Extracellulaire blaasjes (EV's) zijn een van de belangrijkste spelers van intercellulaire communicatie in alle meercellige organismen1. EV's zijn van cellen afgeleide lipide dubbellaagse membraandeeltjes die de overdracht van een verscheidenheid aan vrachtladingen, zoals eiwitten, lipiden en nucleïnezuren, naar ontvangende cellen kunnen vergemakkelijken. EV's kunnen een breed groottebereik hebben, variërend van 30 nm tot 1 μM. Kleine EV's (sEV's), gedefinieerd als lipidegebonden blaasjes met een gemiddelde diametergrootte van <200 nm, hebben het vermogen om de bloed-hersenbarrière te passeren; daarom zijn ze betrokken bij de prionachtige verspreiding en verergering van neurodegeneratieve ziekten en andere aandoeningen zoals de ziekte van Alzheimer (AD), frontotemporale dementie (FTD), de ziekte van Parkinson (PD) en kanker 2,3. Bovendien, aangezien sEV's kunnen worden aangetroffen in een reeks biovloeistoffen zoals bloed, hersenvocht (CSF), speeksel en zelfs urine, kan het nuttige gebruik ervan zich uitstrekken over het gebied van biomarkers en niet-invasieve diagnostiek. Onderzoek naar AD kan bijvoorbeeld wijzen op het gebruik van biovloeibare pathogene eiwitverhoudingen, zoals tau/Aβ, of zelfs Aβ42/Aβ404.
Een bekende lading sEV's is microRNA (miRNA), een groep kleine, niet-coderende RNA-moleculen met een lengte van ongeveer 22 nucleotiden die binden aan de 3'-UTR-regio's van mRNA en meestal de eiwitexpressie negatief reguleren. MiRNA's zijn betrokken bij veel cellulaire rollen en zijn ook betrokken bij de pathogenese van verschillende ziekten, waaronder kanker en neurodegeneratieve ziekten. Cheng et al. voerden een high-throughput sequencing-analyse uit van serum-afgeleide sEV-miRNA-expressiesignaturen van AD-patiënten5. Eenmaal gekoppeld aan neuroimaging-records en bekende risicofactoren van leeftijd, geslacht en presentatie van het APOE ε4-allel, bleken de resultaten AD te voorspellen met 87% gevoeligheid en 77% specificiteit. Bovendien heeft onderzoek twee geüpreguleerde CSF-miRNA's (miR-151a-3p, let-7f-5p) en 3 gedownreguleerde miRNA's (miR-27a-3p, miR-125a-5p en miR-423-5p) geïdentificeerd die mogelijk PD6 in een vroeg stadium kunnen diagnosticeren. Bij pathologische aandoeningen kan de pathologische status voorafgaan aan bepaalde karakteristieke symptomen van ziekten, terwijl bij neurodegeneratie de accumulatie van pathologische kenmerken veel eerder optreedt dan cognitieve achteruitgang.
MicroRNA's zijn mogelijk een effectievere biomarker dan eiwitten, vanwege hun diverse functies en epigenetische regulatie van een hogere orde. Met behulp van hersenweefsel kunnen onderzoekers mogelijk specifieke van de hersenen afgeleide sEV (BDsEV) miRNA-handtekeningen identificeren voor ziekten en hun subtypes. SEV's met neuronale en gliale markers kunnen bijvoorbeeld verschillende miRNA-ladingen presenteren en de analyse kan resulteren in nauwkeurigere methoden voor het opsporen van ziekten. Bovendien wordt gesuggereerd dat BDsEV's een grote rol spelen in de transsynaptische verspreiding van neuropathogene eiwitten7. Eerdere rapporten hebben immunoprecipitatie en dichtheidsgradiënt (sucrosegradiënt) ultracentrifugatie gesuggereerd om sEV's te verkrijgen uit vers ingevroren hersenweefsel 8,9. Deze benaderingen vereisen echter specifieke infrastructuur met ultracentrifuge en stroomafwaartse zuiveringsmethoden om sEV-monsters van hoge kwaliteit te verkrijgen10. Meer recente rapporten hebben verschillende wijzigingen en verbeteringen in de aanpak voorgesteld 11,12,13; desondanks worden isolatie en studie van sEV-afgeleid microRNA uit menselijke weefsels nog steeds niet op grote schaal toegepast. De aanpak die in dit protocol wordt beschreven, is gericht op het bieden van een verfijnd, stapsgewijs protocol voor van de hersenen afgeleid sEV-onderzoek om de toegankelijkheid van deze techniek te verbeteren. We hebben een protocol opgesteld met minimale hoeveelheden hersenweefsel, waaruit we zuivere sEV's hebben geïsoleerd met behulp van chromatografie met uitsluiting van grootte en hoogwaardige sequencinggegevens van de volgende generatie tonen van de microRNA-lading van deze sEV's.