RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
Research Article
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Bu makalede eksozomların tam kandan izolasyonu ve yarı otomatik bir alet kullanılarak nanopartikül izleme ile daha fazla analiz için bir yöntem sunulmaktadır. Sunulan teknoloji, sıvı süspansiyondaki partikülleri görselleştirmek ve analiz etmek için son derece hassas bir yöntem sağlar.
Eksozomların biyolojik önemi son zamanlarda giderek artan miktarda bilimsel ve klinik ilgi kazanmış olsa da, karmaşık yolakları, biyoyararlanımları ve sağlık ve hastalıktaki çeşitli işlevleri hakkında hala çok şey bilinmemektedir. Mevcut çalışma, özellikle onkoloji, jinekoloji ve kardiyoloji alanlarında, farklı insan bozuklukları bağlamında eksozomların (in vitro ve in vivo) varlığına ve davranışına odaklanmaktadır.
Ne yazık ki, ne eksozom izolasyonu için altın standart konusunda bir fikir birliği var, ne de kantitatif analizleri için böyle bir yöntem üzerinde bir anlaşma var. Eksozomların saflaştırılması için birçok yöntem ve ayrıca kantitatif ve kalitatif analizleri için birçok olasılık olduğundan, ideal yaklaşım için bir yöntem kombinasyonu belirlemek zordur.
Burada, ultrasantrifüjleme ile insan plazmasından izole edildikten sonra eksozomların karakterizasyonu için yarı otomatik bir yöntem olan nanopartikül izleme analizini (NTA) gösteriyoruz. Sunulan sonuçlar, izolasyon için bu yaklaşımın yanı sıra eksozomların ortalama sayısının ve boyutunun belirlenmesinin, taramalı elektron mikroskobu (SEM) gibi diğer yöntemlerle onaylandığı gibi tekrarlanabilir ve geçerli veriler sağladığını göstermektedir.
dolaşımdaki eksozom tam işlevi uzun bir süre için bilinmemektedir. Şimdi bile eksozom tam yolu mekanizması tam olarak anlaşılmış değildir. Eksozomlar taşımak beri antijenler, proteinler ve menşe ebeveyn hücrenin, hücre-hücre sinyal vericiler olarak işlev onları ilgilidir RNA (mRNA ve miRNA) esas öncelik verilmiştir.
Pek çok farklı yöntem izolasyonu ve eksozom 1,2 nicel tespiti için literatürde tarif edilmiştir. Ancak, 'altın standart' üzerinde görüş birliği ulaşıldı. Bu arada exosome araştırma alanında aktif bilim adamlarının çoğunluğu izolasyonu tutarlı bir yöntem oldukça farklı raporlar ve çalışmalar arasında karşılaştırılabilirlik daha yüksek bir derece elde etmek garanti olduğunu kabul ediyorsunuz.
Floresan aktive hücre sıralama (FACS) eksozom analizi 3 için en yaygın ve yaygın bir araçtır. FACS Ben'i varflüoresan işaretleme ile, farklı kökenlerden gelen hücreler bir aşamada karşılaştırılabilir Efit. FACS önemli dezavantajlar daha az bunların boyutunu ölçmek için, eksozomlar çapı 5 30-120 nm arasında değişir ise, bu yöntem, parçacıkların daha küçük 0,5 ila 4 um, tespit için yeterince duyarlı değildir bulunmaktadır.
Taramalı elektron mikroskopisi (SEM) ve transmisyon elektron mikroskobu (TEM) partikül boyutu ve eksozom morfoloji analizi için başka araçlar. Ancak, SEM ve TEM hem de numunelerin hazırlanması zaman alıcı, her iki yöntem emek-yoğun adımları dahil olduğunu dezavantajı var ve her buluntu nesil bazı riskler vardır. Her iki yöntem, yüksek numune ve bir numunenin bir parçacık binlerce karakterizasyonu için uygundur. Ayrıca, örnekler çoğu zaman bilgisi, klinik günlük rutin için bir nicel analiz çok kısa bir süre içinde eş zamanlı olarak ya da en azından analiz edilecekgerçekleştirmek zor. Yeni nesil teknikleri artık bize öncesinde yoğun hazırlık çalışmaları (örn, çevresel SEM) olmadan eksozomlar analiz sağlar. Bu modern teknikler hala ortalama sayısı ve boyut dağılımını 6 belirlemek için eksozomlar içeren büyük hacimli süspansiyonları analiz için oldukça sakıncalı.
Görselleştirme ve eksozom analizi için diğer bir yüksek ölçüde hassas bir yöntem nanopartikül izleme analizi (NTA) 'dir. Bu yöntem, fizik iki prensip yararlanır. İlk olarak, parçacıklar, bir lazer ışını ile ışımaya zaman dağınık ışık ile tespit edilir. İkinci bir fenomen olduğu için uygun bir sıvı süspansiyon içinde farklı parçacıkların difüzyon büyüklükleriyle ters orantılıdır, Brown hareketi olarak da bilinir. Bu durumda hareket, aynı zamanda, sıcaklık ve sıvının viskozitesine bağlıdır. Bununla birlikte, bu oran, doğrudan parçacık büyüklüğü ile ilgilidir ve NTA kullanılır. Yumuşak kullanmaware-tabanlı analiz, tek parçacıklardan saçılan ışığın dijital görüntüler kaydedilir. Dağınık ışık noktalar Arsalar ve hareket onların hızı, toplam partikül sayısı ve büyüklüğü dağılımının belirlenmesini kolaylaştırmak verileri sağlamak. Bu teknik en az 100 nm bir ortalama çapa sahip parçacıkların analiz edilmesi için güçlü bir araçtır.
boyutu ve konsantrasyon ölçümleri ZetaView Brown ve Elektroforez Hareket Video Analizi Mikroskop ile yapılmaktadır. Bu (bundan sonra partikül izleme aracı olarak anılacaktır), sıvı örnekleri için yarı-otomatik masa üstü nanoparçacık analiz cihazıdır. Bu parçacık izleme analizörü yanı sıra veri analizi için kullanılan yazılım ile bir dizüstü bilgisayar oluşur. Heterojen biyolojik örnekler, inorganik parçacıkların en çok homojen süspansiyonlar gibi bu yöntem için de uygundur. Bir video kamera ile bir lazer kırılmalı mikroskop parçacıkların tespiti için ve Obse için kullanılanonların hareket rvation. Mikroskop ekseni yatay ve eksozomlar ihtiva eden bir süspansiyon ile doldurulabilir hücre kanalının içine odaklanmış olsa da, lazer ışını dikey yönlendirilmiştir. mikroskop (Şekil 1) üzerinden bir dijital video kamera ile 90 ° altında kaydedilir lazer ışığı yayılımı ile ışınlanmış parçacıklar. saçılan ışığın yoğunluğu, daha büyük partiküller 60 nm çapında gözlenmesini sağlar. Böyle bir ortamda, bir parçacığın parlaklık parçacık büyüklüğü tek göstergesi değildir. Herhangi bir elektrik alanı uygulandığında, parçacık hareketinin Brownian hareketi takip eder ve parçacık boyutuna hesaplamak için bir gösterge olarak kullanılabilir. Bununla birlikte, cihaz, aynı zamanda, hücre kanalı boyunca bir elektrik alanı uygulamak yeteneğine sahiptir. Bu alana maruz kaldığında, potansiyel, polarizasyon ve süspansiyon eksozom iyonik yük seviyesi, kendi hareket yönünde, daha belirleyici olmaktadır. Bir elektroforetik mo Hız ve yön sonucubility histogramı.
Izole eksozomlar analiz için en uygun yöntem bulma bir sorun olsa da, başka bir tür kan, asit, idrar, süt, amniyotik sıvı veya hücre medya gibi farklı medya, gelen eksozom etkili izolasyon yatıyor. Farklı yöntemler Ultrasantrifügasyon 1 dayandığı, şimdiye kadar tarif edilmiştir (örneğin Exoquick gibi) endüstriyel ayırma reaktifleri 7, 8 veya ayrılık ultrafiltrasyon istihdam antijen için manyetik boncuk 9 adımları.
Bu protokolde Ultrasantrifügasyon yoluyla eksozom izolasyon tüm süreci göstermek ve partikül izleme aracı vasıtasıyla süspansiyon içeren ortaya çıkan exosome analiz nasıl gösterir. Insan plazması ya da hücre kültür ortamı türetilmiş eksozom analizi için özel hususlar sağlanır.
NOT: Bu çalışmada sunulan deneyler Düsseldorf Üniversitesi'nin kurumsal etik kurulu tarafından onaylanmıştır.
1. Exosome Hazırlık
Parçacık Takip Aracı 2. Başlangıç Prosedürü
Örnek 3. Ölçümü
Sonuçların Yorumlanması 4.
Bu gösteri için kullanılan örnek% 85 duyarlılık, hassasiyet eğrisinin maksimum eğimi önce (Şekil 2) ile ölçümü için optimum ayarı gösterir. protokol önerildiği gibi parlaklık, min / max değerleri seçildi. 5.3 parçacıkların bir konsantrasyon / ml x parçacıklarının ortalama boyutu, çoğu 0.137 um idi, 0.149 mikron idi ise 10 6, ölçülmüştür.
Ölçme işleminden sonra alınan değerler .pdf bir dosya biçimi veya bir veritabanına ihracat için bir .txt olarak raporda kaydedilebilir. tercih edildiği protokolü (bölüm 4) 'de tarif edildiği gibi grafik ayarlanabilir. video dizisi de kaydedilir ve daha sonra hat-dışı yeniden analiz için kullanılabilir. Bununla birlikte, bu tür bir off-line analiz, kameranın ön alıcı ayarları geriye dönük olarak değiştirilemez.
Bir ölçüm için en uygun parametre ayarlarını bulmak için, biz burada th açıklamak100 nm polistiren boyutu standart örnek gösterge ayarları e optimizasyonu. iki parametre, video görüntüsü ve parçacık büyüklüğü dağılımına duyarlılık ve / üst büyüklüğünün etkisinin altında ayrıntılı olarak ele alınmıştır. Diğer bütün parametreler Tablo 1 'de özetlenmiştir.
Analog ve dijital görüntüler üzerinde (50-94 arasında) duyarlılık etkisinin bir görsel izlenim Şekil 3'te görüntülenmiştir. Görüntülerden elde edilen nicel bilgiler Tablo 1'de ayarlara dayalı, Şekil 4'te sunulmuştur Min Boyutu = 5 ve en büyük boyutu = 200 hassasiyet genel tespit parçacıkların sayısı tipik bir ilişki Şekil 4A'da gösterilmiştir. 50 ve 90 yılları arasında, tespit edilen parçacıkların sayısı duyarlılığı artmış ve 90> hassasiyetleri dramatik olarak artmıştır. Duyarlılık optimum aralığı 66 ve 86 (A) arasında bulunmuştur. Parçacık boyutu dağılımları dif ile elde edilenferent duyarlılığı ayarları Şekil 4B'de gösterilmektedir. Parçacık boyutu dağılımları, üç ayrı ölçümün ortalamasını temsil etmektedir. Oldukça kötü istatistik sonuçlanan sadece birkaç parçacıklar analiz edildi çok düşük bir hassasiyet (duyarlılık = 62, kırmızı eğri) için. analiz parçacıkların sayısı duyarlılığı artmış ve 70 (sarı eğri) ve 86 (tan eğri) arasındaki bir optimum ulaştı. Daha küçük boyutlarda (duyarlılık = 94, mavi eğri) doğru kayması bırakarak parçacıklar ve boyut dağılımının sayısı ile parçacık boyutu dağılımı bir bozulmaya duyarlılık öne artar. Şekil 4C sayısı göre x50 çapının eğilimi (% 50 göstermektedir parçacıklar duyarlılık bir fonksiyonu olarak) bu çapından daha küçüktür. Kırmızı bölge kötü istatistiği (hassasiyet çok düşük) ya da geniş bir dağılım göstermesi sonucunda>% 8 MSB göstermektedir bej aralığı içinde, partikül büyüklüğü MSB% 8'den az ve A'da uygun aralığına tekabülDaha küçük boyutlarda (hassasiyet çok yüksek) kayma ile rı payı.
Min Boyutu ve Max Boyutu ayarları Min Boyutu daha küçük ve Max Boyutu daha büyük nokta boyutları ile parçacıkları kaldırmak için dijital görüntülere uygulanan filtreler vardır. Işığı dağıtır yeteneği nedeniyle, bir tanecik, bir dijital görüntü ile ilgili belirli bir büyüklükte bir nokta oluşturur. nokta boyutu piksel sayısı (piksel) olarak ölçülür. Bir parçacık çok iyi (örn, parçacıklar> 200 nm veya agrega) ışık saçar zaman, nokta boyutu, örneğin,> 500 px, oldukça büyüktür. spot büyüklüğü parçacık malzemeye bağlı olarak küçük parçacıklar (örneğin, <20 nm) için (örneğin, <10 px) oldukça küçük. Aynı değillerdir ve bu iki değişken arasında doğrudan bir ilişki olduğu gibi spot büyüklüğü (px) partikül boyutu (nm) ile değiştirilebilir olmayabilir. Min ve Max Boyutu bir optimizasyon kullanıcı gibi aglomeralar (Maks Boyu) ya da küçük olarak istenmeyen nesneleri filtrelemek için izin verirarka plan gürültüsü (Min Boyutu) olarak nesneler. 100 nm boyutlu standart parçacık boyutu dağılımına Min / Maks Boyutu etkisi Şekil 4D (duyarlılık = 82) 'de gösterilmiştir. Aralık küçük nokta boyutları ayarlandığında (örneğin, min = 1, max = 52; turuncu eğrisi), analiz parçacıkların sayısı azalır ve sayı tabanlı x50 çapı biraz daha küçük boyutlarda doğru kaydırılır. Büyük noktalar için bir ayar (min = 40, max = 1,000; kırmızı eğri) geniş bir parçacık boyut dağılımının sonuçları büyük boyutlarda doğru kaymıştır. Parçacıkların eşit toplam sayıları elde etmek için, turuncu ve kırmızı hem dağılımlarının aralığı sınırları 80 parçacıkları maç ayarlandı. en uygun ayarlarla dağılımı (dk = 5, max = 200; ten rengi eğrisi) 360 parçacıklardan oluşur.
Başarılı bir seri deney eksozom ultra-santrifüj ile izole edildi ve sunulan sistem kullanılarak NTA ile ölçülen ile yapıldı. Elde edilen veriler son derece vardıve tutarlı yeniden üretilebilirlik yüksek düzeyde doğruladı. Diğer izolasyon yöntemleri benzer sonuçlar göstermelidir. Fakat bu seyreltme adımı özellikle kritik bir aşama olarak tespit edilmiştir ve parçacıkların hesaplanan toplam sayısı üzerindeki etkisi yeniden değerlendirilmelidir.

NTA kurulumu Şekil 1. şematik. mikroskop / görüntü ekseni ve lazer ışını hücre kanal kesiti kapısını birbirine dik yönlendirilir. Parçacıkların tarafından saçılan ışık yazılımı "canlı görünüm" penceresinde görüntülenir. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Canlı görünümü ekranda parçacıkların analog ve dijital görüntü. Görselleştirme üzerine duyarlılığı Şekil 3. Etki hem analog (üst satır) An 50 ve 94 arasında hassasiyetleri için görüntülenird dijital (alt sıra) bakıldı. Hassasiyet çok düşük olduğunda, sadece bir kaç partiküller (sol) tespit edilir. Optimum hassasiyet at parçacıklar birbirlerini iyi (orta) izole olarak tek noktalar görünür. Nispeten yüksek hassasiyet parçacıkları bir arada kötü görüntü kalitesi (sağda) yol açan birleştirme at. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.

Bir kontrol 100 nm polistiren partikül örnek için duyarlılık minimum ve maksimum boyutu ayarları Şekil 4. Etkisi (A) parçacıkların tespit sayıda karşı duyarlılık Arsa.; optimum aralığı, 66-86 eğrisinin azami eğimiyle önce gelir. (B) Partikül büyüklüğü dağılımları birkaç hassasiyet ayarları (62-94 elde); (62), çok düşük ya da çok yüksek için grafikler (94) karşı, 100 nm polistiren kontrol örneği için parçacık boyutu dağılımı toplanmamaktadır. (C) duyarlılık karşı Sayısı tabanlı x50 çapı; bej aralığında x50 hata% 8'den az, uygun aralık 66'dan parçacık boyutu dağılımına Min ve Maks Boyutu 86. (D) etkisi için olduğu; Optimal parametreler (min = 5 ve max = 200), kontrol numunesi için doğru dağıtım yakalamak. Bu rakamın büyük halini görmek için lütfen buraya tıklayınız.
| Ön-satın alma parametreleri | |
| Duyarlılık | değişken |
| Panjur | 40 |
| Kare hızı | 30 fps |
| Çözüm | Selamgh |
| Bisikletler | 10 |
| Çoklu Devralmalar | 3 |
| Pozisyon | 1 |
| Post-satın alma parametreleri | |
| Min Parlaklık | 30 |
| Max Boyut | değişken |
| Min Boyutu | değişken |
Parçacık izleme aracının ayarı için öncesi ve sonrası satın alma parametreleri Tablo 1. Özeti.
Bu çalışma, HHU Tıp Fakültesi Kalp ve Damar Cerrahisi Anabilim Dalı'nın kurumsal fonları tarafından desteklenmiştir. Bu çalışmanın yayın maliyetleri Particle MetrixGmbH tarafından sağlanmıştır.
Bu makalede eksozomların tam kandan izolasyonu ve yarı otomatik bir alet kullanılarak nanopartikül izleme ile daha fazla analiz için bir yöntem sunulmaktadır. Sunulan teknoloji, sıvı süspansiyondaki partikülleri görselleştirmek ve analiz etmek için son derece hassas bir yöntem sağlar.
Yazarlar, makalenin eleştirel okuması ve mükemmel editoryal yardım için Christina Ballázs, Hug Aubin ve Jörn Hülsmann'a teşekkür eder. Ayrıca, yazarlar teknik yardım için Gisela Mueller'e teşekkür eder. Yazarlar, yayın maliyetlerini karşılayan fonları sağladığı için Particle Metrix GmbH'ye teşekkür eder.
| Sitrat tüpü | BD | 364305 | BD Vacutainer |
| Damıtılmış su | Braun | 3880087 | Aqua ad iniektabililia |
| Falcon tüpü | Greiner Bio One | 188271 | PP Tüp, Steril 15 ml |
| Ultrasantrifüj tüpü | Beckman | 357448 | Mikrofüj Tüpü Poliallomer 1.5 ml |
| Polybead | Polysciences, Inc. | 07304 | %2,6 Katılar-Lateks Hizalama Solüsyonu |
| Şırınga (Filtre) | Braun | 4617053V | 5 ml |
| Şırınga (ZetaView) | Braun | 4606051V | 5 ml |
| İğne | BD | 305180 | BD Künt Dolum İğneli |
| Filtre | Sartorius Stedim | 16555 | Şırınga filtresi, hidrofilik, 450 &mikro; m |
| Ultrasantrifüj | Beckman | L8-M | Rotor: 70Ti Ser. No E21078 |
| ZetaView | Parçacık Metrix | PMX 100, Tip 101 | |
| Santrifüj | Eppendorf | 5804R | Rotor: A-4-44 |