Proponowany protokół zawiera wytyczne dotyczące unikania zanieczyszczenia endotoksyną podczas izolacji pęcherzyków zewnątrzkomórkowych z supernatantów hodowli komórkowych oraz jak prawidłowo je ocenić.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
Proponowany protokół zawiera wytyczne dotyczące unikania zanieczyszczenia endotoksyną podczas izolacji pęcherzyków zewnątrzkomórkowych z supernatantów hodowli komórkowych oraz jak prawidłowo je ocenić.
Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (EVs) to niejednorodna populacja pęcherzyków błonowych uwalnianych przez komórki in vitro i in vivo. Ich wszechobecność i znacząca rola jako nośników informacji biologicznej sprawiają, że są intrygującymi obiektami badań, wymagającymi niezawodnych i powtarzalnych protokołów ich izolacji. Wykorzystanie ich pełnego potencjału jest jednak trudne, ponieważ wciąż istnieje wiele przeszkód technicznych związanych z ich badaniami (np. właściwe pozyskiwanie). W pracy przedstawiono protokół izolacji małych EV (zgodnie z nomenklaturą MISEV 2018) z supernatantu hodowli linii komórek nowotworowych w oparciu o wirowanie różnicowe. Protokół zawiera wytyczne, jak uniknąć zanieczyszczenia endotoksynami podczas izolacji pojazdów elektrycznych i jak prawidłowo je ocenić. Zanieczyszczenie endotoksynami pojazdów elektrycznych może znacznie utrudnić późniejsze eksperymenty, a nawet zamaskować ich prawdziwe skutki biologiczne. Z drugiej strony, przeoczona obecność endotoksyn może prowadzić do błędnych wniosków. Ma to szczególne znaczenie w odniesieniu do komórek układu odpornościowego, w tym monocytów, ponieważ monocyty stanowią populację szczególnie wrażliwą na pozostałości endotoksyn. Dlatego zdecydowanie zaleca się badanie EV pod kątem zanieczyszczenia endotoksynami, zwłaszcza podczas pracy z komórkami wrażliwymi na endotoksyny, takimi jak monocyty, makrofagi, komórki supresorowe pochodzenia mieloidalnego lub komórki dendrytyczne.
Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (EVs), zgodnie z nomenklaturą MISEV 2018, to zbiorczy termin opisujący różne podtypy pęcherzyków błoniastych wydzielanych przez komórki, które odgrywają kluczową rolę w licznych procesach fizjologicznych i patologicznych1,2. Co więcej, pojazdy elektryczne są obiecujące jako nowe biomarkery różnych chorób, a także jako środki terapeutyczne i nośniki leków. Jednak wykorzystanie ich pełnego potencjału jest trudne, ponieważ nadal istnieje wiele przeszkód technicznych związanych z ich nabyciem3. Jednym z takich wyzwań jest izolacja pojazdów elektrycznych wolnych od endotoksyn, która w wielu przypadkach została zaniedbana. Jedną z najczęstszych endotoksyn jest lipopolisacharyd (LPS), który jest głównym składnikiem ścian komórkowych bakterii Gram-ujemnych i może powodować ostrą reakcję zapalną ze względu na uwalnianie dużej liczby cytokin zapalnych przez różne komórki4,5. LPS indukuje odpowiedź poprzez wiązanie się z białkiem wiążącym LPS, a następnie interakcję z kompleksem CD14/TLR4/MD2 na komórkach szpikowych. Ta interakcja prowadzi do aktywacji szlaków sygnałowych zależnych od MyD88 i TRIF, co z kolei wyzwala czynnik jądrowy kappa B (NFkB). Translokacja NFkB do jądra inicjuje produkcję cytokin6. Monocyty i makrofagi są bardzo wrażliwe na LPS, a ich ekspozycja na LPS powoduje uwalnianie cytokin zapalnych i chemokin (np. IL-6, IL-12, CXCL8 i TNF-α)7,8. Struktura CD14 umożliwia wiązanie różnych gatunków LPS o podobnym powinowactwie i służy jako koreceptor dla innych receptorów toll-podobnych (TLR) (TLR1, 2, 3, 4, 6, 7 i 9)6. Liczba prowadzonych badań nad wpływem EV na monocyty/makrofagi wciąż rośnie9,10,11. Szczególnie z perspektywy badania funkcji monocytów, ich subpopulacji i innych komórek odpornościowych, obecność endotoksyn, a nawet ich zamaskowana obecność w EV ma ogromne znaczenie12. Przeoczone zanieczyszczenie pojazdów elektrycznych endotoksynami może prowadzić do mylących wniosków i ukrywać ich prawdziwą aktywność biologiczną. Innymi słowy, praca z komórkami monocytowymi wymaga pewności co do braku zanieczyszczenia endotoksynami13. Potencjalnymi źródłami endotoksyn mogą być woda, komercyjnie pozyskiwane podłoża i surowice, składniki i dodatki do pożywek, szkło laboratoryjne i wyroby z tworzyw sztucznych5,14,15.
Dlatego to badanie miało na celu opracowanie protokołu izolacji EV o niskiej zawartości endotoksyn. Protokół zawiera proste wskazówki, jak uniknąć zanieczyszczenia endotoksynami podczas izolacji pojazdów elektrycznych zamiast usuwania endotoksyn z pojazdów elektrycznych. Wcześniej przedstawiono wiele protokołów dotyczących usuwania endotoksyn z, na przykład, zmodyfikowanych nanocząstek stosowanych w nanomedycynie; jednak żaden z nich nie jest przydatny dla struktur biologicznych, takich jak pojazdy elektryczne. Efektywną depirogenizację nanocząstek można przeprowadzić przez płukanie etanolem lub kwasem octowym, ogrzewanie w temperaturze 175 °C przez 3 godziny, γ napromienianie lub obróbkę trytonem X-100; jednak te procedury prowadzą do zniszczenia EVs16,17.
Prezentowany protokół jest pionierskim badaniem skoncentrowanym na unikaniu zanieczyszczeń endotoksynami w EVs, w przeciwieństwie do poprzednich badań nad wpływem EV na monocyty9. Zastosowanie proponowanych zasad w praktyce laboratoryjnej może pomóc w uzyskaniu wiarygodnych wyników badań, co może być kluczowe przy rozważaniu potencjalnego zastosowania EV jako środków terapeutycznych w klinice12.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
1. Przygotowanie probówek do ultrawirówek
2. Przygotowanie płodowej surowicy bydlęcej o niskiej zawartości endotoksyn (EE-FBS)
3. Hodowla komórkowa
4. Izolacja EV od supernatantów z hodowli komórkowych
5. Wykrywanie specyficznych markerów przez western blotting
6. Pomiar poziomu endotoksyn za pomocą testu lizatu amebocytów limulusa (LAL)
7. Wykrywanie prokariotycznego genu 16S rRNA w próbkach EV
8. Wyznaczanie efektywnego stężenia LPS do stymulacji w ludzkim modelu monocytów
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Warunkiem wstępnym lub obowiązkowym krokiem dla tego protokołu jest wykluczenie możliwego zanieczyszczenia endotoksynami z odczynników. Wszystkie używane odczynniki, takie jak FBS, DMEM, RPMI, PBS, a nawet probówki ultrawirówkowe, muszą być wolne od endotoksyn (<0,005 EU/ml). Utrzymanie reżimu braku zanieczyszczenia endotoksynami nie jest łatwe, ponieważ na przykład zwykła/standardowa surowica do hodowli komórkowych może być jej bogatym źródłem (0,364 EU/ml; patrz tabela 1).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
W ciągu ostatnich kilku lat coraz większego znaczenia nabierają metody prawidłowej izolacji pojazdów elektrycznych, umożliwiające ich dalsze wiarygodne analizy, na przykład w kontekście uzyskania wiarygodnych danych omicznych i funkcjonalnych24. Na podstawie dotychczasowych doświadczeń badawczych wydaje się, że nie tylko rodzaj metody izolacji, ale także inne warunki podczas tej procedury mogą mieć znaczenie. Stosowanie FBS zubożonych w EV jest powszechnie uznawane za konieczność...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy deklarują, że badanie zostało przeprowadzone przy braku jakichkolwiek powiązań handlowych lub finansowych, które mogłyby być interpretowane jako potencjalny konflikt interesów.
Ta praca była wspierana przez Narodowe Centrum Nauki, Polska, numer grantu 2019/33/B/NZ5/00647. Dziękujemy prof. Tomaszowi Gosiewskiemu i Agnieszce Krawczyk z Zakładu Molekularnej Mikrobiologii Medycznej Collegium Medicum Uniwersytetu Jagiellońskiego za nieocenioną pomoc w wykrywaniu bakteryjnego DNA w pojazdach elektrycznych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Alix (3A9) Mysz mAb | Technologia sygnalizacji komórkowej | 2171 | |
| Filtr 1250ul Uniwersalne końcówki do pipet, przezroczyste, polipropylenowe, niepirogenne | GoogLab Scientific | GBFT1250-R-NS | |
| BD FACSCanto II Cytometr przepływowy | BD Biosciences | ||
| CBA Ludzki zestaw cytokin Th1/Th2 II | BD Biosciences | 551809 | |
| CD9 (D8O1A) Technologia | sygnalizacji komórkowej | 13174 | |
| System obrazowania ChemiDoc | Bio-Rad Laboratories, Inc. | ||
| DMEM (Dulbecco' s Zmodyfikowany Orzeł" s Średni) | Corning | 10-013-CV | |
| ELX800NB, Uniwersalny czytnik mikropłytek | BIO-TEK INSTRUMENTS, INC | ||
| Surowica bydlęca | płodu Gibco | 16000044 | |
| Surowica bydlęca płodu Ameryka Południowa Ultra niska endotoksyna | Biowest | S1860-500 | |
| Gentamycyna, 50 mg/ml | PAN – Biotech | P06-13100 | |
| Kozia anty-mysia IgG- HRP | Santa Cruz Biotechnology | sc-2004 | |
| Kozia anty-królicza IgG- HRP | Santa Cruz Biotechnology | sc-2005 | |
| Membrana Immun-Blot PVDF | Bio-Rad Laboratories, Inc. | ||
| LPS z Salmonella abortus equi S-form (TLRGRADE) | Enzo Nauki Przyrodnicze, Inc. | ALX-581-009-L002 | |
| Mini Trans-Blot Elektroforetyczne ogniwo transferowe | Bio-Rad Laboratories, Inc. | ||
| Analiza śledzenia nanocząstek | Malvern Instruments Ltd | ||
| Bufor próbki NuPAGE LDS (4X) | Invitrogen | NP0007 | |
| Środek redukujący próbki NuPAGE (10x) | Invitrogen | NP0004 | |
| Parafilm | Sigma Aldrich | P7793 | przezroczysta folia |
| Perfect 100-1000 bp DNA Ladder | EURx | E3141-01 | |
| PierceTM Chromogenic Endotoxin Quant Kit | Thermo Scientific | A39552 | |
| PP Oak Ridge Tube z zaślepkami Thermo | Scientific | 3929, 03613 | |
| RPMI 1640 | RPMI-1640 (Gibco) | 11875093 | |
| SimpliAmp Thermal Cycler | Applied Biosystem | A24811 | |
| Wirówka Sorvall wX+ ULTRA SERIES z wirnikiem | T-1270Thermo Scientific | 75000100 | |
| Sub-Cell GT Poziomy system elektroforezy | Bio-Rad Laboratories, Inc. | ||
| Podłoże chemiluminescencyjne SuperSignal West Pico PLUS | Thermo Scientific | 34577 | |
| SW480 | Kolekcja kultur typu amerykańskiego (ATCC) | ||
| Linia komórkowa SW480 | Kolekcja kultur typu amerykańskiego (ATCC) | ||
| Filtr strzykawkowy 0,22 um | TPP | 99722 | |
| Trans-Blot SD Półsucha komórka | transferowaBio-Rad Laboratories, Inc. | 1703940 | Maszyna transferowa |
| Pipeta transferowa, 3,5 ml | SARSTEDT | 86.1171.001 |
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