$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
1. Exosome isolatie
- Groeien cellen in medium met exosome-vrij serum. Dus, elke serum toegevoegd aan het celkweekmedium moet worden ontdaan van exosomes door ultracentrifugatie op 120 000 xg gedurende de nacht bij 4 ° C vóór gebruik.
- Breng de celsuspensie te conische buizen.
- Centrifugeer bij 300 xg gedurende 10 minuten bij 4 ° C tot pellet de cellen.
- Breng de supernatant te buizen ultracentrifuge, en zo niet helemaal vol toe te voegen PBS.
- Centrifugeer het monster bij 16 500 xg gedurende 20 minuten bij 4 ° C om verder te verwijderen cellen en celresten.
- Filtreer de bovenstaande vloeistof door een 0,2 um filter om deeltjes die groter zijn dan 200 nm te verwijderen.
- Overdracht van de gefiltreerde bovenstaande nieuwe ultracentrifuge buizen en verzegelen de buizen voor de ultracentrifuge bij 120 000 xg gedurende 70 minuten bij 4 ° C om de pellet exosomes.
- Verwijder het supernatant.
- Voor maximale exosome ophalen, resuspendeer de exosome verrijkened pellet herhaaldelijk in een klein volume (~ 3 x 50 ul) van een geschikte buffer. Deze buffer is afhankelijk van de downstream-experimenten gepland na de exosome isolatie. Bijvoorbeeld, lysis buffer wordt gebruikt voor eiwit-en RNA-isolatie, wordt gebruikt voor PBS elektronenmicroscopie en flow cytometrie en voor functionele studies medium de voorkeur hebben.
Let op; exosomes kan ook worden geïsoleerd uit verschillende lichaamsvloeistoffen, zoals plasma, volgens dezelfde procedure als voor celcultuur media. Voor viskeuze vloeistoffen kan het nodig zijn om het monster te verdunnen met PBS voorafgaand aan het centrifugeren en filtratie stap. In verband met de centrifugeersnelheid voor punt 5 hierboven, kan het worden verhoogd tot 29 500 xg, en de ultracentrifugatie in punt 7 kan worden uitgebreid tot 90 minuten 18.
Als het monster verder moet worden gezuiverd van de exosome pellet kan drijven op een sucrose gradiënt en de exosomes zal voornamelijk te vinden in de fractie representing een dichtheid van 1,13-1,19 g / ml 2.
2. Exosome identificatie door elektronenmicroscopie
- Om verder te elimineren verontreinigende eiwitten, resuspendeer de exosome verrijkt pellet in PBS en ultracentrifuge bij 120 000 xg gedurende 70 minuten bij 4 ° C opnieuw pellet de exosomes.
- Neem een kleine hoeveelheid van het monster voor eiwit isolatie en totaal eiwit meting. Zorg ervoor dat slechts een klein deel van het monster wordt gelyseerd en gebruikt voor de eiwit-meting en houdt de intacte exosomes, opgelost in PBS, afzonderlijk op ijs of bij -80 ° C voor verdere experimenten.
- Plaats een druppel, ongeveer 10 ug van exosomal eiwit van het intacte exosomes geresuspendeerd in PBS, op een Parafilm. Dan, met een pincet voorzichtig een positie formvar carbon gecoate nikkel rooster op de top van elke druppel gedurende 30-60 minuten. Verzekeren dat het rooster is geplaatst met de coating zijde naar de drop met exosomes.
- Plaats drie druppels, die elk 30 ul van PBS op tHij Parafilm en was het net door achtereenvolgens de plaatsing van de raster op de top van de druppels van de PBS, en gebruik een absorberend papier tussen. Gebruik het absorberend papier voorzichtig gewoon door vast te houden nauw aan de kant van de grid, zonder contact te maken met de gecoate oppervlakte.
- Bevestig het monster door storting een daling van 2% paraformaldehyde op de Parafilm en plaats het rooster op de top van de drop voor 10 minuten.
- Herhaal de wasstap in punt 4, alvorens immunokleuring met een passende antilichaam. Veel gebruikte antilichamen zijn anti-CD63 en anti-MHC klasse II. Elektronenmicroscopie kan ook worden uitgevoerd zonder immunokleuring als exosomes kan worden geïdentificeerd uitsluitend op basis van grootte en morfologie. Toch raden wij u aan de grootte, morfologie en de aanwezigheid van een membraan eiwit voor een meer definitieve validatie te evalueren.
- Overdracht van het raster om een 30 ul daling van het primaire antilichaam van keuze en incubeer gedurende 40 minuten. Was door het herhalen van punt 4, maar gebruik 0,1% bovine serum albumine in PBS in plaats van PBS alleen.
- Herhaal punt 7, maar met de 10 nm-goud gelabeld secundair antilichaam en wassen met PBS alleen.
- Post-fix het monster door het toevoegen van een daling van 2,5% glutaaraldehyde aan de Parafilm en incubeer het raster op de top van de drop voor 10 minuten. Herhaal de wassen in punt 4, maar gebruik vijf druppels gedemineraliseerd water in plaats van drie druppels PBS.
- Contrast van het monster door het toevoegen van een daling van 2% uranylacetaat aan de Parafilm en incubeer het raster op de top van de daling gedurende 15 minuten.
- Insluiten het monster door het toevoegen van een daling van 0,13% methylcellulose en 0,4% uranylacetaat aan de Parafilm en incubeer het raster op de top van de drop voor 10 minuten.
- Verwijder het teveel aan vloeistof door zachtjes met een absorberend papier, voor het positioneren van de grid op een papier met de gecoate zijde naar boven en laat het drogen aan de lucht gedurende 5 minuten.
- Onderzoek van de preparaten met een elektronenmicroscoop of bewaar de roosters in een rooster box voor de toekomstige werkzaamheden.
3.Exosome karakterisering door flowcytometrie
Omdat exosomes zijn te klein om worden gedetecteerd door de huidige flowcytometrie apparatuur, is het nodig om eerst de exosomes binden aan antilichamen gecoate kralen (figuur 1). Deze kralen kunnen worden gekocht als een kant en klaar product of worden gedaan in het laboratorium met het antilichaam van keuze. Afhankelijk van de exosomal cellulaire oorsprong, kunnen verschillende antilichamen worden gekoppeld aan kralen dat kan worden van magnetische of latex karakter. We op dit moment gebruik van anti-MHC klasse II of anti-CD63 gecoate parels voor deze analyse.
- Voor het gebruik van "zelfgemaakte" antilichaam gecoate kralen maken we gebruik van 4 micrometer latex bolletjes gecoat met anti-CD63 antilichaam. Was 25 pi 4 micrometer latex bolletjes (30 x 10 6 beads) twee keer in 100 ul MES buffer, 3 000 xg gedurende 15-20 minuten en Neem het pellet in 100 ui MES buffer. Bereid het antilichaam mengsel met een volume gelijk van 12,5 ug antilichaam met hetzelfde volume van MES buffer. Voeg dekralen aan het antilichaam mengsel en incubeer onder roeren gedurende een nacht bij kamertemperatuur. Was het antilichaam gecoate kralen drie maal met PBS (3 000 xg gedurende 20 minuten) en los de pellet in 100 ui van opslag buffer (met een uiteindelijke concentratie van 300 000 kralen / ul).
- Voor elk monster (elke antilichaam), gaat u verder met een volume gelijk is aan een minimum van 30 ug van exosomal eiwit (van de intacte exosomes opgelost in PBS) per ~ 100 000 antilichaam gecoate kralen.
- Incubeer exosomes en kralen, in een totaal volume van 300 ul PBS, meer dan nacht bij 4 ° C onder zachte beweging.
- Blokkeren door het toevoegen van 300 pi van 200 mM glycine en incubeer gedurende 30 minuten.
- Was de exosome-kraal complexen twee keer in wasbuffer (1-3% serum in PBS), 600 xg gedurende 10 minuten.
- Incubeer de exosome-kraal complexen met 50 ul IgG-antistoffen bij 4 ° C. Twee keer was de exosome-kraal complexen in wasbuffer zoals beschreven in stap 5.
- Voeg 90 ul wasbuffer en 10 piantilichaam van keuze (idealiter anti-CD9, anti-CD63 of anti-CD81) om het exosome-kraal complexen en incubeer gedurende 40 minuten onder zachte beweging. Was de exosome-kraal complexen twee keer in wasbuffer zoals beschreven in stap 5.
- Voeg 300 ul wasbuffer en het verwerven van gegevens met behulp van flowcytometrie.
Zoals hierboven besproken, verschillende kralen kunnen worden gebruikt, zoals latex bolletjes, zoals beschreven in het protocol of magnetische korrels. Als magnetische korrels worden gebruikt in plaats, gelieve te noteren, dat het protocol is iets anders. De blokkering stap (punt 4) is niet vereist en de was wordt uitgevoerd door het plaatsen van de buis in een magnetische stand in plaats van een centrifugeren.
De opslag buffer gebruikt voor de "zelfgemaakte" antilichaam gecoate kralen, bevat 0,1% glycine en 0,1% natrium azid in PBS, met een pH van 7,2.
Belangrijker is, zorg ervoor dat de exosome uitgeputte serum te gebruiken voor de flowcytometrie wasbuffer (1-3% serum in PBS), om het risicoserum exosomes besmetten de analyse.
Let op; bij het uitvoeren van exosome karakterisering door gebruik te maken antilichaam gekoppeld kralen is het belangrijk te erkennen dat het slechts een specifieke subpopulatie, specifiek voor de gebruikte antilichaam, dat is geïsoleerd en gekarakteriseerd.
4. Exosome detectie door Western blot
Western blot is een gevestigde methode en we zullen niet in detail te gaan over de methode zelf, maar focus op het belang van een geschikte eiwitisolatie voor de Western blot en het gebruik van verschillende antilichamen.
- Los de exosome pellet in het eiwit lysis buffer van keuze en pipetteren grondig, gevolgd door een vortex-menging. Om verder lyse van de exosomes, ultrasone trillingen het monster in een waterbad 3 x 5 minuten met vortex-menging in tussen. Eindelijk centrifuge van het monster, 13 000 xg gedurende 5 minuten bij kamertemperatuur, en breng het supernatant naar een nieuw eppendorfbuisje.
- Meetre van de totale hoeveelheid eiwit met een methode voor de keuze en de belasting 20-50 ug eiwit per goed.
- Scheiden en de overdracht van de eiwitten door gel elektroforese en electroblotting.
- Blok en was het membraan voordat u immunokleuring tegen eiwitten verrijkt met exosomes.
- Detecteren de specifieke eiwit door chemiluminescentie, digitale imaging-systeem en analyse software.
Aangezien er geen exosome specifieke markers, eiwitten die zijn verrijkt met exosomes, van alle verschillende cellulaire oorsprong, worden vaak gebruikt voor exosome detectie. Dit zijn eiwitten zoals tetraspanins (bijv. CD9, CD63 en CD81), cytoskelet geassocieerd eiwit (bijv. Ezrin) en eiwitten die betrokken zijn bij multivesiculaire biogenese (bijv. Tsg101 en Alix). Andere eiwitten die ook vaak worden gedetecteerd in exosomes zijn Flotillin, Hsc70 en verschillende rab eiwitten etc. Maar er zijn ook cel-specifieke eiwitten in exosomes zoals de A33 (darmepitheelcellen), CD3(T cellen) en MHC klasse II (antigeen presenterende cellen). Zo kunnen variëren, afhankelijk van van wat celtype de exosomes vrijkomen uit de markers voor de detectie.
Als andere compartimenten van de cel ook kan produceren blaasjes, is het verder aan te raden om de aanwezigheid van eiwitten uit deze compartimenten, zoals het endoplasmatisch reticulum (bijv. calnexin en Grp78) en het Golgi-apparaat (bijv. GM130) te bepalen. Zo, het ontbreken van deze eiwitten geeft aan geen of weinig besmetting van blaasjes van de andere compartimenten in het monster bestudeerd.
5. Isolatie van exosomal RNA en RNA-analyse
- Los de exosome pellet in de RNA-lysis buffer van keuze en RNA-extractie uit te voeren. Verschillende RNA isolatie kits kunnen worden gebruikt, afhankelijk op de downstream-experimenten, maar kolom gebaseerde methoden biedt monsters met een breder spectrum van RNA. We zijn momenteel met behulp van miRCURY RNA Isolation Kit van Exiqon, maar andere kits kan geschikt zijn, afhankelijk van de scientific vraag bij de hand.
- Bij het uitvoeren van RNA-isolatie is het belangrijk om te werken in een RNase-vrije omgeving. Gebruik daarom nucleïnezuur en nuclease gratis pipetpunten en veeg zowel de bank en de uitrusting vrij van verontreinigingen en RNases.
- Voor RNA-isolatie, door gebruik te maken miRCURY RNA Isolation Kit, ontbinding van de exosome pellet in 350 ui van lysis-oplossing en het uitvoeren van vortex-mixing gedurende 15 seconden.
- Voeg 200 ul van 95% ethanol en vortex-mixing voor 10 seconden.
- Plaats een kolom in een collectie buis en breng de gelyseerd exosomes op de kolom en centrifugeer 1 minuut bij 14 000 x g.
- Was driemaal uit door de toevoeging van 400 ul van Wash Oplossing voor de kolom met de exosomal RNA en centrifugeer gedurende 1 minuut bij 14 000 x g.
- Centrifugeer de kolom voor 2 minuten bij 14 000 xg om ervoor te zorgen dat de kolom droog is en plaats de droge kolom in een RNase-vrij eppendorfbuisje.
- Voeg 50 ul elutiebuffer de kolom en centrifugeer gedurende 2 minuten bij 200 xg, gevolgd door 1 minuut bij 14 000 x g.
- Ga verder met de geïsoleerde RNA of opslaan in -80 ° C.
Voor de detectie en analyse van het geëxtraheerde totaal exosomal RNA, gebruik maken van een Agilent 2100 Bioanalyzer met de RNA 6000 Nano-of RNA-6000 Pico Kit. Uit de analyse blijkt de exosomal RNA opbrengst en grootteverdeling.
6. Representatieve resultaten
Exosomes zijn te klein om worden gedetecteerd door de beschikbare flowcytometrie methoden, en zijn daarom aan antilichaam-gecoate kralen alvorens te worden geanalyseerd (figuur 1). Als exosome-kraal complexen kunnen voegen de flow cytometrie scatterplot kunnen bevatten verschillende populaties van enkele, dubbele en driedubbele kralen (figuur 2A). De pijl geeft de single kralen die verder worden geanalyseerd. Een CD63 positieve enkele bead-exosome bevolking ten opzichte van zijn isotype controle is weergegeven in figuur 2B.
e_content "> Vanwege de kleine omvang van exosomes, kunnen ze alleen worden direct gevisualiseerd met elektronenmicroscopie, en niet door lichtmicroscopie. Typische morfologische kenmerken van exosomes zijn ronde vorm en 30-100 nm grote membraanblaasjes.
In figuur 3, elektronenmicroscopie foto's tonen exosomes immunostained
(A) met goud-gelabeld antilichaam voor CD63 (aangegeven met de pijl) en niet-immunostained exosomes
(B). Om vast te stellen dat de geïsoleerde blaasjes inderdaad exosomes en om verder te karakteriseren van de exosomal eiwitten, is Western blot gebruikt. Figuur 4 toont de afwezigheid van calnexin, een endoplasmatisch reticulum marker. Dit duidt op weinig vervuiling van blaasjes van het endoplasmatisch reticulum. Bovendien Figuur 4 toont de aanwezigheid van CD81 in exosomes, dat is een tetraspanine vaak verrijkt met exosomes.
Cellulair RNA bevatten voornamelijks ribosomaal RNA (rRNA), gezien als de twee prominente pieken voor de 18S en 28S rRNA subeenheden in een Bioanalyzer analyse (figuur 5A). Echter, exosomal RNA verschillen in hun profiel als exosomes niet de twee pieken rRNA (18S en 28S) en zijn verrijkt met korte RNA, zoals mRNA en miRNA (figuur 5B).

Figuur 1. Vanwege de kleine omvang van exosomes (30-100 nm), kunnen ze niet onderscheiden worden van lawaai en achtergrond bij geanalyseerd met flowcytometrie. Daarom is het noodzakelijk om ze te koppelen aan antilichamen gecoate parels voor de exosomes worden geanalyseerd, die vervolgens kunnen worden gevisualiseerd door de laser.

Figuur 2. De exosome-kralen complex kan aggregaat met elkaar en vormen twee-en driepersoons kralen (A). De pijl is het aantonen van de single kraal-exo sommige bevolkingsgroepen die is omheind en gebruikt voor verdere analyse. Deze populatie zal direct worden vergeleken met een isotype controle (gevuld grijs piek) aan de aanwezigheid van membraan moleculen van de exosomes te bepalen. CD63 positieve exosomes (zwart geopend piek) zijn weergegeven in figuur B.

Figuur 3. Electronenmicroscoop van exosomes met de typische morfologie en de grootte (40-80 nm) (A en B). De pijl in figuur A geeft de gouden deeltje van het secundaire antilichaam, na te gaan of deze exosome CD63 hebben op het membraanoppervlak.

Figuur 4. Western blot resultaten waaruit blijkt dat de afwezigheid van het endoplasmatisch reticulum eiwit calnexin maar de aanwezigheid van het eiwit vaak verrijkt met exosomes, tetraspanine CD81.
ve_content ">
Figuur 5. Bioanalyzer resultaten tonen de aanwezigheid RNA in de cellen (A) en exosomes (B). Pijlen geeft de 18S en 28S rRNA subeenheden aanwezig in de cellen. Als exosomal RNA mannelijke bevatten kleine RNA geen of weinig rRNA is geïdentificeerd in exosomes.