Внеклеточные везикулы (ВВ) являются одним из ключевых игроков в межклеточной коммуникации у всех многоклеточных организмов1. ВВ представляют собой липидные двухслойные мембранные частицы клеточного происхождения, которые могут способствовать переносу различных грузовых нагрузок, таких как белки, липиды и нуклеиновые кислоты, к клеткам-реципиентам. ВВ могут иметь широкий диапазон размеров в диапазоне от 30 нм до 1 мкм. Малые ВВ (sEV), определяемые как связанные с липидами везикулы со средним диаметром <200 нм, обладают способностью преодолевать гематоэнцефалический барьер; следовательно, они были вовлечены в прионоподобное распространение и обострение нейродегенеративных заболеваний и других состояний, таких как болезнь Альцгеймера (БА), лобно-височная деменция (ЛВД), болезнь Паркинсона (БП) и рак 2,3. Кроме того, поскольку sEV можно найти в ряде биожидкостей, таких как кровь, спинномозговая жидкость (СМЖ), слюна и даже моча, их полезное использование может охватывать область биомаркеров и неинвазивной диагностики. Например, исследования болезни Альцгеймера могут указывать на использование соотношений патогенных белков биожидкости, таких как тау/Aβ или даже Aβ42/Aβ404.
Одним из известных грузов sEV является микроРНК (miRNA), группа небольших некодирующих молекул РНК длиной около 22 нуклеотидов, которые связываются с 3'-UTR-областями мРНК и обычно негативно регулируют экспрессию белков. Участвующие во многих клеточных ролях, микроРНК также участвуют в патогенезе различных заболеваний, включая рак и нейродегенеративные заболевания. Cheng et al. провели высокопроизводительный анализ секвенирования сигнатур экспрессии микроРНК sEV, полученных из сыворотки крови, у пациентов с болезнью Альцгеймера5. В сочетании с данными нейровизуализации и известными факторами риска возраста, пола и проявления аллеля APOE ε4 было обнаружено, что результаты предсказывают болезнь Альцгеймера с 87% чувствительностью и 77% специфичностью. Кроме того, исследования выявили две повышенные микроРНК спинномозговой жидкости (miR-151a-3p, let-7f-5p) и 3 подавленные микроРНК (miR-27a-3p, miR-125a-5p и miR-423-5p), которые потенциально могут диагностировать раннюю стадию БП6. При патологических заболеваниях патологический статус может предшествовать определенным характерным симптомам заболеваний, тогда как при нейродегенерации накопление патологических признаков происходит гораздо раньше, чем снижение когнитивных функций.
МикроРНК потенциально являются более эффективным биомаркером, чем белки, благодаря их разнообразным функциям и эпигенетической регуляции более высокого порядка. Используя ткани мозга, исследователи потенциально могут идентифицировать специфические сигнатуры микроРНК sEV (BDsEV) мозга для заболеваний и их подтипов. Например, sEVs с нейрональными и глиальными маркерами могут представлять различный груз микроРНК, и анализ может привести к более точным методам выявления заболеваний. Кроме того, предполагается, что BDsEVs играют большую роль в транссинаптическом распространении нейропатогенных белков7. В предыдущих отчетах предлагалось ультрацентрифугирование с помощью иммунопреципитации и градиента плотности (градиента сахарозы) для получения sEV из свежезамороженной ткани мозга 8,9. Однако эти подходы требуют специфической инфраструктуры с ультрацентрифугами и методами последующей очистки для получения высококачественных образцов sEV10. В более поздних отчетах предлагается несколько модификаций и улучшений подхода 11,12,13; однако, несмотря на это, выделение и изучение микроРНК, полученных из sEV, из тканей человека до сих пор не получили широкого распространения. Подход, описанный в этом протоколе, направлен на предоставление усовершенствованного, пошагового протокола для исследования sEV, полученного из мозга, чтобы повысить доступность этого метода. Мы разработали протокол с использованием минимального количества ткани мозга, из которой мы выделили чистые sEV с помощью эксклюзионной хроматографии и показали высококачественные данные секвенирования нового поколения из груза микроРНК этих sEV.