Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
Click here for the English version

Biology

从血浆和实体组织中分离和分析可追溯和功能化的细胞外囊泡

Published: October 17, 2022 doi: 10.3791/63990
* These authors contributed equally

Summary

本协议描述了一种从外周血和实体组织中提取细胞外囊泡的方法,随后对表面抗原和蛋白质货物进行分析。

Abstract

循环和组织驻留的细胞外囊泡(EVs)作为新型治疗诊断生物标志物代表了有希望的靶标,它们成为维持机体稳态和广泛疾病进展的重要参与者。虽然目前的研究重点是具有内体起源的内源性外泌体的特征,但从质膜中起泡的微囊泡在健康和疾病中越来越受到关注,其特征是丰富的表面分子概括了亲本细胞的膜特征。在这里,提出了一种基于差速离心的可重复程序,用于从血浆和实体组织(例如骨骼)中提取和表征EV。该协议进一步描述了电动汽车表面抗原和蛋白质货物的后续分析,因此可以追溯其衍生物,并识别与潜在功能相关的组件。该方法将有助于在生物学、生理学和病理学研究中对 EV 进行相关、功能和机理分析。

Introduction

已经提出细胞外囊泡(EV)来定义细胞释放的脂质双层封闭的细胞外结构1,其在各种生理和病理事件中起重要作用2。健康细胞释放的EV大致可分为两大类,即通过细胞内内吞运输途径3形成的外泌体(或小EV)和细胞质膜向外出芽形成的微囊泡(或大EV)4。虽然许多研究集中在体外5中从培养细胞中收集的EV的功能,但来自循环或组织的EV更加复杂和异质,其优点是反映了体内生物的真实状态6。此外,几乎所有种类的组织都可以在体内产生EV,这些EV可以作为组织内的信使或通过各种体液(尤其是外周血)转移,以促进全身交流7。循环和组织中的电动汽车也是疾病诊断和治疗的目标8

近年来,外泌体的研究深入,微囊泡也具有重要的生物学功能,无需超速离心即可轻松提取,从而促进了基础和临床研究9。值得注意的是,关于从循环和组织中分离的EV的一个关键问题是它们来自不同的细胞类型10。由于微囊泡从质膜中吹出并具有丰富的细胞表面分子9,因此使用亲本细胞膜标记物来鉴定这些EV的细胞起源是可行的。具体而言,流式细胞术(FC)技术可用于检测膜标志物。此外,研究人员可以分离电动汽车并根据功能货物进行进一步分析。

本协议为从体内样品中提取和表征EV提供了全面的程序。EV通过差速离心分离,EV的表征包括通过纳米颗粒跟踪分析(NTA)和透射电子显微镜(TEM)进行形态学鉴定,通过FC进行原产地分析,以及通过蛋白质印迹进行蛋白质货物分析。以小鼠的血浆和上颌骨为代表。研究人员可以参考其他来源的电动汽车的该协议并进行相应的修改。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Protocol

动物实验按照《第四军医大学机构动物护理使用委员会指南》和《ARRIVE指南》进行。在本研究中,使用8周龄的C57Bl / 6小鼠(对雌性或雄性都没有偏好)。分离血浆和组织EV所涉及的步骤如图 1所示。血浆以代表描述EV从体液中分离的过程。以上颌骨为代表,解释EV与实体组织的分离过程。

1. 血浆和上颌骨样本的制备

  1. 按照以下步骤制备血浆样品。
    1. 使用标准实验室天平确定小鼠的体重。
    2. 将 20 μL、2 mg/mL 肝素加入 1.5 mL 离心管中,并使用混合器装置(参见 材料表)让肝素附着在管壁上。
      注意:抗凝管也可以直接用于收集血液。
    3. 通过腹膜内注射50mg / kg戊巴比妥钠麻醉小鼠(见 材料表)。用拇指和食指抓住小鼠的脖子,然后用小指固定尾巴和左后腿,露出腹部后用1mL注射器注射戊巴比妥钠。
    4. 根据捏住脚垫时没有角膜反射和肢体反应,确认鼠标已正确麻醉。
    5. 用弯曲的剪刀剃掉脸上的头发和眼睛的睫毛。
    6. 抓住鼠标的颈部皮肤,将眼睛周围的皮肤按到脖子后面,使眼球突出。使用眼科镊子快速夹住眼球,并用步骤1.1.2中制备的1.5 mL离心管收集血液流出。通过使颈椎脱臼来牺牲小鼠。
      注意:小心头发和睫毛,因为它们可能会导致溶血。
    7. 轻轻地将管子倒置几次以防止血液凝固。
      注意:尽快将管子倒置。
    8. 在4°C下以1,200× g 离心血液样品15分钟。
    9. 小心地将上清液转移到新的清洁的1.5mL离心管中,并立即使用血浆样品或在4°C下储存数小时。
    10. 用等体积的1x磷酸盐缓冲盐水(PBS)稀释上清液并充分混合。
      注意:上面提供的收集血浆的方案是致命的。血液也可以通过锁骨下静脉穿刺11 收集,而不会牺牲小鼠。
  2. 按照以下步骤准备上颌骨样本。
    1. 用眼科镊子和剪刀分离上颌骨,并用PBS清洗,用镊子去除软组织。
    2. 将上颌骨放入 1.5 mL 离心管中,用剪刀将骨切成小块(直径必须小于 1 毫米)。加入一定量的Libase(5μg/ mL,参见 材料表)以覆盖组织(对于来自8周龄小鼠的骨样品通常为1mL),然后在37°C下孵育30分钟。
    3. 将样品在4°C下以800× g 离心10分钟。
    4. 用移液管小心地将上清液转移到新的清洁的1.5 mL离心管中。

2. 电动汽车的提取

  1. 将样品(在步骤1.1.10和步骤1.2.4中制备)在2,500×g(4°C)下离心15分钟,以除去大的细胞碎片和剩余的血小板。
  2. 小心地将上清液转移到新的清洁的1.5mL离心管中,并在16,800× g (4°C)下离心30分钟。
    注意:离心速度可以设置为超过 10,000 x g 以提取 EV12。离心机的速度越高,可以获得的EV数量就越多。由于我们使用的离心机的速度限制为16,800 x g (参见 材料表),因此我们在此协议中选择了此速度。
  3. 弃去上清液,并用 1 mL PBS 重悬每个管中的沉淀。在16,800× g (4°C)下离心30分钟。
  4. 弃去上清液,用 50 μL PBS 重悬于每个管中。将这些样品在4°C下储存少于24小时,或优选立即用于以下分析(步骤3-5)。
    注意:在-80°C下储存是不可接受的,因为这会降低EV的浓度并增加EV的粒径13,从而影响以下EV分析。

3. 电动汽车的形态鉴定

  1. 执行 NTA 分析。
    1. 根据EV的量(大致根据颗粒的大小判断,50μL血浆的颗粒最小),转移5-50μL重悬(步骤2.4),在10 mL缓冲溶液中稀释(PBS用0.22μm过滤器过滤),并与1 mL微量移液器吸头充分混合。使用这种最终悬浮液进行颗粒测量。
    2. 使用无菌 1 mL 注射器以中等和恒定的速度注入至少 5 mL 蒸馏水,直到检测界面上显示的颗粒数小于 5。
      注意:通过整个通道注入 1 mL 蒸馏水后,颗粒数直接显示在检测界面上。如果该数字仍超过5,请继续注射1 mL蒸馏水,直到满足标准。
    3. 将 1 μL 校准溶液复溶于 1 mL 蒸馏水中以生成一级溶液,然后将 100 μL 初级溶液与 25 mL 蒸馏水中制备标准储备溶液 (1:250,000)。将此工作试剂在4°C下储存1周。
    4. 用标准储备溶液校准NTA仪器(步骤3.1.3)。用 1 mL 无菌注射器注入 1-5 mL 的工作校准溶液以冲洗机器通道,直到检测界面上显示的颗粒数在 50-400 之间(最好在 300 左右)。运行校准程序。
    5. 重复步骤3.1.2,在每次样品测量前冲洗机器通道。
    6. 使用无菌 1 mL 注射器注入至少 2 mL 缓冲溶液以恒定速度冲洗机器通道,直到检测界面上显示的颗粒数小于 10。
    7. 以中等和恒定的速度(推荐速度为0.5-1 mL / s)注入步骤3.1.1中制备的1 mL EV样品。
      注意:最佳颗粒浓度是使检测界面上显示的颗粒数范围为50-400,优选在300左右。如果颗粒数量过多,重复步骤3.1.2立即冲洗机器通道,以避免颗粒滞留在通道壁上,并按步骤3.1.1调整EV样品的浓度,然后从步骤3.1.5开始重复。
    8. 根据制造商的说明进行颗粒分析并生成分析报告(参见 材料表)。
    9. 如果样品珍贵,请使用 1 mL 注射器回泵 EV 样品,并将其收集在 1.5 mL 离心管中。重复步骤 2.2 以提取 EV。
    10. 检测所有样品后,向机器通道注入至少2 mL缓冲溶液,然后注入至少5 mL蒸馏水,直到检测界面上显示的颗粒数小于5。
    11. 使用无菌 5 mL 注射器以恒定速度(推荐速度为 1 mL/s)注入至少 10 mL 空气以去除通道中的水分。
  2. 执行透射电镜分析。
    注意:使用新鲜的EV悬架执行以下步骤。formvar-carbon涂层电子显微镜网格有两面,工作面在中心网格中发光。在以下过程中,提取 EV 的最小血浆体积为 50 μL。
    1. 将EV样品(步骤2.4)与等体积的4%多聚甲醛(PFA)混合。将 4 μL EV 沉积在一个网格上,并在室温 (RT) 下孵育 15 分钟。
    2. 将四滴PBS(一滴等于50μL)放在聚乙烯薄膜上(见 材料表)。用干净的微型镊子转移网格,并在PBS中将网格的工作侧从一滴清洗到另一滴。
    3. 使用滤纸去除网格中残留的多余PBS。
    4. 将网格的工作侧孵育到1%磷钨酸(见 材料表)中2分钟,然后重复步骤3.2.2。
      注意:由于磷钨酸有毒,此过程需要在通风橱中操作,多余的磷钨酸需要专门回收而不是直接丢弃。
    5. 将网格面朝上放入覆盖有滤纸的 10 厘米培养皿中。网格可以在室温下存储数年。
    6. 按照制造商的说明在电子显微镜下观察网格(见 材料表)。
      注意:为确保观察到单个颗粒,必须调整EV的浓度,并且悬浮液需要清晰,没有明显的浊度。在滴下之前,样品应充分混合。代表性的TEM和NTA分析如图 2所示。

4. EV的产地分析

注意:鉴定EV的细胞来源需要对典型的细胞膜标志物应用抗体。在以下过程中,提取 EV 的最小血浆体积为 300 μL。 基于EV的脂质双层结构,可以使用膜染料来标记它们。对于血浆样品,选择淋巴细胞14 的CD18作为代表。对于上颌骨样本,选择破骨细胞15 的破骨细胞相关受体(OSCAR)作为示例。在FC之前,确保流式细胞仪适用于EVs16的测量,因为不同流式细胞仪之间的下限尺寸差异很大。

  1. 用 500 μL PBS 重悬样品(步骤 2.4),并将 50 μL 转移到新的清洁的 1.5 mL 离心管中作为空白对照(管 A),将另外 50 μL 转移到新的清洁 1.5 mL 离心管中作为 FITC(管 B)的简单染色管。向原管中加入 0.5 μL 膜染料进行膜染色。在室温下孵育5分钟。
  2. 将主管在16,800× g (4°C)下离心30分钟。弃去上清液并用 200 μL PBS 重悬沉淀。
  3. 将每个 50 μL 样品分成四个 1.5 mL 离心管,用于 PE(试管 C)、表面标志物染色(试管 D)和仅二抗对照(试管 E)的简单染色管。
  4. 将骨EV样品中的OSCAR一抗以及血浆EV样品中的CD18抗体(参见 材料表)分别添加到试管B(步骤4.1)和试管D(步骤4.3)(以1:100稀释)。在4°C孵育1小时。
  5. 将试管在16,800× g (4°C)下离心30分钟。弃去上清液,用500μLPBS重悬沉淀,然后在16,800× g (4°C)下再次离心30分钟以除去额外的一抗。
  6. 弃去上清液并用 50 μL PBS 重悬沉淀,然后分别加入 FITC 偶联的二抗(参见 材料表)(以 1:200 稀释)(管 E)。将相同的二抗添加到试管B(步骤4.1)和试管D(步骤4.3)中。将所有试管在4°C黑暗中孵育1小时。
    注意:直接荧光偶联标记抗体也可用于通过适当的同种型对照处理FC检测。
  7. 将一滴 0.2、0.5 和 1 μm 大小的珠子(参见 材料表)悬浮液分别稀释到 1 mL PBS 中,并首先运行每个尺寸的珠子以确保为 EV 选择的门。设置流式细胞仪的阈值,以使用合适的前向散射(FSC)和侧向散射(SSC)搜索磁珠和EV群。
    1. 将终端条件设置为计算 100,000 个膜染色颗粒。按照制造商的说明通过流式细胞仪 分析 样品(见 材料表)。代表性结果如图 3所示。
      注意:具有荧光通道的NTA设备也可用于来源分析,样品制备与FC相同。

5. 电动汽车的蛋白质含量分析

注意:EV内蛋白质含量的分析 是通过蛋白质印 迹进行的。例如,选择血浆和骨EV来分析6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(PGD)和丙酮酸激酶M2(PKM2)的代谢状态。与细胞样品相比,Golgin84(高尔基体细胞器)用作阴性对照,Floylin(膜蛋白)、Caveolin(洞穴的整合蛋白)和β-肌动蛋白(细胞骨架)17 被用作EV的阳性对照。Mitofilin和α-肌动蛋白-4被选为大的EV标志物,而CD9和CD81被选为小的EV标志物来证明EV亚群18。Apoa1被选为血浆脂质文章标记19。有关相应的试剂详细信息,请参阅 材料表

  1. 将沉淀(步骤2.4)重悬于50μL的RIPA裂解缓冲液中,并在冰上孵育30分钟。
  2. 按照制造商的说明,通过BCA蛋白质测定定量96孔微孔板中所有样品的蛋白质浓度(参见 材料表)。
    1. 将 2 mg/mL 的牛血清白蛋白 (BSA) 与 0.9% 的生理盐水 (NS)(含有 0.9% (w/v) 氯化钠)稀释到 0.5 mg/mL 中。将0.5 mg/mL的BSA和0.9%的NS加入到具有一定体积的三个重复孔中,如 表1所示。
    2. 滴下 2 μL 样品(步骤 5.1),并将 18 μL NS 分别加入三个重复孔中。
    3. 通过将BCA试剂A与试剂B(50:1试剂A:B)混合来制备工作溶液。 向每个孔中加入 200 μL 工作溶液并轻轻摇动 30 秒。
    4. 将96孔微孔板在37°C孵育20-25分钟。
    5. 用分光光度计测量596nm处的OD(见 材料表)。
    6. 导出数据。
    7. 绘制标准曲线并计算样品的蛋白质浓度。
  3. 根据结果,用0.9%的NS和5x SDS-PAGE上样缓冲液(250 mM Tris·盐酸,pH 6.8,10%SDS,30%(v / v)甘油,10 mM DTT,0.05%(w / v)溴酚蓝,见 材料表)。用薄膜密封管,并在100°C下加热5分钟。
  4. 将样品和蛋白质分子量标准加载到4%-20%Hepes-Tris凝胶的梯度浓度中(参见 材料表)。
    注意:根据目标蛋白质的分子量选择凝胶百分比。
  5. 在电泳缓冲液中以80 V电泳凝胶,直到蛋白质形成一条线,然后切换到120 V1小时,直到上样染料位于凝胶底部。
    注意:运行时间可能因所用设备或凝胶的类型和浓度而异。
  6. 将凝胶转移到聚偏二氟乙烯(PVDF)膜(参见 材料表)上,在甲醇中预孵育20秒。使用湿转印系统在200mA下转印1小时。
    注意: 确保传输系统内没有气泡,并保持 PVDF 膜湿润。
    注意:转印时间可能因目标蛋白的分子量而异;1 KD 通常需要 1 分钟。
  7. 通过将 2.5 g BSA(参见 材料表)加入 50 mL Tris 缓冲盐水吐温 (TBST)(2 mL 吐温添加到 2 L PBS 溶液中)到 50 mL 离心管中来制备 5% BSA 封闭缓冲液。搅拌直至粉末溶解。在室温下搅拌将该缓冲液中的膜封闭2小时。
  8. 用TBST稀释的特异性一抗孵育膜至适当浓度(丝裂蛋白,1:1000;α-肌动蛋白-4,1:1000;CD9, 1:1000;CD81, 1:1000;阿波阿1, 1:1000;戈尔金84,1:1000;弗洛西林-1,1:1000;卡沃林-1,1:1000;PGD,1:1000;PKM2, 1:1000;β-肌动蛋白,1:3000)在4°C下过夜。
  9. 在洗涤缓冲液(2mL吐温加入2LPBS溶液)中洗涤膜四次(每次15分钟),并在室温下以1:4000在室温下搅拌将膜与合适的二抗孵育1小时。
  10. 在洗涤缓冲液中洗涤膜四次(每次15分钟),并使用化学发光试剂盒和凝胶成像系统对膜进行成像(参见 材料表)。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Representative Results

根据实验工作流程,可以从外周血和实体组织中提取EV(图1)。8周龄小鼠的上颌骨约为0.1±0.05g,可以从小鼠中收集约300μL血浆。按照协议步骤,可以分别收集0.3 mg和3 μg的EV。通过TEM和NTA分析,EV的典型形态特征是直径范围为50-300nm的圆形杯形膜囊泡(图2)。FC可以在有用的对照下检测膜染料标记的EV,FC分析显示了EV上表达的特定膜标志物的百分比,这意味着它们来自亲本细胞(图3)。蛋白质印迹分析显示PGD和PKM2的表达分别代表血浆EV和骨EV中的蛋白质含量,表明代谢状态(图4)。Golgin84 在 EV 中的阴性表达也通过存在丝裂蛋白、α-肌动蛋白-4、氟氏蛋白-1、Caveolin-1 和 β-肌动蛋白来检测,后者通常富集在质膜衍生的大 EV(微囊泡)中。也可以检测到小的EV标志物CD9,而CD81表达低或不存在,血浆EV中缺乏Apoa1(图4)。

Figure 1
1:提取EV的方案图示。 (A)通过差异离心提取外周血浆EV的步骤。(B)用差速离心提取组织EV的步骤。请点击此处查看此图的大图。

Figure 2
图2:EV的形态鉴定 。 (A)显示EV形态的代表性透射电子显微镜(TEM)图像。比例尺 = 200 nm。(B)具有代表性的纳米颗粒跟踪分析(NTA)图像和定量结果显示了EV的尺寸分布和颗粒数。 请点击此处查看此图的大图。

Figure 3
图3:电动汽车的起源分析 。 (A)具有不同实验对照的不同管组。(B) 1 μm、0.5 μm 和 0.2 μm 尺寸珠子的分布,显示在拼图中。(C)代表性密度图,显示PBS(管A),EV的简单染色(管B),膜染料的简单染色(管C)和EV样品的双重染色(管D)。(D)流式细胞术分析红色血浆EV中CD18阳性EV的百分比与黑色仅二抗对照的百分比。(E)红色骨样本中OSCAR阳性EV百分比的流式细胞术分析与黑色仅二抗对照的百分比。 请点击此处查看此图的大图。

Figure 4
图4:EV的蛋白质含量分析 。 (A)血浆EV图像的代表性蛋白质印迹,显示血浆EV中存在6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶(PGD)和Mitofilin,α-肌动蛋白-4,CD9,Flotillin-1,Caveolin-1和β-肌动蛋白以及CD81,Golgin84和Apoa1的阴性表达。(B) 具有代表性的骨 EV 图像蛋白质印迹,显示骨 EV 中存在丙酮酸激酶 M2 (PKM2) 和丝分裂蛋白、α-肌动蛋白-4、CD9、CD81、Flotillin-1、Caveolin-1 和 β-肌动蛋白以及 Golgin84 的阴性表达。 请点击此处查看此图的大图。

1 2 3 4 5 6 7 8
BSA (微升) 0 1 2 4 8 12 16 20
新秒 (微升) 20 19 18 16 12 8 4 0

表1:BCA测定的标准工作溶液。 将0.5 mg/mL的BSA和0.9%的NS加入三个重复的孔中,如表所示。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Discussion

在研究电动汽车的特性、命运和功能时,隔离高产量和低污染的电动汽车至关重要。有多种方法可以提取 EV,例如密度梯度离心 (DGC)、体积排阻色谱 (SEC) 和免疫捕获测定420。这里使用了最常用的方法之一,差速离心;这样做的优点是不耗时,它可以产生高产量的EV,易于从有限的样品中分离出来,并且能够根据所使用的样品源修改方法。为了分析循环EV的功能,最好选择血浆,这样可以更好地反映EV在体内的真实状态,而不是血清。这是因为许多血小板来源的EV将在凝块形成过程中释放以收集血清21,而在从血浆中分离EV之前通过离心去除血小板22。必须注意的是,血浆EV分离的抗凝选择仍然存在争议。肝素的抗凝血机制与生理学关系更密切;因此,分离的EV可能更能反映体内状态。必须提到的是,肝素会导致假阴性PCR读数并阻断细胞2324对EV的摄取。其他抗凝试剂,如EDTA或柠檬酸钠,也有其不足之处,包括生物毒性,影响血浆和血小板的化学性质。总的来说,鉴于上述信息,本研究选择了肝素。为了去除血小板,样品在16,800 x g之前以2,500 x g的速度离心,这可能会去除一些大型EV。此外,考虑到粘性血浆中的许多EV会附着在血小板上并被去除,建议在通过离心去除血小板之前用等体积的PBS稀释血浆,以提高EV的产量。值得注意的是,最好使用超速离心的蔗糖梯度来纯化EV以去除可溶性蛋白质污染物,例如蛋白质聚合物21

迄今为止,表征电动汽车的常用方法包括NTA、TEM、FC16和蛋白质印迹等25。此外,由于EV在不同条件下恢复后的形态和数量发生了变化13,我们建议在提取EV后尽快处理检测。此外,Görgens等人建议使用补充人白蛋白和海藻糖(PBS-HAT)的PBS,以比纯PBS26更好地保存。通过NTA和TEM EV进行形态学鉴定必须在提取程序后立即进行,否则EV的形状可能会发生变化27。此外,冷冻电镜可用于28 电动汽车的高级形态学观察,其优点是以更高的分辨率更好地保持形状。除了NTA,颗粒的浓度也可以借助已知量的计数珠29通过FC进行定量,但这种方法不是很稳定,并且FC对小颗粒的敏感性较低。此外,由于使用 FC30 对小颗粒进行群体检测,因此最好使用 NTA 进行尺寸测定。同样,电动汽车的起源也可以通过NTA使用荧光滤光片进行分析。与FC相比,NTA对较小的颗粒更敏感,并且具有回收样品用于其他实验的潜在优势。使用FC的一个优点是EV的特定亚型可以用荧光染料偶联膜抗体富集28。此外,特定表面抗原的功能可以通过功能丧失实验 研究,例如使用中和抗体28。或者,1%的Triton X-100可用于破坏EVs膜的脂筏,从而作为检测膜信号的对照31。此外,研究人员可以利用特定的膜特性来创建靶向药物载体32

蛋白质印迹广泛用于分析EV中的蛋白质含量。在最近的研究中,几种标志物,如丝裂蛋白、洞穴蛋白和α-肌动蛋白-418 ,已被推荐作为识别大型电动汽车的候选者;CD9 在小型 EV 中富集,而不是在大型 EV 中富集,CD81、CD63 和 Syntenin-1 在小型 EV 中广泛丰富18。至于蛋白质印迹的结果,Mitofilin和CD9等标志物在不同的动物条件下是可变的。可以假设孤立的电动汽车代表混合人群,其中大型电动汽车是一个主要的亚群。为了验证EV的纯度,建议添加细胞器/核蛋白的检测,例如层粘连蛋白B或Golgin84作为阴性对照。至于等离子EV,根据我们的结果,代表脂肪制品的Apoa1在收集的EV中没有富集。这种方法的一个局限性是很难区分表面的蛋白质和囊泡内的蛋白质。因此,酶联免疫吸附测定(ELISA)可作为补充实验应用于膜蛋白分析。此外,随着高通量测序的发展,研究人员可以利用蛋白质组学图谱33 来分析EV的蛋白质组成,靶蛋白也需要通过蛋白质印迹进行验证。

总之,本研究为分离和表征循环和组织EV提供了一种可行的方案,包括对其细胞来源和蛋白质含量的分析,这有助于为进一步的功能实验奠定基础。

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Disclosures

作者没有利益冲突需要披露。

Acknowledgments

这项工作得到了中国国家自然科学基金(32000974,81870796,82170988和81930025)和中国博士后科学基金(2019M663986和BX20190380)的资助。我们感谢国家基础医学实验教学示范中心(AMFU)的帮助。

Materials

Name Company Catalog Number Comments
4% paraformaldehyde  Biosharp 143174 Transmission electron microscope
Alexa fluor 488 anti-goat secondary antibody Yeason 34306ES60 Flow cytometry
Alexa fluor 488 anti-rabbit secondary antibody Invitrogen A11008 Flow cytometry
Anti-CD18 antibody Abcam ab131044 Flow cytometry
Anti-CD81 antibody Abcam ab109201 Western blot
anti-CD9 antibody Huabio ET1601-9 Western blot
Anti-Mitofilin antibody Abcam ab110329 Western blot
APOA1 Rabbit pAb Abclone A14211 Western blot
BCA protein assay kit TIANGEN PA115 Western blot
BLUeye Prestained Protein Ladder Sigma-Aldrich 94964-500UL Western blot
Bovine serum albumin MP Biomedical 218072801 Western blot
Caveolin-1 antibody Santa Cruz Biotechnology sc-53564 Western blot
CellMask Orange plasma membrane stain Invitrogen C10045 Flow cytometry
Chemiluminescence Amersham Biosciences N/A Western blot
Curved operating scissor JZ Surgical Instrument J21040 EV isolation
Electronic balance Zhi Ke ZK-DST EV isolation
Epoch spectrophotometer BioTek N/A Western blot
Eppendorf tubes Eppendorf 3810X EV isolation
Flotillin-1 antibody PTM BIO PTM-5369 Western blot
Gel imaging system Tanon 4600 Western blot
Golgin84 Novus nbp1-83352 Western blot
Grids - Formvar/Carbon Coated - Copper 200 mesh Polysciences 24915 Transmission electron microscope
Heparin Solution StemCell  7980 EV isolation
Liberase Research Grade Sigma-Aldrich 5401127001 EV isolation
Microscopic tweezer JZ Surgical Instrument JD1020 EV isolation
NovoCyte flow cytometer ACEA N/A Flow cytometry
Omni-PAGE Hepes-Tris Gels Hepes 4~20%, 10 wells Epizyme LK206 Western blot
OSCAR(D-19) antibody Santa Cruz Biotechnology SC-34235 Flow cytometry
PBS (2x) ZHHC PW013 Western blot
Pentobarbital sodium Sigma-Aldrich 57-33-0 Anesthetization
Peroxidase AffiniPure Goat Anti-Mouse IgG (H+L) Jacson 115-035-003 Western blot
Peroxidase AffiniPure Goat Anti-Rabbit IgG (H+L) Jacson 111-035-003 Western blot
Phosphotungstic acid RHAWN 12501-23-4 Transmission electron microscope
PKM2(d78a4) xp rabbit  mab  Cell Signaling 4053t Western blot
Polyethylene (PE) film Xiang yi 200150055 Transmission electron microscope
Polyvinylidene fluoride membranes  Roche 3010040001 Western blot
Protease inhibitors Roche 4693132001 Western blot
Recombinant anti-PGD antibody Abcam ab129199 Western blot
RIPA lysis buffer Beyotime P0013 Western blot
SDS-PAGE loading buffer (5x) Cwbio CW0027S Western blot
Size beads Invitrogen F13839 Flow cytometry
Tabletop High-Speed Micro Centrifuges Hitachi CT15E EV isolation
Transmission electron microscope HITACHI H-7650 Transmission electron microscope
Tween-20 MP Biomedicals 19472 Western blot
Vortex Mixer Genie Scientific Industries SI0425 EV isolation
ZetaView BASIC NTA - Nanoparticle Tracking Video Microscope PMX-120 Particle Metrix N/A Nanoparticle tracking analysis
α-Actinin-4 Rabbit mAb Abclone A3379 Western blot
β-actin Cwbio CW0096M Western blot

DOWNLOAD MATERIALS LIST

References

  1. Abels, E. R., Breakefield, X. O. Introduction to extracellular vesicles: biogenesis, RNA cargo selection, content, release, and uptake. Cellular and Molecular Neurobiology. 36 (3), 301-312 (2016).
  2. Mathieu, M., Martin-Jaular, L., Lavieu, G., Théry, C. Specificities of secretion and uptake of exosomes and other extracellular vesicles for cell-to-cell communication. Nature Cell Biology. 21 (1), 9-17 (2019).
  3. Van Niel, G., D'Angelo, G., Raposo, G. Shedding light on the cell biology of extracellular vesicles. Nature Reviews Molecular Cell Biology. 19 (4), 213-228 (2018).
  4. Witwer, K. W., et al. Standardization of sample collection, isolation and analysis methods in extracellular vesicle research. Journal of Extracellular Vesicles. 2 (1), 20360 (2013).
  5. Keshtkar, S., Azarpira, N., Ghahremani, M. H. Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles: novel frontiers in regenerative medicine. Stem Cell Research & Therapy. 9 (1), 63 (2018).
  6. Thietart, S., Rautou, P. E. Extracellular vesicles as biomarkers in liver diseases: A clinician's point of view. Journal of Hepatology. 73 (6), 1507-1525 (2020).
  7. Xia, W., et al. Damaged brain accelerates bone healing by releasing small extracellular vesicles that target osteoprogenitors. Nature Communications. 12 (1), 6043 (2021).
  8. In’t Veld, S. G. J. G., Wurdinger, T. Tumor-educated pletelets. Blood. 133 (22), 2359-2364 (2019).
  9. Schwager, S. C., Reinhart-King, C. A. Mechanobiology of microvesicle release, uptake, and microvesicle-mediated activation. Current Topics in Membranes. 86, 255-278 (2020).
  10. Brahmer, A., et al. endothelial cells and leukocytes contribute to the exercise-triggered release of extracellular vesicles into the circulation. Journal of Extracellular Vesicles. 8 (1), 1615820 (2019).
  11. Yang, H., et al. Blood collection through subclavian vein puncture in mice. Journal of Visualized Experiments. (147), e59556 (2019).
  12. Han, L., Lam, E. W., Sun, Y. Extracellular vesicles in the tumor microenvironment: old stories, but new tales. Molecular Cancer. 18 (1), 59 (2019).
  13. Gelibter, S., et al. The impact of storage on extracellular vesicles: A systematic study. Journal of Extracellular Vesicles. 11 (2), 12162 (2022).
  14. Forsyth, C. B., Mathews, H. L. Lymphocytes utilize CD11b/CD18 for adhesion to Candida albicans. Cellular Immunology. 170 (1), 91-100 (1996).
  15. Kodama, J., Kaito, T. Osteoclast multinucleation: review of current literature. International Journal of Molecular Sciences. 21 (16), 5685 (2020).
  16. Welsh, J. A., et al. MIFlowCyt-EV: a framework for standardized reporting of extracellular vesicle flow cytometry experiments. Journal of Extracellular Vesicles. 9 (1), 1713526 (2020).
  17. Durcin, M., et al. Characterisation of adipocyte-derived extracellular vesicle subtypes identifies distinct protein and lipid signatures for large and small extracellular vesicles. Journal of Extracellular Vesicles. 6 (1), 1305677 (2017).
  18. Kowal, J., et al. Proteomic comparison defines novel markers to characterize heterogeneous populations of extracellular vesicle subtypes. Proceedings of the National Academy of Sciences. 113 (8), 968-977 (2016).
  19. Noren Hooten, N., et al. Association of extracellular vesicle protein cargo with race and clinical markers of mortality. Scientific Reports. 9 (1), 17582 (2019).
  20. Sidhom, K., Obi, P. O., Saleem, A. A review of exosomal isolation methods: is size exclusion chromatography the best option. International Journal of Molecular Sciences. 21 (18), 6466 (2020).
  21. Pietrowska, M., Wlosowicz, A., Gawin, M., Widlak, P. MS-based proteomic analysis of serum and plasma: problem of high abundant components and lights and shadows of albumin removal. Advances in Experimental Medicine and Biology. 1073, 57-76 (2019).
  22. Coumans, F., et al. Methodological guidelines to study extracellular vesicles. Circulation Research. 120 (10), 1632-1648 (2017).
  23. Théry, C., et al. Minimal information for studies of extracellular vesicles 2018 (MISEV2018): a position statement of the International Society for Extracellular Vesicles and update of the MISEV2014 guidelines. Journal of Extracellular Vesicles. 7 (1), 1535750 (2018).
  24. Witwer, K. W., et al. Standardization of sample collection, isolation and analysis methods in extracellular vesicle research. Journal of Extracellular Vesicles. 2 (1), 20360 (2013).
  25. Coumans, F., et al. Methodological guidelines to study extracellular vesicles. Circulation Research. 120 (10), 1632-1648 (2017).
  26. Görgens, A., et al. Identification of storage conditions stabilizing extracellular vesicles preparations. Journal of Extracellular Vesicles. 11 (6), 12238 (2020).
  27. Maroto, R., et al. Effects of storage temperature on airway exosome integrity for diagnostic and functional analyses. Journal of Extracellular Vesicles. 6 (1), 1359478 (2017).
  28. Zheng, C., et al. Apoptotic vesicles restore liver macrophage homeostasis to counteract type 2 diabetes. Journal of Extracellular Vesicles. 10 (7), 12109 (2021).
  29. Liu, D., et al. Circulating apoptotic bodies maintain mesenchymal stem cell homeostasis and ameliorate osteopenia via transferring multiple cellular factors. Cell Research. 28 (9), 918-933 (2018).
  30. Vander Pol, E., van Gemert, M. J., Sturk, A., Nieuwland, R., van Leeuwen, T. G. Single vs. swarm detection of microparticles and exosomes by flow cytometry. Journal of Thrombosis and Haemostasis. 10 (5), 919-930 (2012).
  31. Dawson, G. Isolation of lipid rafts (detergent-resistant microdomains) and comparison to extracellular vesicles (exosomes). Methods in Molecular Biology. 2187, 99-112 (2021).
  32. Zhang, G., et al. Extracellular vesicles: Natural liver-accumulating drug delivery vehicles for the treatment of liver diseases. Journal of Extracellular Vesicles. 10 (2), 12030 (2020).
  33. Vella, L. J., et al. A rigorous method to enrich for exosomes from brain tissue. Journal of Extracellular Vesicles. 6 (1), 1348885 (2017).

Tags

生物学,第188期,
从血浆和实体组织中分离和分析可追溯和功能化的细胞外囊泡
Play Video
PDF DOI DOWNLOAD MATERIALS LIST

Cite this Article

Cao, Y., Qiu, J. Y., Chen, D., Li,More

Cao, Y., Qiu, J. Y., Chen, D., Li, C. Y., Xing, S. J., Zheng, C. X., Liu, X., Jin, Y., Sui, B. D. Isolation and Analysis of Traceable and Functionalized Extracellular Vesicles from the Plasma and Solid Tissues. J. Vis. Exp. (188), e63990, doi:10.3791/63990 (2022).

Less
Copy Citation Download Citation Reprints and Permissions
View Video

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter