Protokół tutaj pokazuje, że pęcherzyki zewnątrzkomórkowe mogą być odpowiednio oddzielone od kondycjonowanych pożywek do hodowli komórkowych za pomocą chromatografii wykluczającej rozmiar.
Artykuł metodologiczny
Protokół tutaj pokazuje, że pęcherzyki zewnątrzkomórkowe mogą być odpowiednio oddzielone od kondycjonowanych pożywek do hodowli komórkowych za pomocą chromatografii wykluczającej rozmiar.
Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (EVs) to nanowymiarowe struktury związane z błoną lipidową, które są uwalniane ze wszystkich komórek, są obecne we wszystkich płynach biologicznych i zawierają białka, kwasy nukleinowe i lipidy, które odzwierciedlają komórkę macierzystą, z której pochodzą. Właściwe oddzielenie EV od innych składników w próbce pozwala na scharakteryzowanie związanego z nimi ładunku i daje wgląd w ich potencjał jako komunikatorów międzykomórkowych i nieinwazyjnych biomarkerów wielu chorób. W obecnym badaniu EV pochodzące z oligodendrocytów wyizolowano z pożywek do hodowli komórkowych przy użyciu kombinacji najnowocześniejszych technik, w tym ultrafiltracji i chromatografii wykluczania wielkości (SEC) w celu oddzielenia EV od innych białek zewnątrzkomórkowych i kompleksów białkowych. Korzystając z dostępnych na rynku kolumn SEC, EV oddzielono od białek zewnątrzkomórkowych uwalnianych z ludzkich komórek skąpodrzewiaka zarówno w warunkach stresu kontrolnego, jak i retikulum endoplazmatycznego (ER). Kanoniczne markery EV CD9, CD63 i CD81 obserwowano we frakcjach 1-4, ale nie we frakcjach 5-8. GM130, białko aparatu Golgiego, i kalneksyna, integralne białko ER, zostały użyte jako ujemne markery EV i nie zaobserwowano ich w żadnej frakcji. Ponadto, podczas łączenia i koncentracji frakcji 1-4 jako frakcji EV i frakcji 5-8 jako frakcji białkowej, zaobserwowano ekspresję CD63, CD81 i CD9 we frakcji EV. Ekspresji GM130 ani kalneksyny nie zaobserwowano w żadnym z typów frakcji. Zebrane frakcje zarówno z warunków stresu kontrolnego, jak i ER uwidoczniono za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej, a pęcherzyki zaobserwowano we frakcjach EV, ale nie we frakcjach białkowych. Cząstki w EV i frakcje białkowe z obu warunków zostały również oznaczone ilościowo za pomocą analizy śledzenia nanocząstek. Łącznie dane te pokazują, że SEC jest skuteczną metodą oddzielania EV od kondycjonowanych pożywek do hodowli komórkowych.
Eksplozji zainteresowania badaniem pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (EV) towarzyszył znaczny postęp w technologiach i technikach używanych do separacji i badania tych nano-rozmiarowych, heterogenicznych cząstek. W czasie, który upłynął od ich odkrycia prawie cztery dekady temu1,2, odkryto, że te małe błoniaste struktury zawierają bioaktywne lipidy, kwasy nukleinowe i białka i odgrywają główną rolę w komunikacji międzykomórkowej3,4. EV są uwalniane ze wszystkich typów komórek i dlatego są obecne we wszystkich płynach biologicznych, w tym w osoczu krwi i surowicy, ślinie i moczu. EV w tych płynach są bardzo obiecujące, aby służyć jako nieinwazyjne biomarkery różnych chorób, w tym chorób neurozapalnych i neurodegeneracyjnych, nowotworów i zaburzeń autoimmunologicznych5,6,7. Co więcej, badania mechanistyczne in vitro można przeprowadzić za pomocą technik hodowli komórkowych poprzez oddzielenie EV uwolnionych do pożywki hodowlanej3,8,9.
Aby zrozumieć rolę EV w patofizjologii choroby, niezbędne jest odpowiednie oddzielenie od płynu, w którym się znajdują. Złotym standardem separacji EV od dawna jest ultrawirowanie różnicowe (dUC)10, jednak pojawiły się bardziej wyrafinowane techniki w celu osiągnięcia lepszej separacji EV od innych składników zewnątrzkomórkowych. Niektóre z tych technik obejmują gradienty gęstości, frakcję przepływu pola asymetrycznego przepływu (A4F), cytometrię przepływu, wychwytywanie immunologiczne, wytrącanie glikolu polietylenowego i chromatografię wykluczania wielkości (SEC)11,12,13. Każda technika ma swój własny zestaw zalet i wad; Wykazano jednak, że SEC dość skutecznie oddziela EV zarówno od płynów biologicznych, jak i supernatantów z hodowli komórkowych8,14,15. SEC ma również dodatkową zaletę polegającą na tym, że jest stosunkowo prosty i przyjazny dla użytkownika.
SEC to metoda, która rozdziela składniki płynu na podstawie rozmiaru. Dzięki tej technice do frakcjonowania próbki używa się kolumny żywicy (wyprodukowanej we własnym zakresie lub zakupionej komercyjnie). Małe cząstki w próbce zostają uwięzione między kulkami w żywicy, podczas gdy większe cząstki są w stanie swobodniej przechodzić przez żywicę, a tym samym eluować się na wcześniejszym etapie procesu. Ponieważ EV są większe niż wiele białek zewnątrzkomórkowych i agregatów białkowych, EV przechodzą przez kolumnę szybciej i eluują we wcześniejszych frakcjach niż białka zewnątrzkomórkowe14.
W tym artykule o metodach przedstawiono użycie SEC do separacji EV od pożywek do hodowli komórkowych (CCM) od ludzkich oligodendrocytów zarówno w warunkach kontrolnych, jak i stresu retikulum endoplazmatycznego (ER). Korzystając z tego protokołu, wykazano, że EV oddzielone tą techniką znajdują się w określonych frakcjach, które można połączyć i skoncentrować w celu dalszej charakterystyki, oraz że oddzielone EV pochodzą z komórek, a nie z egzogennego źródła, takiego jak płodowa surowica bydlęca (FBS) stosowana do uzupełnienia CCM. Obecność kanonicznych markerów EV, CD63, CD81 i CD916,17,18,19 we frakcjach EV, a ich brak we frakcjach białkowych jest wykazywany za pomocą western blotting. Za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM) EV są wizualizowane i wyświetlają oczekiwaną morfologię i są obserwowane tylko we frakcji EV. Cząstki są również liczone we frakcjach EV i białkowych zarówno w warunkach stresu kontrolnego, jak i ER, a w próbkach EV obserwuje się dużą liczbę cząstek w oczekiwanym zakresie wielkości 50-200 nm średnicy. Łącznie dane te potwierdzają pogląd, że SEC jest wydajną i skuteczną metodą oddzielania EV od pożywek do hodowli komórkowych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Przygotowanie i odczynników
UWAGA: Zrób odczynniki do hodowli komórkowych w kapturze do hodowli komórkowych, aby zachować sterylność.
2. Hodowla i leczenie komórek
3. Zbieranie i koncentracja kondycjonowanego CCM (Rysunek 1)
4. Kolekcja komórek
5. Separacja EV za pomocą chromatografii wykluczającej rozmiar (Rysunek 2)
UWAGA: Wykonaj następujące kroki dwa razy, raz dla retentatu kontrolnego i raz dla retentatu traktowanego tunikamycyną.
UWAGA: PBS używany w tej sekcji to filtr 0,22 μm 1x PBS.
6. Ultrafiltracja frakcji EV i białek
7. Sterowanie multimediami
8. Western blotting
9. Obrazowanie TEM
10. Analiza śledzenia nanocząstek (NTA)
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Western blot ujawnia odpowiednie oddzielenie EV od CCM
Aby ocenić skuteczność SEC w oddzielaniu EV od pożywek do hodowli komórkowych, przeprowadzono western blot przy użyciu każdej pojedynczej frakcji z próbek kontrolnych w celu zbadania ekspresji trzech kanonicznych markerów EV, CD9, CD63 i CD81, a także GM130 i calnexin18, które zostały użyte jako kontrole ujemne (Rysunek 3). Albumina expression18 został również zbadany, aby upewni...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
SEC to przyjazna dla użytkownika metoda odpowiedniego oddzielania pojazdów elektrycznych od kondycjonowanego CCM. W celu specyficznego wyizolowania EV pochodzących z komórek należy wziąć pod uwagę staranne rozważenie rodzaju CCM i jego dodatków. Wiele pożywek do hodowli komórkowych musi być uzupełnionych FBS, który zawiera EV pochodzące od zwierzęcia, u którego zebrano surowicę. Te EV w surowicy mogą nasycać i maskować każdy sygnał wytwarzany przez EV pochodzące z komórek w hodowli26. W związku z ...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują brak konfliktu interesów.
Autorzy chcieliby podziękować Penn State Behrend i Hamot Health Foundation za finansowanie, a także Penn State Microscopy Facility w University Park, PA.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 2-merkaptoetanol | VWR | 97064-588 | |
| 4X Laemmli Bufor do próbek | BioRad | 1610747 | |
| Filtr odśrodkowy Amicon Ultra-15, Ultracel, 3 KDa, 15mL | Sigma-Aldrich | UFC900308 | odcięcie 3 kDa |
| Filtr odśrodkowy Amicon Ultra-2 z membraną Ultracel-3 | Sigma-Aldrich | UFC200324 | 3 kDa odcięcie |
| Amon Nadsiarczan | Sigma-Aldrich | A3678-100G | |
| Anty królik IgG, technologia sygnalizacji komórkowej przeciwciał sprzężona z HRP | 7074V | 1:1000 Rozcieńczenie | |
| Przeciwciało anty-kalnexinowe | Abcam | ab22595 | 1:500 Rozcieńczenie |
| Mysie przeciwciało monoklonalne anty-CD9 | BioLegend | 312102 | 1:500 Rozcieńczenie |
| przeciwciała anty-GM130 [EP892Y] - Marker cis-Golgiego | Abcam | ab52649 | 1:500 Rozcieńczenie |
| Anty-mysie IgG, technologia sygnalizacji komórkowej przeciwciał sprzężonych z HRP | 7076V | 1:1000 Rozcieńczony | |
| automatyczny kolektor frakcji | Izon Science | ||
| Zestaw do testów BCA | Bio-Rad | ||
| Kamera CCD | Gatan Orius SC200 | ||
| Cd63 Mysz anty ludzka | 556019 BD | :1000 Rozcieńczenie | |
| CD81 Przeciwciało | Santa Cruz Biotechnology | sc-23962 | 1:1000 Rozcieńczanie |
| Cellstar Filter Cap Kolby do hodowli komórkowych | Greiner Bio-One | 660175 | |
| ChemiDoc MP Imager | BioRad | ||
| Clarity Western ECL Substrate | BioRad | 1705061 | |
| deoksycholan | Sigma-Aldrich | D6750-10G | |
| ditiotreitol | Sigma | 3483-12-3 | |
| DMEM/Wysoka glukoza z L-glutaminą; bez sodu | Cytiva | SH300022. | |
| Płodowa surowica bydlęca Klasa premium | VWR | 97068-085 | |
| Płodowa surowica bydlęca, zubożona w egzosomy | Thermo Scientific | A2720801 | |
| Glycine | BioRad | 1610718 | |
| Świetna wartość Beztłuszczowe mleko w proszku | Amazon | B076NRD2TZ | |
| HOG Ludzka linia komórkowa oligodendroglioma | Sigma-Aldrich | SCC163 | |
| Izon Science Usa Ltd qev Rozmiar Kolumny wykluczające 5pk | Izon Science | ||
| Metanol >99,8% ACS | VWR | BDH1135-4LP | |
| Mini-PROTEAN Płytki szklane | BioRad | 1653310 | z przekładkami 0,75 mm |
| Mini-PROTEAN Krótkie płytki | BioRad | 1653308 | |
| NP-40 | Sigma-Aldrich | 492016 | |
| Penicylina-Streptomycyna, roztwór | Sigma-Aldrich | P4458-100 ml | |
| soli fizjologicznej buforowanej fosforanami PBS | Fisher Scientific BP66150 | ||
| Pierce Zestawy do oznaczania białek BCA i odczynniki | Thermo Fisher Scientific | 23227 | |
| Membrany transferowe Pierce PVDF | Thermo Scientific | 88518 | |
| Bibuła filtracyjna Pierce Western Blotting | Thermo Scientific | 84783 | |
| Polioksyetylen-20 (TWEEN 20), 500 ml | Bio Basic | TB0560 | |
| Koktajl inhibitorów proteazy/fosfatazy (100X) | Technologia sygnalizacji komórkowej | 5872S | |
| Rekombinowane przeciwciało anty-TSG101 [EPR7130(B)] | ABCam | ab125011 | 1:1000 rozcieńczenie |
| Wodorotlenek slodium | Sigma-Aldrich | SX0603 | |
| Azydek sodu | Fisher Scientific | BP922I-500 | |
| Chlorek sodu | Sigma-Aldrich | S9888-500G | |
| Dodecylosiarczan sodu,≥ 99,0% (GC), bezpyłowe granulki | Sigma-Aldrich | 75746-1KG | |
| Tetrametyloetylenodiamina | Sigma-Aldrich | T9281-25ML | |
| TGX Zestaw do usuwania plam z akrylamidu FastCast, 10% | BioRad | 1610183 | |
| Transmisyjny mikroskop elektronowy | FEI Tecnai 12 Biotwin | ||
| Tris | BioRad | 1610716 | |
| Trypsyna 0,25% proteaza z trypiną wieprzową, HBSS, EDTA; bez wapnia, magnezu | Cytiva | SH30042.01 | |
| Tunicamycin | Tocris | 3516 | |
| Zeta View oprogramowanie | Analytik | NTA |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie