Egzosomy to nanopęcherzyki (o rozmiarach od 30 nm do 150 nm) uwalniane przez prawie wszystkie komórki w ludzkim ciele w celu ułatwienia procesów komunikacji między komórkami1,2. Co ciekawe, skład egzosomów zmienia się w zależności od komórek, z których pochodzą, a także od statusu zdrowotnego danej osoby3,4,5. Dodatkowo egzosomy można pobrać z kilku płynów biologicznych, takich jak: ślina, mocz i krew2. Ze względu na te cechy egzosomy są uważane za dobre źródło biomarkerów choroby. Niestety nie ma standardowej metody izolacji egzosomów. Niektóre laboratoria rozważają wirowanie wieloetapowe, z końcowym krokiem o dużej prędkości przy 100 000 x g przy użyciu gradientów gęstości jako złotą metodą izolacji egzosomów. Jednak ostatnie badania wykazały, że ultrawirowanie indukuje agregację egzosomów z rozpuszczalnymi białkami i innymi egzosomami, a także wpływa na integralność egzosomów, co może utrudniać dalsze zastosowania6,7. Inne popularne metody izolacji egzosomów obejmują między innymi: wytrącanie za pomocą komercyjnych odczynników na bazie glikolu polietylenowego (PEG), ultrafiltrację odśrodkową i chromatografię wykluczającą wielkość (SEC). Komercyjne odczynniki wykorzystujące polimery glikolu polietylenowego (PEG) wzbogacają egzosomy, powodując ich wytrącanie się i tworzenie osadu. Ograniczeniami przy stosowaniu tego polimeru jest zanieczyszczenie resztkowym polimerem PEG oraz duża ilość rozpuszczalnych białek nieegzosomalnych w produkcie końcowym. Ultrafiltracja wykorzystuje wirowanie do oczyszczania i zagęszczania pęcherzyków za pomocą membrany celulozowej; Egzosomy są zatrzymywane nad filtrem, podczas gdy mniejsze zanieczyszczenia i inne białka przechodzą przez błonę7,8. Podobnie jak inne metody, ultrafiltracja odśrodkowa ma ograniczoną zdolność do oczyszczania egzosomów ze względu na zatrzymywanie wysokich poziomów białek nieegzosomalnych, w tym kompleksów białkowych i agregatów. Wreszcie, oczyszczanie SEC wykorzystuje porowatą żywicę do oddzielania cząsteczek według wielkości. SEC wykazał obiecujące wyniki, pokonując większość problemów napotykanych przy innych metodach poprzez wychwytywanie większości białek zanieczyszczających i zachowanie integralności egzosomalnej, ponieważ izolacja opiera się na grawitacji lub systemach niskociśnieniowych7,9. Jednak koizolacja większych agregatów białkowych i lipoprotein 10 podczas SEC wpływa na czystość końcowego preparatu egzosomu. Chociaż niektóre metody zostały przetestowane pod kątem oczyszczania egzosomów z supernatantów hodowli komórkowych i plazmy7, lub tylko plasma9,11, nie ma informacji o skuteczności metod bezpośrednio porównujących osocze krwi i surowicę od tej samej osoby.
Tutaj skupiamy się na oczyszczaniu egzosomów krwi, porównując różne procesy pracy, aby ustalić, czy techniki wzbogacania pęcherzyków są możliwe do przełożenia między osoczem a surowicą. Analiza śledzenia nanocząstek i western blot zostały wykorzystane do ilościowego określenia różnic w stężeniu, czystości i składzie białek egzosomów w produktach końcowych. Ostatnia metoda, szczegółowo opisana w tym protokole, zwiększa liczbę pęcherzyków i zmniejsza poziom białek nieegzosomalnych. Co ważne, wykazano drastyczne zmniejszenie powszechnych białek współprecypitujących, w tym albumin i apolipoprotein. Duża obfitość tych dwóch białek we krwi i częstotliwość, z jaką oczyszczają się one z egzosomami, powoduje niespójności między "oczyszczonymi" próbkami, zniekształcając dalsze analizy. Protokół ten obejmuje użycie dostępnej na rynku żywicy SEC; żywica składa się z porowatych kulek, w których białka mniejsze niż 700 kDa mogą dostać się do kulek. Po dostaniu się do środka białka są zatrzymywane przez ligand oktyloaminy. Eluat składa się z egzosomów i cząsteczek większych niż 700 kDa12. Dodatkowo, w celu zmniejszenia ilości agregatów białkowych i apolipoprotein, które unikają wychwytywania perełek, włączamy do procesu pracy etap trawienia proteazy. Obecnie nie ma jednej techniki zdolnej do maksymalizacji wydajności egzosomów przy jednoczesnym zmniejszeniu współoczyszczania białek nieegzosomalnych. Badanie to pokazuje, że protokół oczyszczania, który łączy wstępne traktowanie trawieniem proteazy z wieloma metodami odzyskiwania i oczyszczania, może być stosowany w celu zwiększenia wydajności i czystości egzosomów z surowicy krwi i osocza.