Aqui, apresentamos um protocolo para isolar exossomos derivados do baço de camundongo usando uma combinação de digestão com colagenase tipo I e ultracentrifugação.
Artigo de método
* These authors contributed equally
Aqui, apresentamos um protocolo para isolar exossomos derivados do baço de camundongo usando uma combinação de digestão com colagenase tipo I e ultracentrifugação.
Os exossomos (Exo) são estruturas de bicamada lipídica secretadas por várias células, incluindo as de animais, plantas e procariontes. Estudos anteriores revelaram que o Exo derivado de sobrenadante humoral ou celular é alvo promissor para novos biomarcadores diagnósticos ou prognósticos, ressaltando seu papel significativo na patogênese da doença. O Exo derivado de tecido (Ti-Exo) tem atraído cada vez mais atenção devido à sua capacidade de refletir com precisão a especificidade do tecido e o microambiente. Ti-Exo, presente no espaço intersticial, desempenha papéis cruciais na comunicação intercelular e na sinalização entre órgãos. Apesar de seu valor reconhecido na elucidação de mecanismos de doenças, o isolamento de Ti-Exo continua sendo um desafio devido à complexidade das matrizes teciduais e à variabilidade nos métodos de extração. Neste estudo, desenvolvemos um protocolo prático para isolar exossomos do tecido do baço de camundongos, fornecendo uma técnica reprodutível para posterior análise de identificação e estudos funcionais. Usamos digestão de colagenase tipo I combinada com ultracentrifugação diferencial para isolar Exo derivado do baço. As características do Exo isolado foram determinadas por meio de microscopia eletrônica, citômetro de nanofluxo e western blot. O Exo isolado derivado do baço exibiu a morfologia típica das vesículas de bicamada lipídica, com tamanhos de partícula variando de 30 nm a 150 nm. Além disso, o perfil de expressão dos marcadores de exossomos confirmou a presença e pureza dos exossomos. Em conjunto, estabelecemos com sucesso um protocolo prático para isolar o Exo derivado do baço em camundongos.
Os exossomos (Exo) são um subgrupo de vesículas extracelulares (EVs), variando de 30 a 150 nm de tamanho, encapsulando uma gama diversificada de biomoléculas, incluindo proteínas, ácidos nucléicos e lipídios1. Essas biomoléculas são derivadas das células parentais e são liberadas no espaço extracelular. O Exo facilita a troca de informações biomoleculares entre as células e seu microambiente circundante, desempenhando papéis nos sistemas procariótico e eucariótico2. As características dos exossomos, como conteúdo, tamanho, componentes da membrana e origem celular, são altamente variáveis e influenciadas pelo tipo de célula de origem, estado celular e condições ambientais.
Os exossomos são comumente classificados em três categorias com base em sua fonte: derivados de cultura de células, derivados de fluidos corporais e derivados de tecidos (Ti-Exo). Embora os exossomos derivados de cultura de células tenham sido extensivamente estudados devido à sua acessibilidade e rendimento consistente, seu uso é limitado por possíveis alterações nas características celulares após cultura prolongada, o que pode deturpar suas funções biológicas 3,4,5. Além disso, a maioria das culturas de células é mantida em ambientes bidimensionais que não imitam as complexas interações intercelulares in vivo, potencialmente impactando a interpretação dos dados6. Por outro lado, exossomos isolados de fluidos biológicos oferecem uma opção minimamente invasiva para monitorar a progressão da doença em tempo real7. No entanto, essas amostras geralmente contêm uma mistura de exossomos de várias origens, complicando a identificação precisa de sua fonte primária8. Dados esses desafios, há um interesse crescente no Ti-Exo, que reside no interstício extracelular e é um dos principais mediadores da sinalização intercelular.
O baço desempenha um papel crucial na função imunológica e na manutenção da homeostase interna. Apesar dos protocolos existentes para isolar Ti-Exo de órgãos como cérebro, fígado e tumores, métodos práticos para exossomos derivados do baço são relatados de forma limitada 9,10. Este estudo teve como objetivo estabelecer um protocolo prático para isolamento de exossomos do tecido esplênico em camundongos modificado a partir de um relato anterior11. Detalhamos um método que envolve a digestão da colagenase seguida de ultracentrifugação, que minimiza a ruptura da membrana celular e garante alta pureza e rendimento do Exo derivado do baço. As características do Exo isolado usando este protocolo estabelecido foram validadas por meio de microscopia eletrônica (TEM), citômetro de nanofluxo (Nano-FCM) e western blot, confirmando a eficácia do protocolo para pesquisas experimentais futuras.
As amostras foram obtidas de camundongos, com aprovação ética concedida pelo Comitê de Ética da Universidade Médica de Guangdong. Descrições detalhadas de materiais, equipamentos e software usados neste protocolo são fornecidas na Tabela de Materiais. Os detalhes da preparação antes da extração são ilustrados na Figura 1, enquanto o processo de extração e enriquecimento do Spleen-Exo é descrito na Figura 2.
1. Preparação
100 mm), tubos de centrífuga estéreis de 50 mL, gelo e filtro de células estéreis (
70 μm) conforme mostrado na Figura 1A, B.
de 100 mm no gelo e lave o sangue da superfície com 1x solução salina tamponada com fosfato estéril (PBS) gelada. Seque os tecidos do baço com gaze estéril e pese-os após a secagem.
70 μm) colocando 1 mL de PBS estéril no filtro usando uma pipeta de transferência estéril.2. Digestão de tecidos
3. Isolamento de exossomos por centrifugação diferencial
4. Caracterização de exossomas por microscopia eletrónica de transmissão (MET)
NOTA: O TEM foi usado para determinar se o Exo extraído exibia características de vesícula. As amostras Exo identificadas por microscopia electrónica devem ser amostras frescas ou armazenadas brevemente a 4 °C durante um curto período de tempo.
5. Distribuição de tamanho e medição da concentração de partículas de exossomos
6. Confirmação de lise e immunoblot de proteínas exossômicas
Isolamento e purificação de exossomos derivados do baço
Para isolar os exossomos do tecido do baço de camundongos, empregamos uma combinação de digestão de colagenase e ultracentrifugação diferencial (Figura 2). As etapas iniciais envolveram o pré-tratamento do tecido do baço para remover o sangue da superfície, seguido pela digestão com colagenase tipo I. Esse tratamento enzimático facilitou a quebra dos componentes da matriz extracelular, liberando assim os exossomos e preservando sua integridade. Após a digestão, uma série de etapas de centrifugação foi empregada para remover sequencialmente detritos celulares, corpos apoptóticos e vesículas maiores, culminando na ultracentrifugação do sobrenadante a 120.000 x g para pellet os exossomos. Os procedimentos de isolamento subsequentes produziram pellets solúveis em PBS enriquecidos com Exo derivado do baço, conforme mostrado na Figura 3G.
Resultados do GDT
A morfologia dos exossomos isolados foi examinada usando microscopia eletrônica de transmissão, um método padrão-ouro para estudar a caracterização dos exossomos. O MET é comumente usado para validar a presença de exossomos, avaliar a qualidade dos exossomos e observar a morfologia dos exossomos. As imagens MET (Figura 4A) revelaram a presença de vesículas em forma de taça, que são características dos exossomos. Essas vesículas exibiam uma estrutura clara de bicamada lipídica, confirmando o isolamento bem-sucedido dos exossomos do tecido do baço.
Distribuição de tamanho do Spleen-Exo
A distribuição de tamanho e a concentração dos exossomos foram determinadas usando um citômetro de nanofluxo. Os resultados (Figura 4B) indicaram que o diâmetro dos exossomos isolados variou de 30 a 150 nm, com um pico de concentração em aproximadamente 60 nm. O diâmetro das partículas isoladas foi predominantemente de 50-80 nm, com uma concentração média de partículas de 4,6 x 109 partículas/mL. Essa faixa de tamanho é consistente com as características dos exossomos relatadas anteriormente, validando ainda mais o protocolo de isolamento.
Análise de Western blot
Para confirmar a presença de marcadores exossômicos, realizamos uma análise de western blot. Os marcadores exossômicos TSG101 e CD9 foram detectados nas amostras de Spleen-Exo, enquanto GM130, uma proteína da matriz de Golgi usada como controle negativo, não foi detectada (Figura 4C). Em comparação, a proteína desses marcadores foi expressa em tecidos do baço de camundongos (Spleen-T). Isso indica a alta pureza dos exossomos isolados, pois eram desprovidos de contaminantes celulares.

Figura 1: Preparação do insuprimento. (A) Tubos de centrífuga de 50 mL, placas de cultura, gelo e ferramentas cirúrgicas foram colocados em uma cabine de biossegurança. (B) Um filtro de células estéreis (
70 μm). (C) Ferramentas de cirurgia esterilizadas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 2: Procedimento de isolamento Spleen-Exo. Prepare o tecido do baço e corte-o em pequenos pedaços em PBS gelado, seguido de digestão com colagenase tipo I e centrifugação conforme indicado. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 3: Imagens representativas do isolamento Spleen-Exo. (A) Pequenos blocos de baço prontos para digestão subsequente. (B) Blocos de tecido do baço com tampão de digestão. (C) Pellets após centrifugação de 500 x g . (D) Pellets após centrifugação de 3.000 x g . (E) Pellets após centrifugação de 10.000 x g . (F) Pellets após centrifugação de 120.000 x g . (G) Pellets de exossomos após centrifugação de 120.000 x g . Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.

Figura 4: Identificação de Spleen-Exo. (A) Resultados do MET mostrando partículas isoladas como vesículas membranosas redondas ou ovais com morfologia em forma de taça. Barra de escala = 200 nm e 50 nm, respectivamente. (B) A análise da distribuição de tamanho pelo Flow Nano Analyzer mostrou que o diâmetro do Spleen-Exo variou predominantemente de 50 nm a 80 nm, com uma concentração média de partículas de 4,6 × 109 partículas/mL. (C) Análise de Western blot mostrando expressão de proteínas marcadoras específicas do exossomo (TSG101 e CD9) em Spleen-Exo, com expressão negativa de GM130. Esses marcadores foram detectáveis em amostras de proteínas extraídas de baços de camundongos (grupo Baço-T). As imagens representativas de western blot foram mostradas (n = 6 tecidos). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Pesquisas recentes relataram que os exossomos derivados do baço (Spleen-Exo) desempenham um papel crítico no tratamento do câncer gástrico12. Para elucidar ainda mais as funções do Spleen-Exo, é necessário estabelecer um método reprodutível e ideal para sua extração do tecido do baço. Embora existam protocolos para isolar exossomos de câncer cerebral e hepático13,14, os métodos para outros tecidos permanecem subdesenvolvidos e requerem validação adicional. Neste estudo, delineamos um método prático para isolar Exo do tecido do baço.
Nos últimos anos, vários métodos foram usados para extrair Exo em pesquisas e aplicações científicas, incluindo ultracentrifugação, centrifugação por gradiente de densidade, imunoadsorção de esferas magnéticas, ultrafiltração e precipitação de polímeros15. A ultracentrifugação continua sendo o método padrão-ouro para extrair Exo de várias fontes. Estudos anteriores se concentraram em interromper as estruturas teciduais para obter concentrações mais altas de Exo, que consiste em fontes intracelulares e extracelulares de Exo16. A colagenase minimiza o impacto na integridade da membrana celular, garantindo a pureza do Ti-Exo3. A colagenase tem sido usada para extrair vesículas extracelulares de melanoma metastático humano, tecido adiposo, câncer de cólon e tecido de câncer de fígado 5,10,13,17. No entanto, a concentração e o tempo de digestão da colagenase variam entre os diferentes tecidos.
Estabelecemos um protocolo específico para isolar o Spleen-Exo usando colagenase Tipo I para digestão, seguida de filtração por ultracentrifugação diferencial, para produzir Spleen-Exo de alta qualidade. A ultracentrifugação pode efetivamente remover células residuais, vesículas grandes, detritos celulares e corpos apoptóticos das amostras16. Crescitelli e col. empregaram colagenase D e ultracentrifugação gradiente para isolar pequenas vesículas extracelulares com tamanho médio de 75 nm de diâmetro5. Comparado com o protocolo, nosso protocolo usou colagenase tipo I e uma etapa adicional de ultracentrifugação a 120.000 x g para atingir a pureza ideal dos exossomos. Em contraste com relatos anteriores usando homogeneização tecidual para obter suspensão tecidual14,18, nossa abordagem preserva a integridade da membrana das células nos tecidos. Além disso, Vella et al. aplicaram centrifugação com gradiente de densidade (um gradiente triplo de sacarose) para gerar três grupos de partículas, o que exigiu tempo extra para a operação10. Essa abordagem produziu grandes vesículas com tamanho superior a 200 nm, uma população heterogênea de vesículas com tamanhos variando de 50 nm a 200 nm e pequenas vesículas com cerca de 20 nm de tamanho. O protocolo descrito neste protocolo de estudo envolve uma série de etapas de ultracentrifugação para eliminar metodicamente células residuais, detritos celulares, corpos apoptóticos e vesículas maiores, aumentando assim a pureza do Exo obtido. Enfatizamos o manuseio cuidadoso durante a coleta do sobrenadante para evitar perturbar os pellets sedimentados.
Avaliamos a morfologia e pureza do Spleen-Exo isolado por meio de TEM e análise de rastreamento de nanopartículas. Ambos os ensaios revelaram que as partículas derivadas do baço isoladas por esse protocolo exibiam uma bicamada lipídica e vesículas em forma de taça com tamanhos variando de 30 nm a 150 nm, características típicas dos exossomos19. CD9 e TSG101 são marcadores de exossomos19, e GM130, uma proteína de Golgi, é usada como marcador negativo para identificação de exossomos20. Os resultados mostraram que o Spleen-Exo foi positivo para CD9 e TSG101, enquanto o GM130 não foi detectado, confirmando o isolamento bem-sucedido de Exo derivado de tecido de alta qualidade do baço.
Para obter Ti-Exo de alta qualidade, é essencial selecionar o tipo de enzima, concentração e duração da digestão apropriados, bem como o armazenamento adequado do tecido. Não observamos diferença significativa nas concentrações de proteínas entre Exo derivado de tecidos do baço frescos versus congelados (dados não mostrados), indicando a viabilidade do processamento de grandes quantidades de tecidos congelados para reduzir o fluxo de trabalho. O isolamento do Ti-Exo requer um longo tempo de operação para a ultracentrífuga, tornando impraticável a conclusão de todo o protocolo dentro de um período apropriado ao usar tecidos frescos em aplicações clínicas. Assim, usar tecidos congelados para isolamento de exossomos seria uma opção melhor. O descongelamento a 37 °C não é adequado para tecidos congelados devido à penetração incompleta de agentes crioprotetores nos tecidos. Foi relatado que, ao realizar o isolamento de exossomos usando tecidos congelados descongelados em gelo, o rendimento dos exossomos não mostrou significância no conteúdo em comparação com os tecidos frescos21. Assim, descongelamos os tecidos do baço congelados no gelo para realizar o isolamento do exossomo ao usar as amostras de armazenamento a -80 °C.
No entanto, o protocolo descrito neste estudo apresenta várias limitações. As extensas etapas envolvidas na extração e identificação são demoradas. Dado o objetivo final de aplicar a pesquisa Exo ao tratamento clínico de doenças, métodos mais rápidos e econômicos estão se tornando cada vez mais críticos. Além disso, embora os resultados sejam baseados em amostras de tecido de camundongo, a aplicabilidade aos tecidos humanos ainda precisa ser determinada.
Em conclusão, o protocolo fornece um método para extrair Exo altamente puro do tecido do baço, adequado para análise detalhada a jusante. O Exo derivado de tecido reflete o microambiente de sua origem com mais precisão e possui um potencial significativo para elucidar processos fisiológicos e patológicos em organismos vivos. Estudos futuros poderão adaptar este protocolo a tecidos humanos, permitindo a extração de exossomos clinicamente relevantes para fins diagnósticos e terapêuticos. Essa técnica pode ser particularmente útil no estudo do papel dos exossomos nas respostas imunes, dada a função crítica do baço no sistema imunológico. Além disso, o protocolo pode ser modificado para isolar exossomos de outros tecidos, potencialmente auxiliando no desenvolvimento de biomarcadores específicos de tecido e terapias direcionadas. Ao melhorar nossa compreensão da biologia dos exossomos, este protocolo pode contribuir para avanços na medicina de precisão e no desenvolvimento de novas estratégias terapêuticas.
Os autores declaram que não têm interesses conflitantes.
Este trabalho foi apoiado pela Fundação Nacional de Ciências Naturais da China (82370281, 81870222), pela Fundação de Ciências Naturais da Província de Guangdong (2022A1515012103) e pelo Projeto de Alocação Competitiva do Fundo Especial de Desenvolvimento Tecnológico de Ciência da Cidade de Zhanjiang (2021A05086) e pela Fundação Startup do Segundo Hospital Afiliado da Universidade Médica de Guangdong (23H03).
| Nome | Empresa | Número de catálogo | Comentários |
|---|---|---|---|
| 70 µ m Cell Strainer | Biologix Group Co., Ltd.USA | 15-1070 | |
| Anti CD9 anticorpo | Cell Signaling Technology, Inc (CST), USA | 983275 | |
| Anti GM130 anticorpo | Proteintech Group, Inc.China | 66662-1-lg | |
| anticorpo TSG101 | Abcam Plc, Reino Unido | 125011 | |
| placa de cultura de células | Wuxi NEST Biotechnology Co., Ltd, China | Tubo de | |
| Wuxi NEST Biotechnology Co., Ltd, China | 788211 | ||
| colagenase tipo I | Sigma-Aldrich Corp., EUA | C2674 | |
| Agitador | termostático de mesaXangai bluepard instruments Co., Ltd., China | THZ-100 | |
| Eletroforese buffer | Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd., China | G2081-1L | |
| melhorou a | biotecnologia Co. de Shanghai Beyotime do jogo do ensaio da proteína do BCA, Ltd., China | P0010S | |
| Flow NanoAnalyzer | NanoFCM Inc., China | N30E | |
| Sistema de imagem de fluorescência / quimioluminescência | Guangzhou Biolight Biotechnology Co., Ltd., China | GelView 6000Plus | |
| HRP Goat anti-Mouse IgG | Proteintech Group, Inc.China | 15014 | |
| HRP Cabra anti-Coelho IgG | Proteintech Group, Inc.China | 15015 | |
| Molecular Devices, USA | CMax Plus | ||
| Microscissors | Shanghai Médico Instruments (group) Co., Ltd.,China | WA1010 | |
| Pinças microscópicas | Shanghai Médico Instrumentos (grupo) Co., Ltd.,China | WA3010 | |
| Multifuge X1R Pro centrífuga | Thermo Fisher Scientific, EUA | 75009750 | |
| Tesoura oftálmica | Xangai Médico Instruments (group) Co., Ltd.,China | Y00030 | |
| Pinças Oftálmicas | Xangai Médico Instruments (Group) Co., Ltd., China | JD1060 | |
| Optima XPN-100 Centrífuga de ultrafiltração | Beckman Coulter, EUA | A94469 | |
| solução salina tamponada com fosfato (PBS) | Beijing Solarbio Science & Technology Co., Ltd., China | P1003 | |
| Tampão de lise RIPA (forte, sem inibidores) | Shanghai Beyotime Biotechnology Co., Ltd., China | P0013K | |
| Régua | Deli Fabricação Empresa, China | ||
| SDS-PAGE Buffer de Carregamento de Amostras, 5x | Shanghai Beyotime Biotechnology Co., Ltd., China | P0015 | |
| Tubo de Transferência | Biologix Group Co., Ltd.USA | 30-0238A1 | |
| Microscópio Eletrônico de Transmissão | Hitachi, Japão | H-7650 | |
| Beckman Coulter, EUA | 355618 | ||
| Tampão de Transferência Ocidental | Wuhan Servicebio Technology Co., Ltd., China | G2028-1L |
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