracellulaire matrix van het gewrichtskraakbeen impliceert1. Hoewel verschillende vormen van artritis tal van behandelingenhebben 2,3,4,worden deze beperkt door hun bijwerkingen en beperkte werkzaamheid. Tissue engineering technieken met behulp van autologe chondrocyten implantatie worden routinematig toegepast voor de regeneratieve behandeling van gewond kraakbeen in vroege OA kraakbeen laesies4. Celgebaseerde therapieën zijn voornamelijk beperkt vanwege het beperkte aantal fenotypisch stabiele chondrocyten of chondroprogenitors die in staat zijn om het kraakbeen effectief te repareren3. Daarom is de ontwikkeling van nieuwe therapeutische strategieën om ziekteprogressie te voorkomen en grote kraakbeenlaesies te regenereren van het grootste belang.
Extracellulaire blaasjes (EV's) zijn voorgesteld als een behandeling voor artrose door verschillende auteurs5,6. EV's zijn vliezige lichamen die door de meerderheid van de celtypen worden uitgescheiden, zijn betrokken bij intercellulaire signalering en er is aangetoond dat ze de therapeutische effecten van stamcellen uitoefenen7,8,9, waardoor ze onlangs interesse hebben gewekt in regeneratieve geneeskunde10. EV's afgeleid van mesenchymale stromale cellen (MSC's) zijn de belangrijkste therapeutische EV's die zijn onderzocht voor artrose, hoewel andere gewrichtsgerelateerde cellen zijn gebruikt als EV-bronnen, bijvoorbeeld chondroprogenitors of immuuncellen11,12.
Bloedplaatjesconcentraten, zoals bloedplaatjeslysaten (PR's), worden gebruikt om de wondgenezing bij verschillende verwondingen te verbeteren, zoals hoornvlieszweren13,14,15 of bij peesweefselregeneratie16, vanwege de hypothese dat de EV-component van bloedplaatjesconcentraten verantwoordelijk kan zijn voor deze effecten17 . Sommige studies met betrekking tot gewrichtsgerelateerde ziekten gebruiken van bloedplaatjes afgeleide EV's (PL-EV's) als een behandeling om artroseaandoeningen te verbeteren. PL-EV's verbeteren de proliferatie en celmigratie van chondrocyten door de Wnt/β-catenineroute18te activeren, de expressie van chondrogene markers in artrose chondrocyten19te bevorderen of hogere niveaus van chondrogene eiwitten en minder tissulaire afwijkingen te vertonen bij artrosekonijnen die worden behandeld met PL-EV's18.
EV's bevatten eiwitten, lipiden en nucleïnezuren die vrijkomen in de doelcel, waardoor cel-tot-cel communicatie tot stand wordt gebracht, wat het belangrijkste kenmerk is met betrekking tot hun therapeutische toepassingen20. De effecten van EV's zijn afhankelijk van hun bereikcellen en de daaropvolgende ladingafgifte. Dit effect kan indirect worden bevestigd door veranderingen in cellen, zoals metabole activiteit of genexpressiemodificatie. Deze methoden laten echter niet toe om te visualiseren hoe EV's cellen bereiken om hun functie uit te oefenen. Dit artikel presenteert dus een methode om deze PL-afgeleide EV's te labelen om te worden gebruikt als een behandeling voor ontstekingsgedreven OA-kraakbeenexplantaten. Confocale microscopie werd gebruikt om de EV-opname en progressie naar de chondrocyten in de explantaten te volgen in een time-lapse van 5 uur.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
OPMERKING: Kraakbeenexplantaten werden verkregen van de IdISBa Biobank (IB 1995/12 BIO) in overeenstemming met institutionele richtlijnen na ethische goedkeuring van het project door de CEI-IB (IB 3656118 PI).
1. Kolomvoorbereiding
2. EV-etikettering
OPMERKING: Dit EV-etiketteringsprotocol maakt gebruik van een PL-EV-monster dat eerder is geïsoleerd door grootte-uitsluitingschromatografie (SEC) met eerder beschreven voorwaarden21,22. Elk EV-monster van elke bron kan echter met dit protocol worden gebruikt.
3. Gelabelde EV-isolatie
4. Ev-kwantificering
5. EV's gebruikt als een behandeling voor ontstekingsgestuurde artrose
6. Microscopie voorbereiding en visualisatie
OPMERKING: Deze histologische procedure bestaat uit uitdroging, paraffine-inbedding en rehydratatiestappen. Deze stappen kunnen de algehele kleurstoffluorescentie verminderen (een beperking die wordt vermeld in het gegevensblad voor PKH26). Daarom kunnen andere procedures, zoals bevroren secties, meer geschikt zijn voor EV-visualisatie door confocale microscopie.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Een schematisch overzicht voor EV-etikettering en opnamemonitoring is weergegeven in figuur 1. De deeltjesconcentratie en EV-grootte gedetecteerd door NTA in tabel 1 laten zien dat de EV-concentratie tijdens het proces afneemt als gevolg van de zuiveringsstap die tweemaal wordt uitgevoerd na etikettering met de kolom. De verkregen hoeveelheid ligt echter in het optimale bereik van het aantal deeltjes dat voor de behandeling moet worden gebruikt. Deze deeltjesconcentratie wor...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
EV-beeldvorming helpt om EV-eigenschappen te begrijpen, zoals hun afgifte- en opnamemechanismen. Hun beeldvorming maakt het mogelijk om hun biodistributie te monitoren en hun farmacokinetische eigenschappen te karakteriseren als medicijnvoertuigen. EV-beeldvorming en -tracking kunnen echter moeilijk zijn vanwege hun kleine afmetingen, hoewel veel beeldvormingsapparaten en etiketteringstechnieken zijn ontwikkeld om onderzoekers te helpen EV's te volgen onder in vitro en in vivo omstandigheden
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben geen belangenconflicten te onthullen.
Dit onderzoek werd gefinancierd door Instituto de Salud Carlos III, Ministerio de Economía y Competitividad, medegefinancierd door het ESF Europees Sociaal Fonds en het EFRO Europees Fonds voor Regionale Ontwikkeling (MS16/00124; CP16/00124); door het PROGRAMA JUNIOR del proyecto TALENT PLUS, construyendo SALUD, generando VALOR (JUNIOR01/18), gefinancierd door de duurzame toeristenbelasting van de Balearen; van de Direcció General d'Investigació, Conselleria d'Investigació, Govern Balear (FPI/2046/2017); door het POSTDOCTORALE PROGRAMMA FOLIUM (FOLIUM 17/01) binnen de FUTURMed, gefinancierd voor 50% door de belasting op duurzaam toerisme van de Balearen en voor 50% door het ESF; en door de Comissio de Docencia i Investigacio de la Fundacio Banc de Sang i Teixits de les Illes Balears (CDI21/03).
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| Materiaal | |||
| 1.5 mL Centrifuge tube | SPL life sciences | PLC60015 | |
| 1 mL Syringe BD Plastipak | BD | 303174 | |
| 2-Propanol (Isopropanol) | Panreac AppliChem | 1.310.901.211 | Bereidt op 20% met Milli-Q water |
| 96-well culture plate | SPL life sciences | PLC30096 | |
| Absolute ethanol Pharmpur | Scharlab | ET0006005P | Gebruikt om 96% en 75% ethanol te bereiden met Milli-Q water |
| Biopsy Punch met zuiger 3 mm | Scandidact | MTP-33-32 | |
| Bovine serum Albumine (BSA) | Sigma-Aldrich | A7030 | Bereidt op 5% met PBS |
| Kraakbeen explanten | IdISBa Biobank | ||
| Concentration tube 15 mL Nanosep 100 kD Omega | Pall | MCP100C41 | |
| Concentration tube 500 µL Nanosep 100 kD Omega | Pall | OD003C33 | |
| Dekglas 24 x 60 mm | Deltalab | D102460 | |
| DMEM-F12 -GlutaMAX medium | Biowest | L0092 | |
| Dulbecco's PBS (1x) | Capricorn Scientific | PBS-1A | |
| Ingebedde paraffine weefselblokken | IdISBa Biobank | Tarief voor dienst | |
| Exo-spin mini-HD kolommen | Cell guidance systems | EX05 | |
| Feather S35 Microtome Blade | Feather | 43037 | |
| Filtropur S 0.2 µm spuitfilter | Sarstedt | 83.1826.001 | |
| Fluoroshield met DAPI | Sigma-Aldrich | F-6057 | |
| Oncostatin M Human | Sigma-Aldrich | O9635-10UG | Bereidt een stockoplossing tot een eindconcentratie van 0.1 µg/µL verdunnen in PBS-0.1% BSA |
| Paraformaldehyde | Sigma-Aldrich | 8.18715.1000 | Bereidt op 4% met PBS en bewaard bij 4 °C |
| Penicilline-Streptomycine Oplossing 100x | Biowest | L0022 | |
| PKH26 Red Fluorescent Cell Linker Kit voor Algemene Celmembraan Labeling | Sigma-Aldrich | MINI26 | PKH26 en Dliuent C inbegrepen |
| Natriumcitraat dihydraat | Scharlab | SO019911000 | |
| Superfrost Plus Microscoopglazen | Thermo Scientific | J1800AMNZ | |
| TNFα | R&D systems | 210-TA-005 | Bereidt een stockoplossing tot een eindconcentratie van 0.01 µg/µL verdund in PBS-0.1% BSA |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Gebruikt om een 0.1% Triton-0.1% natriumcitraat oplossing te bereiden met Milli-Q water |
| Xyleen | Scharlab | XI0050005P | |
| Apparatuur | |||
| Centrifuge 5430 R | Eppendorf | 5428000210 | F-45-48-11 rotor |
| NanoSight NS300 | Malvern | NS300 | Apparaat met ingebouwde laser bij λ= 532 nm en sCMOS camera |
| Shandon Finesse 325 Manuele Microtome | Thermo Scientific™ | A78100101 | |
| TCS-SPE confocale microscoop | Leica Microsystems | 5200000271 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.