$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Szczegóły dotyczące próbki i odczynnika
Wybrano dwa izolaty EV z oddzielnych linii komórkowych do demonstracji znakowania fluorescencyjnego i późniejszej analizy nFCM. Oba zestawy EV zawieszono w PBS i przechowywano w temperaturze -80 °C przez <3 miesiące, ale większość innych warunków różniła się między izolatami. Mysia linia komórkowa mioblastów C2C12 stanowi embrionalny prekursor komórek mięśni szkieletowych i była hodowana w hodowli 2D, kondycjonując pożywkę wzrostową przez 72 godziny przed izolacją EV przez ultrawirowanie. SW620 to ludzka linia komórkowa gruczolakoraka jelita grubego i była hodowana w podstawowym bioreaktorze, wzbogacając pożywkę przez 7 tygodni, z izolacją EV przeprowadzoną metodą chromatografii wykluczającej wielkość (SEC) i frakcjami 7-9 eluowanymi z sefarozy kolumn CL-2B połączonych w jedną próbkę.
Podczas gdy EV wyizolowane i skoncentrowane z CCM są najłatwiejszymi typami próbek w obróbce, nFCM ma zastosowanie do większości izolatów EV, w tym płynów biologicznych, takich jak surowica, osocze, mocz i płyn mózgowo-rdzeniowy. Te analizy próbek korzystają z detekcji nFCM SS wszystkich cząstek, co pozwala na potwierdzenie z NTA, TRPS i innymi analizami cząstek, jednocześnie opisując fluorescencyjnie znakowane subpopulacje EV pod względem ilościowym, a także proporcji całości, w celu bezstronnego podejścia do wieloparametrowej analizy cząstek. Możliwa jest również analiza próbek o niskiej przetworzonej jakości, takich jak nieoczyszczony mocz i CCM wzbogacony w EV, z zastrzeżeniem, że wymaga białka o niskiej zawartości zanieczyszczeń.
Zastosowany tutaj barwnik błonowy ma na celu integrację z dwuwarstwą lipidową, z ugrupowaniem lipofilowym do obciążenia błony i barwnikiem hydrofilowym do pozostawania w błonie plazmatycznej25. Obecnie nie ma idealnego barwnika do etykietowania EV i przy wyborze należy wziąć pod uwagę kilka kryteriów, w tym specyficzność dla EV, przydatność do utrwalania lub przepuszczalności oraz skuteczność etykietowania EV26.
Fluorescencyjne znakowanie przeciwciałami sprzężonymi epitopów eksponowanych powierzchniowo okazało się skuteczną metodą identyfikacji subpopulacji EV27. Kluczowym aspektem optymalizacji protokołu jest spełnienie, a nie przekroczenie, punktu nasycenia znakowania, aby związać się ze wszystkimi dostępnymi epitopami bez hamowania wykrywania cząstek o niskiej fluorescencji poprzez umożliwienie wypełnienia otaczającego buforu fluorescencyjnym niezwiązanym przeciwciałem28. Ponadto na dostępność odsłoniętych miejsc wiązania do znakowania przeciwciał może mieć wpływ kilka czynników. Wykazano, że warunki przechowywania EV wpływają na profile koncentracji i wielkości EV29 , przy czym obserwacje wskazują również na wpływ na znakowanie przeciwciał30. Obecność powierzchniowych białek koronowych, modyfikacje białek i wpływ technik izolacji mogą również mieć wpływ na znakowanie przeciwciał w niektórych przypadkach. Ostatecznie, w miarę jak stosowanie znakowania fluorescencyjnego staje się coraz bardziej powszechne w badaniach EV, projektowanie eksperymentalne i optymalizacja dla wielu technik analitycznych staną się bardziej wyrafinowane.
Aby zwiększyć dokładność wyników, można uwzględnić kilka kontroli, takich jak (1) kontrola barwnika PBS +, w celu oceny tworzenia się miceli lub agregatów w niektórych barwnikach, które mogą pojawiać się jako cząstki SS + w analizie nFCM, (2) kontrola przeciwciał PBS +, mogą wystąpić agregaty, choć często nie na tyle duże, aby rozproszyć wystarczająco dużo światła do wykrycia SS, (3) próbka EV + kontrola przeciwciał IgG, powszechne w cytometrii przepływowej i stosowane do identyfikacji wszelkich niespecyficznych wiązań, (4) próbka cząstek niebędących EV + kontrola przeciwciał/barwnika - szczególnie ważne w przypadku konieczności identyfikacji EV w złożonych próbkach cząstek, kontrole, takie jak oczyszczone cząsteczki lipoprotein o niskiej gęstości (LDL) lub próbki zubożone/ablowane EV mogą działać jako kontrola negatywna w celu walidacji selektywnego znakowania, (5) kontrole pozytywne są trudne do zaprojektowania, ale walidacja przeciwciała na komórkach jest użytecznym włączeniem.
Prezentacja tetraspanin na pojazdach elektrycznych
Znakowanie przeciwciał i błon w tym eksperymencie pokazuje wysoki poziom danych ilościowych, które można uzyskać w krótkim czasie za pomocą analizy nFCM. Jednoczesny pomiar kluczowych atrybutów fizycznych średnicy/stężenia cząstek z pomiarami fenotypowymi obecności błony i/lub białka prowadzi do opisów subpopulacji na wysokim poziomie w izolacji cząstek.
Co ważne, w tych dwóch próbkach EV zidentyfikowano różne poziomy trzech "kluczowych" tetraspanin związanych z EV, CD9, CD63 i CD81. CD9 zaprezentowano w największym odsetku EV zarówno dla EV pochodzących z C2C12, jak i SW620, przy czym CD81 i CD63 były odpowiednio drugim i najrzadziej prezentowanym białkiem.
Pomimo pewnych podobieństw zaobserwowanych tutaj w profilach tetraspaniny EV z dwóch bardzo różnych źródeł komórkowych, poziomy CD9, CD63 i CD81 mogą być bardzo różne między EV pochodzącymi od linii komórkowych i pacjentów31.
Różnica w ekspresji CD63 między dwiema próbkami EV jest szczególnie istotna dla toczącej się dyskusji na temat kluczowych identyfikatorów "EV-ness". Podczas gdy prezentacja CD63 tylko w ~8% EV SW620 może być dla niektórych nieoczekiwana, CD63 został zasugerowany jako słaba identyfikacja różnych typów EV izolowanych przez rozmiar lub gęstość32, a tetraspaninowe ujemne EV zostały zidentyfikowane, nawet gdy są opisane jako egzosomypodobne 33.
Identyfikacja EV w złożonych izolacjach cząstek
Niejednorodność profili tetraspaniny EV, zarówno w EV pochodzących od pacjentów, zarówno w liniach komórkowych, jak i od pacjentów, ostrzega przed poleganiem na wychwytywaniu EV na bazie tetraspaniny i podkreśla przyszłe zapotrzebowanie na nowe metody identyfikacji EV31. Znakowanie EV niezależnie od określonych białek może okazać się bardzo korzystne dla identyfikacji EV od cząstek innych niż EV o podobnych rozmiarach, jeśli można udowodnić, że swoistość EV jest bardzo wysoka. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku izolatów EV z biopłynów, ponieważ sugeruje się, że stężenie EV w ludzkim osoczu krwi mieści się w zakresie10-10 cząstek/ml, podczas gdy lipoproteiny mierzy się na poziomie 10-16 na ml14,34. Nawet po wzbogaceniu EV, badania porównujące dodatnie cząstki dla markerów tetraspaniny i / lub markera LDL ApoB sugerują ~50-100 razy większą obfitość LDL w próbkach osocza bezpłytkowego (PFP) w porównaniu z EV35.
Zastosowana technika izolacji ma ogromny wpływ na zakres współizolowanych cząstek innych niż EV, takich jak lipoproteiny o bardzo niskiej gęstości (VLDL), lipoproteiny o średniej gęstości (IDL) i LDL36. Istnieją również opisy koizolatów lipoprotein związanych z EV, które, choć potencjalnie odgrywają ważną rolę biologiczną, sprawiają, że uzyskanie czystych próbek EV jest trudnym celem35.
W związku z tym można argumentować, że należy położyć większy nacisk na opis cząstek, które składają się na próbkę, a nie na osiągnięcie izolacji czystego, ale ograniczonego wyboru EV. Uzyskanie wyczerpującego opisu cząstek poprzez pomiar obfitości tetraspaniny w objętości i liczby cząstek oddzielnie może być niewystarczające do dokładnego określenia stężeń EV, szczególnie ze źródeł biopłynów36,37. Identyfikacja subpopulacji w podejściu opartym na poziomach, pokazująca całkowite cząstki, EV i EV prezentujące określone białka, jak wykazano w tym eksperymencie, może zapewnić solidne rozwiązanie w zakresie charakterystyki nanocząstek. Tak było w przypadku projektów obejmujących ładowanie pojazdów elektrycznych z projektami przyszłych zastosowań terapeutycznych20 oraz identyfikację pojazdów elektrycznych CD63+ z ładunkiem luminalnym, takim jak mitochondria38.
nFCM w repertuarze analityki EV
Mocną stroną analizy nFCM EV jest sposób, w jaki dane mogą potwierdzać i opierać się na najczęstszych analizach EV oraz tworzyć pomosty między zestawami danych fizycznych i fenotypowych. Opiera się to jednak na dokładnych protokołach etykietowania, które często muszą być zoptymalizowane pod kątem unikalnych odczynników do znakowania, takich jak barwniki i przeciwciała. Kluczowym kryterium dokładnej analizy jest zawieszenie znakowanych cząstek w buforze niefluorescencyjnym, co polega albo na usunięciu nadmiaru niezwiązanego fluoroforu, albo na udoskonaleniu protokołów, aby nie przekroczyć nasycenia epitopów.
Badania porównawcze wykazały, że wymiarowanie pojazdów elektrycznych nFCM dostarcza danych zgodnych z TRPS i cryo-TEM, technikami, które są opisywane jako dokładniejsze niż NTA do analizy wielkości EV10,39. Jednak, podobnie jak w przypadku każdej metody opartej na optyce, przy interpretacji danych należy wziąć pod uwagę wpływ heterogenicznych właściwości optycznych obserwowanych dla EV oraz różnice między właściwościami optycznymi materiału odniesienia i EV10.
Western blotting jest kluczową metodą oznaczania wzbogacenia EV poprzez identyfikację markerów EV40. Jednak chęć wykazania obecności takich markerów na cząstkach doprowadziła do postępów w analizach cytometrycznych przepływowych opartych na pojazdach elektrycznych17. Jednak rozdzielczości niezbędne do dostarczenia wiarygodnych danych są obecnie najlepiej osiągane za pomocą dedykowanego oprzyrządowania zarówno w odniesieniu do światła rozproszonego, jak i fluorescencyjnego19.
nFCM zapewnia bezstronne podejście polegające na wstępnym opisie wszystkich cząstek nieistotnych dla określonych markerów, za pomocą pomiaru rozproszenia bocznego, co pozwala na potwierdzenie z najczęstszymi technikami NTA, RPS i TEM1, przy jednoczesnym dodaniu pomiaru fenotypowego podobnego do WB lub Elisa w sposób ilościowy.