Buradaki protokol, hücre dışı veziküllerin, boyut dışlama kromatografisi kullanılarak şartlandırılmış hücre kültürü ortamından yeterince ayrılabileceğini göstermektedir.
Yöntem makalesi
Buradaki protokol, hücre dışı veziküllerin, boyut dışlama kromatografisi kullanılarak şartlandırılmış hücre kültürü ortamından yeterince ayrılabileceğini göstermektedir.
Hücre dışı veziküller (EV'ler), tüm hücrelerden salınan, tüm biyoakışkanlarda bulunan ve türetildikleri ana hücreyi yansıtan proteinler, nükleik asitler ve lipitler içeren nano boyutlu lipit-membrana bağlı yapılardır. EV'lerin bir numunedeki diğer bileşenlerden uygun şekilde ayrılması, ilişkili kargolarının karakterizasyonuna izin verir ve sayısız hastalık için hücreler arası iletişimciler ve invaziv olmayan biyobelirteçler olarak potansiyelleri hakkında fikir verir. Bu çalışmada, oligodendrosit türevi EV'ler, EV'leri diğer hücre dışı proteinlerden ve protein komplekslerinden ayırmak için ultrafiltrasyon ve boyut dışlama kromatografisi (SEC) dahil olmak üzere en son tekniklerin bir kombinasyonu kullanılarak hücre kültürü ortamından izole edildi. Ticari olarak temin edilebilen SEC kolonları kullanılarak, EV'ler hem kontrol hem de endoplazmik retikulum (ER) stres koşulları altında insan oligodendroglioma hücrelerinden salınan hücre dışı proteinlerden ayrıldı. Kanonik EV belirteçleri CD9, CD63 ve CD81, 1-4 fraksiyonlarında gözlendi, ancak 5-8 fraksiyonlarında gözlenmedi. Golgi aparatının bir proteini olan GM130 ve ER'nin ayrılmaz bir proteini olan kalneksin, negatif EV belirteçleri olarak kullanıldı ve herhangi bir fraksiyonda gözlenmedi. Ayrıca, EV fraksiyonu olarak 1-4 fraksiyonlarını ve protein fraksiyonu olarak 5-8 fraksiyonlarını bir araya getirip yoğunlaştırırken, EV fraksiyonunda CD63, CD81 ve CD9 ekspresyonu gözlenmiştir. GM130 veya kalneksin ekspresyonu, fraksiyon tiplerinin hiçbirinde gözlenmedi. Hem kontrol hem de ER stres koşullarından toplanan fraksiyonlar transmisyon elektron mikroskobu ile görselleştirildi ve veziküller EV fraksiyonlarında gözlendi, ancak protein fraksiyonlarında gözlenmedi. EV'deki parçacıklar ve her iki koşuldan protein fraksiyonları da nanopartikül izleme analizi ile ölçüldü. Birlikte, bu veriler SEC'in EV'leri şartlandırılmış hücre kültürü ortamından ayırmak için etkili bir yöntem olduğunu göstermektedir.
Hücre dışı vezikülleri (EV'ler) incelemeye olan ilginin patlamasına, bu nano boyutlu, heterojen parçacıkları ayırmak ve incelemek için kullanılan teknoloji ve tekniklerdeki büyük gelişmeler eşlik etmiştir. Yaklaşık kırk yıl önce 1,2 keşfedilmelerinden bu yana geçen sürede, bu küçük membranöz yapıların biyoaktif lipitler, nükleik asitler ve proteinler içerdiği ve hücreler arası iletişimde önemli roller oynadığı bulunmuştur 3,4. EV'ler tüm hücre tiplerinden salınır ve bu nedenle kan plazması ve serum, tükürük ve idrar dahil olmak üzere tüm biyolojik sıvılarda bulunur. Bu sıvıların içindeki EV'ler, nöroinflamatuar ve nörodejeneratif hastalıklar, kanserler ve otoimmün bozukluklar dahil olmak üzere çeşitli hastalıklar için invaziv olmayan biyobelirteçler olarak hizmet etme konusunda büyük umut vaat etmektedir 5,6,7. Ayrıca, in vitro mekanik çalışmalar, kültür ortamı 3,8,9'a salınan EV'leri ayırarak hücre kültürü teknikleri aracılığıyla gerçekleştirilebilir.
EV'lerin hastalık patofizyolojisindeki rolünü anlamak için, bulundukları sıvıdan yeterli ayrılma çok önemlidir. EV ayırma için altın standart uzun zamandır diferansiyel ultrasantrifüjleme (dUC)10 olmuştur, ancak EV'lerin diğer hücre dışı bileşenlerden daha iyi ayrılmasını sağlamak için daha sofistike teknikler ortaya çıkmıştır. Bu tekniklerden bazıları yoğunluk gradyanları, asimetrik akış alanı-akış fraksiyonu (A4F), akış sitometrisi, immünocapture, polietilen glikol çökeltmesi ve boyut dışlama kromatografisi (SEC) 11,12,13'tür. Her tekniğin kendine özgü avantajları ve dezavantajları vardır; Bununla birlikte, özellikle SEC'in EV'leri hem biyolojik sıvılardan hem de hücre kültürü süpernatantlarından oldukça etkili bir şekilde ayırdığı gösterilmiştir 8,14,15. SEC ayrıca nispeten basit ve kullanıcı dostu olma bonusuna sahiptir.
SEC, bir sıvının bileşenlerini boyuta göre ayıran bir yöntemdir. Bu teknikle, bir numuneyi fraksiyone etmek için bir reçine sütunu (şirket içinde yapılan veya ticari olarak satın alınan) kullanılır. Numunedeki küçük parçacıklar reçine içindeki boncuklar arasında sıkışıp kalırken, daha büyük parçacıklar reçineden daha serbest bir şekilde geçebilir ve böylece işlemin başlarında ortaya çıkabilir. EV'ler birçok hücre dışı proteinden ve protein agregalarından daha büyük boyuttadır, EV'ler kolondan daha hızlı geçer ve hücre dışı proteinlerden daha erken fraksiyonlarda süzülür14.
Bu yöntem makalesinde, EV'lerin hücre kültürü ortamından (CCM) hem kontrol hem de endoplazmik retikulum (ER) stres koşulları altında insan oligodendrositlerinden ayrılması için SEC'in kullanımı özetlenmiştir. Bu protokolü kullanarak, bu teknikle ayrılan EV'lerin, birlikte toplanabilen ve aşağı akış karakterizasyonu için konsantre edilebilen spesifik fraksiyonlar içinde bulunduğu ve ayrılan EV'lerin, CCM'yi desteklemek için kullanılan fetal sığır serumu (FBS) gibi eksojen bir kaynaktan değil, hücrelerden türetildiği gösterilmiştir. EV fraksiyonlarında kanonik EV belirteçleri, CD63, CD81 ve CD916,17,18,19'un varlığı ve protein fraksiyonlarında yokluğu batı lekelenmesi ile gösterilmiştir. İletim elektron mikroskobu (TEM) kullanılarak, EV'ler görselleştirilir ve beklenen morfolojiyi gösterir ve sadece EV fraksiyonunda gözlenir. Parçacıklar ayrıca hem kontrol hem de ER stres koşullarının EV ve protein fraksiyonlarında sayılır ve EV numunelerinde 50-200 nm çapında beklenen boyut aralığında çok sayıda parçacık gözlenir. Birlikte, bu veriler SEC'in EV'leri hücre kültürü ortamından ayırmak için etkili ve etkili bir yöntem olduğu fikrini desteklemektedir.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
1. Tamponların ve reaktiflerin hazırlanması
NOT: Steriliteyi korumak için hücre kültürü reaktiflerini hücre kültürü davlumbazında yapın.
2. Hücrelerin kültürlenmesi ve işlenmesi
3. Şartlandırılmış CCM'nin toplanması ve konsantrasyonu (Şekil 1)
4. Hücre toplama
5. Boyut dışlama kromatografisi kullanılarak EV ayrımı (Şekil 2)
NOT: Aşağıdaki adımları iki kez, bir kez kontrol retentat için ve bir kez tunikamisin ile tedavi edilmiş retentat için gerçekleştirin.
NOT: Bu bölümde kullanılan PBS, 0,22 μm filtrelenmiş 1x PBS'dir.
6. EV ve protein fraksiyonlarının ultrafiltrasyonu
7. Medya kontrolleri
8. Batı lekelenmesi
9. TEM görüntüleme
10. Nanopartikül izleme analizi (NTA)
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Batı lekelenmesi, EV'lerin CCM'den yeterli şekilde ayrıldığını ortaya koymaktadır
EV'leri hücre kültürü ortamından ayırmak için SEC'in etkinliğini değerlendirmek için, kontrol örneklerinden her bir fraksiyon kullanılarak, üç kanonik EV belirtecinin, CD9, CD63 ve CD81'in yanı sıra negatif kontroller olarak kullanılan GM130 ve calnexin18'in ekspresyonunu araştırmak için bir batı lekesi çalıştırıldı (Şekil 3). Albümin ekspresyonu18
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
SEC, EV'leri şartlandırılmış CCM'den yeterince ayırmak için kullanıcı dostu bir yöntemdir. Hücre kaynaklı EV'leri spesifik olarak izole etmek için, CCM tipinin ve takviyelerinin dikkatli bir şekilde dikkate alınması gerekir. Birçok hücre kültürü ortamının, serumun toplandığı hayvandan türetilen EV'leri içeren FBS ile desteklenmesi gerekir. Bu serum EV'leri, kültür26'daki hücrelerden türetilen EV'ler tarafından üretilen herhangi bir sinyali doyurabilir ve maskeleyebilir. Bu nedenle, deneyler yapılı...
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Yazarlar, Penn State Behrend ve Hamot Sağlık Vakfı'na finansman için ve ayrıca University Park, PA'daki Penn State Mikroskopi Tesisi'ne teşekkür etmek istiyor.
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
| Ad | Şirket | Katalog numarası | Yorumlar |
|---|---|---|---|
| 2-Merkaptoetanol | VWR | 97064-588 | |
| 4X Laemmli Numune Tamponu | BioRad | 1610747 | |
| Amicon Ultra-15 Santrifüj Filtre Ünitesi, Ultracel, 3 KDa, 15mL | Sigma-Aldrich | UFC900308 | 3 kDa kesme |
| Amicon Ultra-2 Ultracel-3 membranlı Santrifüj Filtre Ünitesi | Sigma-Aldrich | UFC200324 3 kDa kesme | |
| Amonyum Persülfat | Sigma-Aldrich | A3678-100G | |
| Anti tavşan IgG, HRP bağlantılı Antikor | Hücre Sinyal Teknolojisi | 7074V | 1:1000 Seyreltme |
| Anti-Calnexin antikoru | Abcam | ab22595 | 1:500 Seyreltme |
| Anti-CD9 Fare Monoklonal Antikoru | BioLegend | 312102 | 1:500 Seyreltme |
| Anti-GM130 antikoru [EP892Y] - cis-Golgi İşaretleyici | Abcam | ab52649 | 1:500 Seyreltme |
| Anti-fare IgG, HRP'ye bağlı Antikor | Hücre Sinyalleme Teknolojisi | 7076V | 1:1000 Seyreltme |
| Otomatik Fraksiyon Toplayıcı | Izon Science | ||
| BCA tahlil Kiti | Bio-Rad | ||
| CCD kamera | Gatan Orius SC200 | ||
| Cd63 Fare anti İnsan | BD | 556019 | 1:1000 Seyreltme |
| CD81 Antikoru | Santa Cruz Biyoteknoloji | sc-23962 1 | :1000 Seyreltme |
| Cellstar Filtre Kapağı Hücre Kültürü Şişeleri | Greiner Bio-One | 660175 | |
| ChemiDoc MP Görüntüleyici | BioRad | ||
| Clarity Western ECL Substrat | BioRad | 1705061 | |
| deoksikolat | Sigma-Aldrich | D6750-10G | |
| ditiyotreitol | Sigma | 3483-12-3 | |
| DMEM/L-glutamin ile yüksek glikoz; sodyum | Cytiva | SH300022 içermez. | |
| Fetal Sığır Serumu Birinci sınıf | VWR | 97068-085 | |
| Fetal Sığır Serumu, eksozomu tükenmiş | Thermo Scientific | A2720801 | |
| Glisin | BioRad | 1610718 | |
| Çok Değerli Yağsız Kuru Süt | Amazon | B076NRD2TZ | |
| HOG İnsan Oligodendroglioma Hücre Hattı | Sigma-Aldrich | SCC163 | |
| Izon Science Usa Ltd qev Boyut Dışlama Sütunları 5pk | Izon Science | ||
| Methanol >99.8% ACS | VWR | BDH1135-4LP | |
| Mini-PROTEAN Cam plakalar | BioRad | 1653310 | 0,75 mm ara parçalı |
| Mini-PROTEAN Kısa plakalar | BioRad | 1653308 | |
| NP-40 | Sigma-Aldrich | 492016 | |
| Penisilin-Streptomisin, Çözelti | Sigma-Aldrich | P4458-100mL | |
| Fosfat Tamponlu Tuzlu Sun PBS | Fisher Scientific | BP66150 | |
| Pierce BCA Protein Test Kitleri ve Reaktifleri | Thermo Fisher Scientific | 23227 | |
| Pierce PVDF Transfer Membranları | Thermo Scientific | 88518 | |
| Pierce Western Blotting | Filtre Kağıdı Termo Bilimsel | 84783 | |
| Polioksietilen-20 (TWEEN 20), 500mL | Bio Basic | TB0560 | |
| Proteaz/fosfataz İnhibitörü Kokteyli (100X) | Hücre Sinyalizasyon Teknolojisi | 5872S | |
| Rekombinant Anti-TSG101 antikoru [EPR7130(B)] | ABCam | ab125011 | 1:1000 seyreltme |
| Slodiyum hidroksit | Sigma-Aldrich | SX0603 | |
| Sodyum azid | Fisher Scientific | BP922I-500 | |
| Sodyum Klorür | Sigma-Aldrich | S9888-500G | |
| Sodyum dodesil sülfat,> %99,0 (GC), tozsuz peletler | Sigma-Aldrich | 75746-1KG | |
| Tetrametiletilendiamin | Sigma-Aldrich | T9281-25ML | |
| TGX Lekesiz FastCast Akrilamid Kiti, %10 | BioRad | 1610183 | |
| Transmisyon Elektron Mikroskobu | FEI Tecnai 12 Biotwin | ||
| Tris | BioRad | 1610716 | |
| Domuz tripsini, HBSS, EDTA ile tripsin% 0.25 proteaz; kalsiyum, magnezyum içermez | Cytiva | SH30042.01 | |
| Tunicamycin | Tocris | 3516 | |
| Zeta View yazılımı | Analytik | NTA yazılımı |
Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.
Bu JoVE makalesinin metnini veya şekillerini yeniden kullanmak için izin iste
İzin iste