Ten protokół opisuje różne techniki niezbędne do transmisyjnej mikroskopii elektronowej, w tym barwienie ujemne, ultracienkie sekcje dla szczegółowej struktury i znakowanie immuno-złote w celu określenia pozycji określonych białek w egzosomach.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Ten protokół opisuje różne techniki niezbędne do transmisyjnej mikroskopii elektronowej, w tym barwienie ujemne, ultracienkie sekcje dla szczegółowej struktury i znakowanie immuno-złote w celu określenia pozycji określonych białek w egzosomach.
Egzosomy to nano-rozmiarowe pęcherzyki zewnątrzkomórkowe wydzielane przez płyny ustrojowe i znane są z tego, że reprezentują cechy komórek, które je wydzielają. Zawartość i morfologia wydzielanych pęcherzyków odzwierciedla zachowanie komórek lub stan fizjologiczny, na przykład wzrost komórek, migrację, rozszczepienie i śmierć. Rola egzosomów może w dużym stopniu zależeć od wielkości, a wielkość egzosomów waha się od 30 do 300 nm. Najczęściej stosowaną metodą obrazowania egzosomów jest barwienie ujemne, podczas gdy inne wyniki opierają się na kriotransmisyjnej mikroskopii elektronowej, skaningowej mikroskopii elektronowej i mikroskopii sił atomowych. Typowa morfologia egzosomu oceniana za pomocą barwienia ujemnego ma kształt miseczki, ale dalsze szczegóły nie są jeszcze jasne. Egzosom dobrze scharakteryzowany przez badania strukturalne jest niezbędny, szczególnie w dziedzinach medycznych i farmaceutycznych. Dlatego morfologia zależna od funkcji powinna być weryfikowana za pomocą technik mikroskopii elektronowej, takich jak znakowanie określonego białka w szczegółowej strukturze egzosomu. Aby zaobserwować szczegółową strukturę, porównano ultracienkie przekroje i negatywy barwione obrazy egzosomów. W tym protokole sugerujemy transmisyjną mikroskopię elektronową do obrazowania egzosomów, w tym barwienie ujemne, barwienie immunologiczne całej góry, przygotowanie bloku, cienki przekrój i znakowanie immuno-złotem.
Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (EVs) to dwuwarstwowe pęcherzyki lipidowe wydzielane przez komórki, a ich rozmiar waha się od 30 do 300 nm. EV zostały po raz pierwszy zgłoszone w 1978 roku, z dowodami z pęcherzyków pacjentów z chorobą Hodgkina1. Doniesiono, że pęcherzyki te mają wielkość od 40 do 120 nanometrów. W 1980 roku doniesiono, że EV są zaangażowane w układ krzepnięcia i zakrzepicę, tworzenie skrzepu krwi w naczyniu krwionośnym u pacjentów z rakiem2. Po 30 latach stwierdzono, że EV są ważnym czynnikiem sprzyjającym inwazji guza, ucieczce immunologicznej i angiogenezie3. Ponadto badano funkcje EV jako regulatorów interakcji komórkowych w obszarach zapalenia, zaburzeń immunologicznych, chorób neurologicznych i raka4. Ponieważ EV zawierają specyficzne biomolekuły, takie jak białka, mRNA i mikroRNA5, przeanalizowano ich potencjalne zastosowanie w diagnostyce i terapii6,7. EV to kategoria składająca się z podgrup, w tym egzosomów, prostasomów, onkosomów, deksosomów, mikrocząstek, promininosomów, argosomów i pęcherzyków podobnych do egzosomów, w zależności od ich pochodzenia komórkowego i funkcji biologicznej3. Ponadto, na podstawie ich biogenezy, te EV można podzielić na mikropęcherzyki (zrzucane mikropęcherzyki, 100 - 1000 nm) i egzosomy (30 - 300 nm)8,9. Wśród nich egzosom został opisany jako komunikator komórkowy dla odpowiedzi immunologicznej10, cancer11,12, oraz infectious disease13.
Zainteresowanie egzosomami jako biomarkerem do wczesnej diagnozy gwałtownie rośnie, a oczyszczaniu i charakterystyce egzosomów muszą towarzyszyć techniki obrazowania molekularnego. Różne rozmiary i morfologie egzosomów, w zależności od ich pochodzenia i funkcji14, można rozróżnić za pomocą technik mikroskopowych o wysokiej rozdzielczości, takich jak mikroskopia elektronowa. Większość egzosomów została zwizualizowana za pomocą negatywnie wybarwionej transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM)15,16,17, a wyniki te zostały potwierdzone przez immunoznakowanie specyficznego białka w całym pęcherzyku mount18. Kilka grup badawczych opisało strukturę za pomocą skaningowej mikroskopii elektronowej, mikroskopii sił atomowych19,20 i Cryo-TEM21,22. Jednak, chociaż techniki te są przydatne do badania struktury egzosomu, są niewystarczające do obserwacji położenia określonych białek znajdujących się wewnątrz egzosomu. W związku z tym wprowadziliśmy protokół obrazowania egzosomów z etykietowaniem określonego białka. Zastosowaliśmy przygotowanie bloków, ultracienkie sekcje i barwienie immunologiczne w celu ustalenia szczegółowej lokalizacji białka w egzosomie. Porównano to z barwieniem ujemnym i barwieniem immunologicznym całej góry, które jest tradycyjnie stosowane do charakterystyki egzosomu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Przygotowanie bloku, sekcjonowanie, barwienie i obrazowanie egzosomów
2. Immunobarwienie przekrojów i obrazowanie (Rysunek 1)

Rycina 1: Proces przygotowania próbek i immunostainingu. (A) Podwójnie utrwalony egzosom zostaje odwodniony i infiltrowany niskolepką żywicą do zatapiania. (B) Zatapianie w żywicy. (C) Wycinanie ultraz cienkich sekcji nożem diamentowym. (D) Układ do znakowania złotem koloidalnym. Siatki z ultracienkimi sekcjami są umieszczane na kropelkach cieczy na parafilmie, który spoczywa na mokrym ręczniku papierowym. Każdą sekcję inkubuje się z kropelkami 50 - 100 µL przeciwciał, a następnie przemywa buforem. (E) Podwójne barwienie octanem uranylu i cytrynianem ołowiu. Pokrywkę przykrywa się folią aluminiową w celu barwienia metalami ciężkimi. (F) Roztwór barwiący jest usuwany za pomocą papieru filtrowanego. Kliknij tutaj, aby wyświetlić powiększoną wersję tej ryciny.
3. Barwienie negatywne
4. Całe preparaty do immunobarwienia
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Obecnie egzosomy są klasyfikowane pod względem rozmiaru i kształtu za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej. Rysunek 2 przedstawia egzosom barwiony negatywnie oraz egzosom znakowany immunochemicznie w preparacie całego obiektu. Rysunek 3 przedstawia egzosom w przekroju oraz egzosomy znakowane immunochemicznie po wykonaniu cienkich skrawków. Barwienie złotem koloidalnym z użyciem przeciwciał przeciwko specyficznym białkom ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W artykule przedstawiono protokół szczegółowej obserwacji struktury egzosomu i znakowania jego specyficznych białek. Barwienie ujemne zostało uznane za najlepszą metodę obrazowania egzosomów17. Ta konwencjonalna technika pokazała strukturę egzosomów w kształcie miseczki. Jednak ten kształt miseczki jest formą artefaktu, który może wystąpić w wyniku procesu suszenia. Wyniki Cryo-TEM wykazały, że egzosomy mają idealnie kulistą strukturę w roztworze wodnym25,26
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają nic do ujawnienia.
To badanie było wspierane przez Program Rozwoju Bio i Technologii Medycznych Narodowej Fundacji Badawczej (NRF) i finansowane przez rząd koreański (MSIP&MOHW) (nr 2016M3A9B6904244). Dziękujemy również członkom Centrum Badań Biokonwergencji Medycznej za oczyszczenie egzosomu.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Aldehyd glutarowy | EMS | 16200 | |
| Kakodylan sodu | EMS | 12300 | |
| Tetroksynek osmu 1 g kryształ | EMS | 19100 | Stosować tylko w acetonie pod wyciągiem |
| JUNSEI | 1B2031 | ||
| Spurr medium | TED PELLA | 18108 | |
| Ultra-mikrotom | Leica | UCT | |
| Octan uranylu | EMS | 22400 | Niebezpieczna substancja chemiczna |
| Cytrynian ołowiu | EMS | 17900 | |
| Transmisyjna mikroskopia elektronowa | Hitachi | H7600 | |
| siatka niklowa | EMS | G200-Ni | |
| Siatka miedziana | EMS | G200-Cu | |
| glicyna | SIGMA | 022K5404 | |
| Bufor fosforanowy sól fizjologiczna | SIGMA | P4417 | |
| Albumina surowicy bydlęcej | Aurion | 25557 | |
| 1. | w trybie ręcznym | ||
| Oczyszczone przeciwciało anty-ludzkie CD274 (B7-H1, PD-L1) | BioLegend | 329710 | Cała góra Immumogold |
| Oczyszczona mysz IgG2b, κ Isotype Ctrl | BioLegend | 401202 | Całe mocowanie Immumogold (Kontrola) |
| 2nd Anty-mysia igG sprzężona 9-11 nm cząstka złota | sigma | G7652 | |
| Transmisyjna mikroskopia elektronowa | JEOL | JEM2200FS | |
| Wyładowanie jarzeniowe | JEOL | JFC1100E | |
| Siatka węglowa | EMS | 121119 | |
| Paraformaldehyd | EMS | 19210 | |
| Siatka miedziana powlekana węglem Formvar (200 meh) | EMS | FCF200-CU | |
| Powlekana węglem Formvar Siatka niklowa (200 oczek) | EMS | FCF200-NI |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.