Tutaj prezentujemy protokół oznaczania pęcherzyków zewnątrzkomórkowych pochodzących z lizatu płytkowego w celu monitorowania ich migracji i pobierania w eksplantatach chrząstek, używanych jako model choroby zwyrodnieniowej stawów.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
Tutaj prezentujemy protokół oznaczania pęcherzyków zewnątrzkomórkowych pochodzących z lizatu płytkowego w celu monitorowania ich migracji i pobierania w eksplantatach chrząstek, używanych jako model choroby zwyrodnieniowej stawów.
Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (EV) są używane w różnych badaniach, aby udowodnić ich potencjał jako leczenie bezkomórkowe, ze względu na ich ładunek pochodzący ze źródła komórkowego, takiego jak lizat płytkowy (PL). Oczekuje się, że w przypadku stosowania w leczeniu EV dotrą do komórek docelowych i wywołają z nich odpowiedź. W tym badaniu EV pochodzące z PL zostały zbadane jako bezkomórkowe leczenie choroby zwyrodnieniowej stawów (OA). W związku z tym stworzono metodę znakowania EV i testowania ich wchłaniania na eksplantatach chrząstek. EV pochodzące z PL są znakowane lipofilowym barwnikiem PKH26, dwukrotnie przemywane przez kolumnę, a następnie testowane w modelu choroby zwyrodnieniowej stawów in vitro napędzanym stanem zapalnym przez 5 godzin po kwantyfikacji cząstek za pomocą analizy śledzenia nanocząstek (NTA). Co godzinę eksplantaty chrząstki są utrwalane, parafinowane, cięte na sekcje 6 μm w celu zamontowania na szkiełkach i obserwowane pod mikroskopem konfokalnym. Pozwala to na weryfikację, czy EV dostają się do komórek docelowych (chondrocytów) w tym okresie i analizę ich bezpośredniego działania.
Choroba zwyrodnieniowa stawów (OA) jest chorobą zwyrodnieniową stawów, która implikuje postępujące i nieodwracalne zapalenie oraz zniszczenie macierzy zewnątrzkomórkowej chrząstki stawowej1. Chociaż różne formy zapalenia stawów mają liczne metody leczenia2,3,4, są one ograniczone przez ich skutki uboczne i ograniczoną skuteczność. Techniki inżynierii tkankowej wykorzystujące autologiczną implantację chondrocytów są rutynowo stosowane do leczenia regeneracyjnego uszkodzonej chrząstki we wczesnych uszkodzeniach chrząstki zwyrodnieniowej stawów4. Terapie komórkowe są ograniczone głównie ze względu na ograniczoną liczbę fenotypowo stabilnych chondrocytów lub chondroprogenitorów zdolnych do skutecznej naprawy chrząstki3. Dlatego tak ważne jest opracowanie nowych strategii terapeutycznych zapobiegających postępowi choroby i regeneracji dużych zmian w chrząstce.
Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (EVs) zostały zasugerowane jako metoda leczenia choroby zwyrodnieniowej stawów przez różnych autorów5,6. EV są błoniastymi ciałami wydzielanymi przez większość typów komórek, biorą udział w sygnalizacji międzykomórkowej i wykazano, że wywierają terapeutyczne działanie komórek macierzystych7,8,9, dzięki czemu ostatnio wzbudziły zainteresowanie medycyną regeneracyjną10. EV pochodzące z mezenchymalnych komórek zrębowych (MSC) są głównymi terapeutycznymi EV badanymi pod kątem choroby zwyrodnieniowej stawów, chociaż jako źródła EV stosowano inne komórki związane ze stawami, np. chondroprogenitory lub komórki odpornościowe11,12.
Koncentraty płytek krwi, takie jak lizaty płytkowe (PL), są używane do przyspieszenia gojenia się ran w różnych urazach, takich jak owrzodzenia rogówki13,14,15 lub w regeneracji tkanek ścięgien16, ze względu na hipotezę, że składnik EV koncentratów płytek krwi może być odpowiedzialny za te efekty17. Niektóre badania związane z chorobami związanymi ze stawami wykorzystują płytki krwi (PL-EVs) jako leczenie w celu złagodzenia stanów zwyrodnieniowej stawów. PL-EV poprawiają proliferację chondrocytów i migrację komórek poprzez aktywację szlaku Wnt/β-kateniny 18, promowanie ekspresji markerów chondrogennych w chondrocytach z chorobą zwyrodnieniową stawów19, lub wykazywanie wyższych poziomów białek chondrogennych i mniej nieprawidłowości tissular u królików z chorobą zwyrodnieniową stawów leczonych PL-EVs18.
EV zawierają białka, lipidy i kwasy nukleinowe, które są uwalniane do komórki docelowej, ustanawiając komunikację między komórkami, co jest główną cechą związaną z ich zastosowaniami terapeutycznymi20. Skutki działania pojazdów elektrycznych zależą od ich dotarcia do ogniw i późniejszego uwolnienia ładunku. Efekt ten może być potwierdzony pośrednio przez zmiany zachodzące w komórkach, takie jak aktywność metaboliczna czy modyfikacja ekspresji genów. Metody te nie pozwalają jednak na wizualizację, w jaki sposób EV docierają do komórek, aby pełnić swoją funkcję. W związku z tym w niniejszym artykule przedstawiono metodę oznaczania tych EV pochodzących z PL, które mają być stosowane w leczeniu eksplantatów chrząstki zwyrodnieniowej stawów wywołanych stanem zapalnym. Mikroskopię konfokalną wykorzystano do monitorowania wychwytu EV i progresji do chondrocytów obecnych w eksplantatach w czasie poklatkowym wynoszącym 5 godzin.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
UWAGA: Eksplantaty chrząstek zostały uzyskane z IdISBa Biobank (IB 1995/12 BIO) zgodnie z wytycznymi instytucjonalnymi po etycznym zatwierdzeniu projektu przez CEI-IB (IB 3656118 PI).
1. Przygotowanie kolumny
2. Oznakowanie EV
UWAGA: Ten protokół oznaczania EV wykorzystuje próbkę PL-EV wcześniej wyizolowaną metodą chromatografii wykluczającej rozmiar (SEC) z poprzednio opisanymi warunkami21,22. Jednak każda próbka EV z dowolnego źródła może być używana z tym protokołem.
3. Izolacja oznaczona jako EV
4. Kwantyfikacja EV
5. EV stosowane w leczeniu choroby zwyrodnieniowej stawów wywołanej stanem zapalnym
6. Przygotowanie i wizualizacja mikroskopii
UWAGA: Ta procedura histologiczna składa się z etapów odwodnienia, zatapiania parafiny i nawadniania. Kroki te mogą zmniejszyć ogólną fluorescencję barwnika (ograniczenie wymienione w karcie katalogowej PKH26). Dlatego inne procedury, takie jak zamrożone sekcje, mogą być bardziej odpowiednie do wizualizacji EV za pomocą mikroskopii konfokalnej.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Schematyczny przegląd znakowania EV i monitorowania ich pobierania przedstawiono w Rysunek 1Stężenie cząstek i wielkość EV wyznaczone za pomocą NTA w Tabela 1 wykazano, że stężenie EV spada w trakcie procesu z powodu dwukrotnego przeprowadzenia etapu oczyszczania kolumnowego po znakowaniu. Niemniej jednak otrzymana ilość mieści się w optymalnym zakresie liczby cząstek do zastosowania w terapii. Stężenie cząstek to jest wykorzystywane do obliczenia objętości PKH-PL-EV oraz ko...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Obrazowanie EV pomaga zrozumieć właściwości EV, takie jak mechanizmy ich uwalniania i wychwytywania. Ich obrazowanie pozwala na monitorowanie ich biodystrybucji i scharakteryzowanie ich właściwości farmakokinetycznych jako nośników leków. Jednak obrazowanie i śledzenie EV może być trudne ze względu na ich niewielkie rozmiary, chociaż opracowano wiele urządzeń do obrazowania i technik znakowania, aby pomóc naukowcom monitorować EV w warunkach in vitro i in vivo 23,24,25.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają do ujawnienia żadnych konfliktów interesów.
To badanie zostało sfinansowane przez Instituto de Salud Carlos III, Ministerio de Economía y Competitividad, współfinansowane przez EFS Europejski Fundusz Społeczny i Europejski Fundusz Rozwoju Regionalnego EFRR (MS16/00124; CP16/00124); przez PROGRAMA JUNIOR del proyecto TALENT PLUS, construyendo SALUD, generando VALOR (JUNIOR01/18), finansowany z podatku od zrównoważonej turystyki na Balearach; Direcció General d'Investigació, Conselleria d'Investigació, Govern Balear (FPI/2046/2017); w ramach programu podoktorskiego FOLIUM (FOLIUM 17/01) w ramach FUTURMed, finansowanego w 50% z podatku od zrównoważonej turystyki Balearów i w 50% z EFS; oraz przez Comissio de Docencia i Investigacio de la Fundació Banc de Sang i Teixits de les Illes Balears (CDI21/03).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Materiał | |||
| 1,5 ml Probówka wirówkowa | SPL nauki przyrodnicze | PLC60015 | |
| 1 ml Strzykawka BD Plastipak | BD | 303174 | |
| 2-Propanol (Isopropanol) | Panreac AppliChem | 1.310.901.211 | Przygotowany w 20% z wodą Milli-Q |
| 96-dołkowa płytka hodowlana | SPL nauki przyrodnicze | ||
| Etanol absolutny Pharmpur | Scharlab | ET0006005P | Służy do przygotowania 96% i 75% etanolu z wodą Milli-Q |
| Dziurkacz do biopsji z tłokiem 3 mm | Scandidact | MTP-33-32 | |
| Surowica bydlęca Albumina (BSA) | Sigma-Aldrich | A7030 | Przygotowana w 5% z PBS |
| Eksplantaty chrząstki | IdISBa Biobank | ||
| Probówka zagęszczająca 15 ml Nanosep 100 kD Omega | Pall | MCP100C41 | |
| Rurka zagęszczająca 500 µ L Nanosep 100 kD Omega | Pall | OD003C33 | |
| Szkło nakrywkowe 24 x 60 mm | Deltalab | D102460 | |
| DMEM-F12 -GlutaMAX medium | Biowest | L0092 | |
| Dulbecco's PBS (1x) | Capricorn Scientific | PBS-1A | |
| Wbudowane bloki tkanki parafinowej | Biobank | Opłata za usługę | |
| Kolumny Exo-spin mini-HD | Systemy prowadzenia komórek | EX05 | |
| Feather S35 Microtome Blade | Feather | 43037 | |
| Filtropur S 0,2 µ m filtr strzykawkowy | Sarstedt | 83.1826.001 | |
| Fluoroshield z DAPI | Sigma-Aldrich | F-6057 | |
| Oncostatin M Human | Sigma-Aldrich | O9635-10UG | Przygotować roztwór podstawowy do końcowego stężenia 0,1 &mikro; g/&mikro; L rozcieńczony w PBS-0,1% |
| BSA Paraformaldehyd | Sigma-Aldrich | 8.18715.1000 | Przygotowany w stężeniu 4% z PBS i przechowywany w temperaturze 4 & deg; C |
| Roztwór penicyliny-streptomycyny 100x | Biowest | L0022 | |
| PKH26 Zestaw łączników komórek czerwonej fluorescencji do ogólnego znakowania błon komórkowych | Sigma-Aldrich | MINI26 | PKH26 i Dliuent C w zestawie |
| Dwuwodny cytrynian sodu | Scharlab | SO019911000 | |
| Szkiełka mikroskopowe Superfrost Plus | Thermo Scientific | J1800AMNZ | |
| TNF&alfa; | R& Systemy D | 210-TA-005 | Przygotować roztwór podstawowy do końcowego stężenia 0,01 &mikro; g/&mikro; L rozcieńczony w PBS-0,1% BSA |
| Triton X-100 | Sigma-Aldrich | T8787 | Służy do przygotowania 0,1% roztworu cytrynianu sodu Triton-0,1% z wodą Milli-Q |
| Ksylen | Scharlab | XI0050005P | |
| Sprzęt | |||
| Wirówka 5430 R | Wirnik Eppendorf | 5428000210 | F-45-48-11 |
| NanoSight NS300 | Urządzenie Malvern | NS300 | z wbudowanym laserem o długości λ= 532 nm i kamerą sCMOS |
| Shandon Finesse 325 Instrukcja obsługi Microtome | Thermo Scientific™ | ||
| Mikroskop konfokalny A78100101 TCS-SPE | 5200000271 | Leica Microsystems |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.