PODSUMOWANIE: Ten protokół przedstawia ustandaryzowany sposób pracy izolowania i charakteryzowania małych pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (sEV) z tkanek tłuszczowych poduszek podrzępkowych pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów.
Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.
Artykuł metodologiczny
* These authors contributed equally
PODSUMOWANIE: Ten protokół przedstawia ustandaryzowany sposób pracy izolowania i charakteryzowania małych pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (sEV) z tkanek tłuszczowych poduszek podrzępkowych pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów.
Pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (EV), szczególnie małe pęcherzyki zewnętrzne (sEV) definiowane jako pęcherzyki mniejsze niż 200 nm, pełnią rolę niezbędnych mediatorów komunikacji międzykomórkowej i są uwalniane przez niemal wszystkie typy komórek do różnych płynów biologicznych. Poduszka tłuszczowa podrzępkowa (IPFP) jest ściśle powiązana z rozwojem i postępem choroby zwyrodnieniowej stawów kolana (OA). Jednak standaryzowane metody izolacji sEV bezpośrednio z roślin IPFP pozostają ograniczone. Przedstawiamy powtarzalny protokół izolacji i charakteryzacji sEV pochodzących z tkanek IPFP pobranych od pacjentów z OA. Warunkowane medium zebrane z hodowli tkanek IPFP jest sekwencyjnie usuwane z komórek i zanieczyszczeń przez niskoprędkościową wirówkę, a następnie następuje ultrawirowanie w celu wzbogacenia pęcherzyków w zakresie wielkości sEV. Powstałe pęcherzyki są charakteryzowane na podstawie minimalnych informacji do badań rekomendacji pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (MISEV2023), wykorzystując zestaw reprezentatywnych markerów białek w różnych kategoriach funkcjonalnych: CD63 jako tetraspanina związana z błoną, ALIX i TSG101 jako białka cytosolowe zaangażowane w biogenezę pośredniczone przez mechanizmy Endosomal Sorting Complex Required for Transport (ESCRT) oraz Calnexin jako białko rezydencyjne w siatkówce endoplazmatycznej do monitorowania potencjalnego zanieczyszczenia niepęcherzykowego. Ten proces prowadzi do dobrze zdefiniowanych preparatów sEV odpowiednich do dalszych zastosowań, takich jak testy funkcjonalne czy profilowanie proteomiczne w badaniach nad chorobą zwyrodnieniową stawów.
Małe pęcherzyki zewnątrzkomórkowe (sEV) to heterogeniczny podtyp pęcherzyków zewnętrznych, które według klasyfikacji operacyjnej zaproponowanej przez Międzynarodowe Towarzystwo Pęcherzyków Zewnątrzkomórkowych (ISEV) w wytycznych dotyczących minimalnych informacji do badań pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (MISEV2023), są definiowane jako pęcherzyki zazwyczaj mniejsze niż 200 nm średnicy1. sEV są uwalniane przez praktycznie wszystkie typy komórek do płynów biologicznych i przyciągają coraz większą uwagę ze względu na swoją kluczową rolę mediatorów komunikacji międzykomórkowej zarówno w kontekście fizjologicznym, jak i patologicznym 2,3.
Błona sEV jest wzbogacona o wiele białek funkcjonalnych. Wśród nich tetraspaniny, takie jak CD63, są powiązane z organizacją błony pęcherzyków i fuzją4. Ponadto białka cytosolowe związane z kompleksem sortującym endosomami niezbędnymi do transportu (ESCRT), takie jak ALIX i TSG101, są integralne dla biogenezy i wydzielania sEV. W związku z tym służą jako wiarygodne markery potwierdzające endosomalne pochodzenie izolowanych pęcherzyków 5,6.
Tłuszczowa poduszka podrzępkowa (IPFP) została uznana za aktywną tkankę związaną ze stawem, ściśle powiązaną z inicjacją i postępem choroby zwyrodnieniowej stawów (OA)7,8. W warunkach zapalnych i zwyrodnieniowych przypuszcza się, że sEV pochodzące z IPFP przenoszą mediatory zapalne i sygnały patogenne, przyczyniając się tym samym do zapalenia maziowego i degradacji chrząstki9. Scharakteryzowanie sEV uwalnianych przez tkanki IPFP u pacjentów z OA może zatem dostarczyć kluczowych informacji na temat sieci komunikacji międzykomórkowej powiązanej z chorobą.
Biorąc pod uwagę rosnące zainteresowanie sEV jako mediatorami molekularnymi i potencjalnymi lekami terapeutycznymi, niezbędne jest wdrożenie podejścia izolacji o wysokiej wydajności, wysokiej czystości i powtarzalności. Chociaż różnicowa ultrawirówka pozostaje jedną z najczęściej stosowanych strategii oczyszczania10, protokoły zoptymalizowane pod supernatanty hodowli komórkowej lub biopłyny mogą nie być bezpośrednio stosowane w tkankach pochodzenia tłuszczowego, takich jak IPFP. Wysoka zawartość lipidów, gęsta macierz zewnątrzkomórkowa oraz zmienne warunki trawienia enzymatycznego mogą wpływać na regenerację pęcherzyków i czystość.
Kultura roślin tkankowych zapewnia podejście istotne fizjologicznie, które zachowuje rodzimą architekturę komórkową i interakcje międzykomórkowe, minimalizując jednocześnie nadmierne zakłócenia enzymatyczne, umożliwiając tym samym zbieranie sEV uwalnianych w warunkach bliskich naturalnym. Jednak obecnie brakuje ustandaryzowanego workflow specjalnie dostosowanego do izolowania sEV z hodowli roślin IPFP.
Tutaj opisujemy krok po kroku protokół izolowania i charakteryzowania małych pęcherzyków zewnętrznych z hodowli tłuszczowych pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów za pomocą różnicowej ultrawirowania, zapewniając powtarzalne ramy metodologiczne dla dalszych badań funkcjonalnych i translacyjnych.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wykorzystanie tkanek IPFP od pacjentów z chorobą zwyrodnieniową stawów w tym badaniu zostało zatwierdzone przez Komisję Etyki Pierwszego Szpitala Uniwersytetu Medycznego Hebei (Aprobata nr [2024] 018). Pobranie próbki przeprowadzono w zatwierdzonym okresie, a wszyscy uczestnicy uzyskali pisemną świadomą zgodę przed pobraniem tkanek.
1. Przygotowanie podłoża i roztworów
2. Przygotowanie tkanki IPFP i pobranie podłoża kondycjonowanego
3. Izolacja sEV za pomocą różnicowej ultrawirowania
UWAGA: Wszystkie poniższe kroki wykonuj w temperaturze 4 °C lub na lodzie.
4. Charakterystyka sEV za pomocą analizy western blot
5. Charakterystyka sEV za pomocą analizy śledzenia nanocząstek (NTA)
6. Charakterystyka sEV za pomocą transmisyjnej mikroskopii elektronowej (TEM)
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Skuteczna izolacja małych pęcherzyków zewnątrzkomórkowych (sEV) z tkanek tłuszczowych podkładów podrzępkowych (IPFP) została potwierdzona dzięki charakteryzacji multimodalnej.
Transmisyjna mikroskopia elektronowa (TEM) wykazała, że izolowane pęcherzyki wykazywały charakterystyczną morfologię kubka z wyraźnie określonymi błonami dwuwarstwowymi lipidów, zgodną z cechami strukturalnymi sEV (Rysunek 1)11.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Protokół ten zapewnia powtarzalny i praktyczny sposób izolowania małych pęcherzyków zewnętrznych (sEV) z tkanek tłuszczowych podkładek podrzępowych (IPFP) za pomocą hodowli roślin, a następnie różnicowej ultrawirówki. Wyizolowane pęcherzyki zostały zweryfikowane metodami komplementarnej charakteryzacji, w tym mikroskopią transmisyjną elektronową (TEM), analizą śledzenia nanocząstek (NTA) oraz detekcją Western blot ustalonych markerów EV1. TEM potwierdził obecność pęcherzyków otoczonych błoną o cha...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Żaden z autorów nie ma konfliktu interesów do zgłoszenia.
Badania te zostały sfinansowane przez Narodowy Program Kluczowych Badań i Rozwoju (numery grantów 2023YFC3604905), Departament Finansów Hebei (numer grantów: ZF2024132 i ZF2024143 oraz Program Innowacji i Rozwoju Współpracy Medycznej Hengrui-Hebei-HR2002048
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| Rurki do wirówek PET o pojemności 40 mL | himac (Eppendorf Himac Technologies) | 5720411148 | Polietylen-tereftalan, 26 x 90 mm |
| 70 & mikro; m Cetarz komórkowy | Technologia Lanjieke w Pekinie | 560049 | Do usuwania zanieczyszczeń tkanek |
| Przeciwciała anty-Alix | Biotechnologia Shanghai Abways | CY7215 | Dodatni marker sEV |
| Przeciwciało przeciw Calnexinie | Biotechnologia Shanghai Abways | CY5839 | Negatywny marker (zanieczyszczenie ER) |
| Przeciwciało przeciw CD63 | Nauki pokrewieństwa | DF2305 | Marker tetraspanina |
| Przeciwciało przeciw TSG101 | Biotechnologia Shanghai Abways | CY5985 | Dodatni marker sEV |
| Zestaw do testowania białek BCA | Shanghai YaMei Biotechnology | ZJ102 | Dla ilościowej ilościowości białek |
| Kolba do hodowli komórek (T175) | NEST Biotechnology | 560229 | Dla kultury roślin IPFP |
| Rurka wirówki (50 mL) | BIOFIL | 560041 | Dla początkowych kroków przy niskiej prędkości |
| Serum bydła z wyczerpanym egzosomem | Cyagen Biosciences | FBSNE-01061 | Do hodowli tkanek |
| HRP Goat anti-Rabbit IgG | Biotechnologia Shanghai Abways | AB0101 | Przeciwciało wtórne przeciwko WB |
| Natychmiastowy bufor ładowania białek (denaturujący, redukując, 5& razy;) | Shanghai YaMei Biotechnology | LT101 | Dla denaturacji białek |
| Zestaw do testów białek Micro BCA | Thermo Scientific | 23235 | Dla ilościowej ilościowości białek |
| Jednostka filtrująca Millex-GP (0,22 & mikro; m) | Technologia Lanjieke w Pekinie | 560360 | Sterylny, do filtracji pęcherzyków |
| Analizator śledzenia nanocząstek | Malvern Panalytical | NanoSight NS300 | Do analizy rozmiaru i koncentracji |
| Bufor szybkiego transferu Omni-Flash Wolny od Lodu | Shanghai YaMei Biotechnology | PS201S | Dla transferu białka Western blot |
| Kwas fosforungstyczny (2%) | Sigma-Aldrich | P4006 | Dla barwienia TEM ujemnego |
| Bufor obciążający białkiem (denaturujący, nieredukujący, 5& razy;) | Shanghai YaMei Biotechnology | LT103 | Dla denaturacji białek |
| Wolny od białek bufor szybko blokujący (5& razy;) | Shanghai YaMei Biotechnology | PS108 | Dla blokuj membrany |
| Bufor lizy RIPA | Pekinska Solarbio Nauka & Technologia Spółka, Ltd | R0010 | Do ekstrakcji białka sEV |
| TBS (20 razy;) | Pekinska Solarbio Nauka & Technologia Spółka, Ltd | T1080 | Do przygotowania bufora do prania |
| Transmisyjny mikroskop elektronowy | Hitachi | HT7800 | Do charakterystyki morfologicznej |
| Bufor elektroforezy Tris/MOPS/SDS | Shanghai YaMei Biotechnology | PS120 | Do separacji białek |
| Tween-20 | Pekinska Solarbio Nauka & Technologia Spółka, Ltd | T8220 | Do przygotowania bufora do prania |
| Ultrawirówka | himac (Eppendorf Himac Technologies) | CP100NX | System izolacji dużych prędkości |
| Ultraczuły zestaw do wykrywania chemiluminescencji | Shanghai YaMei Biotechnology | SQ201 | Do wizualizacji pasm białkowych |
| Uniwersalny Bufor Rozcieńczający Przeciwciał | Shanghai YaMei Biotechnology | PS119L | Dla przeciwciał pierwotnych/wtórnych |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
