JoVE Logo
Authors
Contact Us

Sign In

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • النتائج
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

Extracellular vesicles present in blood have been suggested as novel biomarkers for various diseases. Here, we present a protocol for the isolation of large plasma membrane-derived microvesicles from peripheral blood samples and their subsequent analysis by conventional flow cytometry and Western Blotting.

Abstract

الافراج عن حويصلات خارج الخلية (السيارات الكهربائية) بما في ذلك exosomes صغيرة المستمدة endosomal (Exos، قطرها <100 نانومتر) والبلازما كبير microvesicles المشتقة من غشاء (MVS، قطر> 100 نانومتر) هو عملية الخلوية الأساسية التي تحدث في جميع الخلايا الحية. وقد أبرزت هذه البروتينات حويصلات النقل، والدهون والأحماض النووية محددة لخلايا المنشأ وفي الدراسات المختبرية أهميتها وسطاء من الاتصالات بين الخلايا. وقد تم عزل المركبات الكهربائية بنجاح من مختلف سوائل الجسم وتم التعرف خصوصا المركبات الكهربائية في الدم واعدة المؤشرات الحيوية لمرض السرطان أو أمراض المعدية. من أجل السماح للدراسة القطعان MV في الدم، نقدم بروتوكول لعزل موحدة وتوصيف MVS من عينات الدم الطرفية. ومكعبات MVS من عينات البلازما anticoagulated EDTA بواسطة الطرد المركزي التفاضلي وتمتلك عادة يبلغ قطرها 100-600 نانومتر. نظرا لحجم أكبر، فإنها يمكنبسهولة دراستها من قبل التدفق الخلوي، وهي تقنية تستخدم بشكل روتيني في التشخيص السريري ومتوفرة في معظم المختبرات. سيتم إعطاء العديد من الأمثلة لفحوصات مراقبة الجودة من MVS معزولة وستعرض علامات التي يمكن استخدامها للتمييز من القطعان MV مختلفة في الدم.

Introduction

في السنوات الأخيرة أثبتت العديد من الدراسات المختبرية أن الحويصلات خارج الخلية (السيارات الكهربائية) تلعب دورا هاما في التواصل بين الخلايا. الخلايا الحية تسليط باستمرار الحويصلات والتي تختلف في الحجم والمحتوى ونشوء حيوي. والمركبات الكهربائية أفضل درس هي exosomes التي تنشأ من نظام endosomal حيث يتم تخزينها كما حويصلات داخل اللمعة في الهيئات عديد الحويصلات. مرة واحدة فتيل الأخير مع غشاء البلازما، ويتم الإفراج عن الحويصلات كما وردت exosomes (Exos، قطرها 30-100 نانومتر 1). عدد سكانها الثاني من EV التي اكتسبت اهتماما متزايدا في السنوات الأخيرة وmicrovesicles كبيرة (MVS، قطرها 100 - 1000 نانومتر) التي برعم خارج مباشرة من غشاء البلازما 2.

وتحيط كلا النوعين من الحويصلات التي كتبها طبقة ثنائية الدهون ويحتوي على الأحماض النووية، على سبيل المثال، الحمض النووي، ومرنا أو ميرنا 3-5، وعدد كبير من البروتينات التي يمكن نقلها إلى ج المجاورةملتعلمي اللغة اإلنكليزية. بينما في عام تكوين البروتين من الحويصلات يعكس حالة من الخلية الأصلية، ويبدو أن بعض البروتينات لتكون مستهدفة بشكل انتقائي وأثرت على المركبات الكهربائية 1. والفائدة بحثية رئيسية هي تميز المركبات الكهربائية من الخلايا الشاذة والمريضة من أجل تحديد التوقيعات EV المحددة التي قد تسمح باستخدام المركبات الكهربائية والمؤشرات الحيوية الجديدة. وخصوصا في سرطان، والذي غالبا ما يكون الورم نفسه لا يمكن الوصول إليه بسهولة، الخزعات السائلة التي تستهدف المركبات الكهربائية للورم معين في الدم قد يسمح برصد ردود العلاج أو المساعدة تميز الورم الرئيسي دون الحاجة إلى إجراءات الغازية 6.

في الواقع، وقد تم بالفعل عزل المركبات الكهربائية بنجاح من سوائل الجسم المختلفة بما في ذلك البول 7، 8 CSF، حليب الثدي 9 أو الدم 10. حددت العديد من الدراسات التغييرات في التهم EV والتكوين في الأمراض البشرية المختلفة. على سبيل المثال، في المرضى الذين يعانون الإنتان عدد MVS المساعد على حدوث تخثر هوزيادة كبيرة مقارنة مع الأفراد الأصحاء 11. أيضا في المرضى الذين يعانون من الملاريا الدماغية الشديدة زيادة في مجموع MVS في الدم ويمكن ملاحظة وتهم MVS المشتقة من الصفائح الدموية ترتبط مع عمق الغيبوبة ونقص الصفيحات 12. دراسات أخرى تفيد أرقام مرتفعة من الحويصلات المشتقة من البطانة في المرضى الذين يعانون من الذئبة الحمامية الجهازية أو فشل القلب وفي الحالة الأخيرة، وهذا يرتبط مع احتمال أكبر للأحداث القلب والأوعية الدموية 13،14.

خصوصا في السرطان، وتناقش المركبات الكهربائية في الدم حاليا منصب المؤشرات الحيوية الرواية مع القيمة التشخيصية والنذير. ويبدو أن مستويات MVS معربا عن البروتينات المرتبطة الورم مثل MUC1، EGFR أو FAK لتكون مرتفعة في الدم لمرضى سرطان الثدي 15،16. أيضا لExos، وقد أظهرت الدراسات الحديثة أن Exos المشتقة من الدم تحمل مستضدات الأورام محددة مثل Glypican-1 لسرطان البنكرياس أو ديل-1 للكشف عن سرطان الثدي في وقت مبكر يسمح المرض دياحلماية مع خصوصية عالية وحساسية 17،18. بالإضافة إلى ذلك، قد الورم المشتقة من الدم Exos يحتوي على الحمض النووي التي يمكن استخدامها للكشف عن الطفرات مثل KRAS والبروتين p53 مما يوحي استخدامها للتنبؤ العلاج 19. وقد أظهرت التطورات الأخيرة أن تحليل Exos في الدم لمرضى ورم أرومي باستخدام رقاقة ميكروفلويديك محدد يسمح رصد العلاج 20. معا، وهذه النتائج تعني أن تحليل القطعان بأمراض محددة من الحويصلات يعطي معلومات قيمة عن التشخيص، والتشخيص، وكذلك الخيارات العلاجية والنجاح.

ومع ذلك، والعزلة وتحليل Exos من الدم تستغرق وقتا طويلا، ويتطلب معدات المختبرات الخاصة وبالتالي فهي ليست مناسبة لتشخيص السريرية الروتينية حتى الان. في المقابل، MVS يمكن عزل أسرع بكثير، ونظرا لحجم أكبر، ويمكن تحليلها بسهولة عن طريق التدفق الخلوي دون الحاجة لزوجين لهم حبات اللاتكس بقدر ما هو ضروري لExos 1821. وهكذا، وهنا نقدم بروتوكول التي يمكن استخدامها لعزل موحدة للMVS من عينات الدم وتوصيف لاحق من القطعان MV التدفق الخلوي. سوف يسمح هذا البروتوكول مزيد من الدراسة وفي عمق توصيف ملامح MV في مجموعات المرضى الكبيرة التي سوف تكون هناك حاجة لاستخدام MVS عن التشخيص السريري اليومية.

Protocol

وقد تمت الموافقة على جميع التجارب بما في ذلك المواد الإنسان من قبل لجنة الأخلاق المحلية (موافقة رقم 3/2/14). لاختيار المرضى تجدر الإشارة إلى أن هناك عدة عوامل مثل العمر والجنس ونظم العلاج الحالية وغيرها الكثير قد تؤثر على تكوين MV في الدم، وبالتالي يجب أن تؤخذ بعين الاعتبار قبل عينة جمع 22،23.

1. إعداد عينات البلازما

  1. رسم 1-2 أنابيب من الدم في المانحة من خلال عيار 21 فراشة إبرة في أنبوب vacutainer جمع الدم التي تحتوي على EDTA (1.6 ملغ / مل دم). تأكد من عكس الأنبوب (ق) عدة مرات لضمان كفاءة مضادات التخثر في الدم.
    ملاحظة: حجم الموصى بها من الدم لالتدفق الخلوي لاحق وتحليل البقعة الغربية هو 5-15 مل. من أجل منع تدهور MV والخسارة، ويجب التعامل مع عينات الدم <30 دقيقة بعد انسحاب الدم.
  2. تحضير عينات البلازما بواسطة الطرد المركزي العينات لمدة 15 دقيقة في 1200 x ج فيدرجة حرارة الغرفة (RT).
  3. تطبيق عامل تصفية صمام من أجل المساعدة في فصل البلازما (= الطبقة العليا) من خلايا الدم (= الطبقة السفلى) المتبقية.
  4. نقل البلازما في أنبوب 15 مل.
  5. أجهزة الطرد المركزي لمدة 15 دقيقة في 1500 x ج، RT لتكوير أكبر الحطام الخلية وإزالة الصفائح الدموية المتبقية.
  6. نقل طاف في أنبوب 15 مل، والشروع مباشرة مع العزلة أو تخزين عينات MV لمدة تصل إلى 6 أشهر عند -20 درجة مئوية.
    ملاحظة: يمكن أيضا بروتوكول المعروضة استخدامها لعزل MVS (وExos) من supernatants ثقافة الخلية. من أجل القيام بذلك، وزراعة الخلايا في 60-80٪ confluency ل24 - 48 ساعة في مستنبت تستكمل مع المنضب حويصلة FCS، ثم جمع طاف. أجهزة الطرد المركزي لمدة 5 دقائق في 750 x ج، 4 درجة مئوية إلى أن تستنفد خلايا العائمة المتبقية، وملء طاف في جديد 15 مل أنبوب وأجهزة الطرد المركزي مرة أخرى لمدة 5 دقائق في 1500 x ج، 4 درجات مئوية لتكوير أكبر الحطام الخلية. ويمكن بعد ذلك طاف استخدامها لعزل MVSكما هو موضح في الخطوة 2،1-2،16.

2. عزل MVS

  1. نقل عينة البلازما في أنبوب الطرد المركزي مناسبة. إذا لزم الأمر، تملأ أنبوب مع برنامج تلفزيوني من أجل تخفيف العينة ومنع انهيار أنابيب رقيقة الجدران أثناء إجراء الطرد المركزي.
  2. الطرد المركزي لمدة 35 دقيقة في 14000 x ج، 4 درجات مئوية.
  3. طاف صب، والحفاظ على أنابيب تحولت رأسا على عقب وضعت على منشفة ورقية. الانتظار 3-5 دقائق حتى تم غارقة جميع طاف المتبقية في منشفة، وبالتالي إزالتها من العينة.
  4. resuspend الكرية MV في 1000 ميكرولتر في برنامج تلفزيوني، ونقل إلى أنبوب 1.5 مل وأجهزة الطرد المركزي لمدة 35 دقيقة في 14000 x ج، 4 درجات مئوية في جهاز للطرد المركزي الطاولة.
  5. نضح طاف.
  6. resuspend الكرية MV في 50-500 ميكرولتر في برنامج تلفزيوني، وهذا يتوقف على حجم الكرية. بدلا من ذلك، ليز MVS مباشرة، على سبيل المثال، في المخزن المعهد الملكي (150 ملي مول كلوريد الصوديوم / 0.1٪ SDS / 0.5٪ نا deoxycholate / 1٪ تريتون X-100/50 ملي تريس، ودرجة الحموضة 7.2)لتحليل البقعة الغربية لاحقا. متجر MVS في -20 درجة مئوية. وسوف يظل مستقرا لعدة أشهر، ولكن تجنب تكرار تجميد أذاب دورات.
  7. اختياري: تحديد تركيز البروتين MV مع فحص البروتين (على سبيل المثال، برادفورد أو طريقة لوري) من أجل تقييم غلة MV أو جرعة MVS لتجارب لاحقة.
  8. إذا Exos إضافية هي أن تكون معزولة من عينات البلازما، صب طاف من الخطوة 2.3 في أنبوب تنبيذ فائق وأجهزة الطرد المركزي لمدة 2 ساعة عند 110000 x ج، 4 درجات مئوية. صب وطاف كما هو موضح في الخطوة 2.3، و resuspend إكسو بيليه في 1000 ميكرولتر برنامج تلفزيوني ونقل إلى أقسام صغيرة (1.5 مل) أنابيب تنبيذ فائق.
    1. نابذة لمدة 2 ساعة عند 110000 x ج، 4 درجات مئوية، نضح طاف و resuspend إكسو بيليه في 50-75 ميكرولتر برنامج تلفزيوني أو عازلة RIPA.

3. توصيف MVS بواسطة التدفق الخلوي

  1. نقل 15 ميكرولتر PBS + 1٪ المنضب حويصلة مصل العجل الجنين (FCS) في أنبوب التدفق الخلوي.
    ملاحظة: يتم إعداد المنضب الحويصلة FCS بواسطة الطرد المركزي المعطل الحرارة (30 دقيقة عند 56 درجة مئوية) FCS لمدة 18 ساعة في 110000 x ج والترشيح طاف من خلال مرشح 0.2 ميكرومتر كما هو موضح سابقا (24).
  2. إضافة 5 ميكروغرام (في حالة العائدات المنخفضة 3 ميكروغرام تنطبق أيضا) من MVS في برنامج تلفزيوني.
  3. احتضان العينات لمدة 30 دقيقة في RT من أجل حجب المواقع ملزمة غير محددة على سطح MV وبالتالي الحد من تلوين الخلفية.
  4. إضافة الأضداد fluorescently المسمى ضد المصلحة البروتين من. عاير كمية من الأجسام المضادة المستخدمة في تلوين قبل استخدامها من أجل تحديد تركيز الأمثل وضمان انخفاض التموينية الإشارة إلى الضوضاء. تأكد من أن تشمل أيضا أنبوب واحد مع MVS غير ملوثين كما المراقبة السلبية وأنبوب واحد من MVS ملطخة الأجسام المضادة مطابقة isotype السيطرة في نفس التركيز (على سبيل المثال، إذا تم استخدام 1 ميكروغرام من الأجسام المضادة، أيضا استخدام 1 ميكروغرام من لisotype السيطرةtibody) لتحديد تلوين الخلفية.
    ملاحظة: من الممكن أيضا لأداء تدفق متعدد الألوان الخلوي بإضافة الأجسام المضادة متعددة بالإضافة إلى fluorochromes مختلفة.
  5. احتضان لمدة 20 دقيقة في RT في الظلام.
  6. إضافة 250 ميكرولتر برنامج تلفزيوني والمضي قدما في قياس العينة باستخدام قياس التدفق الخلوي.
    1. في حالة أن العينات لا يمكن أن يقاس على الفور، إضافة 150 ميكرولتر برنامج تلفزيوني و 50 ميكرولتر بارافورمالدهيد 4٪ (PFA) لإصلاح العينات وتخزينها في 4 درجات مئوية. تنبيه: PFA سامة. استخدام القفازات ومعدات الوقاية الشخصية المناسبة.
  7. تخفيض عتبة قياس التدفق الخلوي إلى أدنى قيمة ممكنة والبحث عن السكان MV باستخدام مبعثر إلى الأمام (FSC) مقابل الجانب مبعثر (SSC) مؤامرة في مقياس لوغاريتمي. بوابة على السكان MV وتقييم إشارة الفلورسنت في الرسم البياني المقابل.

4. توصيف MVS بواسطة الغربية التنشيف

  1. resuspend الكرية MV مباشرة فيمنطقة عازلة تحلل مناسب (على سبيل المثال، المعهد الملكي عازلة).
    1. في حال تم بالفعل معلق بيليه MV في برنامج تلفزيوني، وتخفف من 1: 1 على الأقل في منطقة عازلة تحلل مناسب (على سبيل المثال، عازلة RIPA).
  2. تحديد تركيز البروتين من العينة MV، على سبيل المثال، عن طريق لوري الفحص.
  3. إعداد 10-20 ميكروغرام من MVS في 22.5 عازلة ميكرولتر المعهد الملكي. ثم يضاف 7.5 ميكرولتر 4X Laemmli العازلة تحميل والحرارة لمدة 5 دقائق في درجة حرارة 95 درجة مئوية.
  4. عينات الحمل على هلام بولي أكريلاميد وأداء الكهربائي وimmunoblotting وفقا لبروتوكولات موحدة.
  5. بعد نقل البروتينات على الغشاء، إجراء تلطيخ الشقائقية كما تحكم التحميل وفقا لبروتوكولات موحدة.
  6. غشاء يزيل اللون في TBST لمدة 5 دقائق على RT.
  7. غشاء كتلة لمدة 30 دقيقة حتى 1 ساعة عند RT في 5٪ BSA في TBST.
  8. احتضان الغشاء مع الأجسام المضادة الأولية في 4 درجات مئوية خلال الليل أو لمدة 2 ساعة على RT.
  9. يغسل الغشاء مع TBST 3 × 5 دقائق.
  10. احتضان الغشاء مع الأجسام المضادة الثانوية بالإضافة HRP-في التخفيف من 1: 10000 في 5٪ BSA. ملاحظة: في حالة الإشارات خلفية عالية، واستخدام مسحوق الحليب بدلا من جيش صرب البوسنة.
  11. يغسل الغشاء مع TBST 3X 5 دقائق.
  12. تطوير الغشاء مع كشف كاشف أطلق بيت التمويل الخليجي والكشف عن إشارات على الأفلام التوهج أو نظام التوهج التصوير.
    ملاحظة: من أجل التمييز MVS من Exos، والبروتينات مثل تويولين، actinin-4 أو mitofilin يمكن استخدامها والتي ينبغي أساسا أن تكون موجودة على MVS 16،25. الانتباه إلى أن الأجسام المضادة الأكثر tetraspanin (على سبيل المثال، CD9، CD81)، وتستخدم كعلامات لExos، لا تعمل في ظل ظروف الحد، وبالتالي يجب أن يكون مستعدا في المخزن غير الحد تحميل يليه التسخين لمدة 10 دقيقة عند 70 درجة مئوية.

النتائج

من أجل قياس العائد من MVS التي يمكن أن تكون معزولة بعد بروتوكول وصفها، وحساب كمية MVS المعزولة من عينات الدم من 10 جهات مانحة. تراوح العائد MV، التي قيمت في البروتين فحص لوري، من 10 إلى 30 ميكروغرام بمتوسط 19.2 ميكروغرام MVS لكل مليلتر دم (الجدول 1). تراوح تركيز الجسيمات التي يحددها التحليل تتبع جسيمات متناهية الصغر (NTA) من 1.66 × 10 9 حتي 2،36 × 10 10 بمتوسط قدره 5.9 × 10 9 الجسيمات في عينة البلازما مل (الجدول 2). مزيد من توصيف MVS بواسطة المجهر الإلكتروني النافذ كشفت عن وجود سكان من الحويصلات التي يبلغ قطرها> 100 نانومتر التي تحيط بها طبقة ثنائية الدهون ولا تحتوي على أي عضيات الخلية (الشكل 1A). أكدت الهيئة الوطنية للمواصلات أن حجم MVS معزولة تراوحت من 100 إلى 600 نانومتر (الشكل 1B) ومتوسط حجم MV كان 201نانومتر (الشكل 1C). تلطيخ لMV وإكسو علامات نموذجية عن طريق ويسترن التنشيف أثبتت أن MVS معزولة كانت ايجابية للتويولين وأظهر فقط تعبير بسيط من CD9 وCD81، في حين كانت Exos السلبية لتويولين والتخصيب في CD9 وCD81 (الشكل 2).

تحليل MVS معزولة من قبل التدفق الخلوي (الشكل 3A) كشفت عن وجود السكان حويصلة المحددة التي يمكن أن بوابات باستخدام نفس المعايير التي تستخدم عادة لMVS معزولة عن supernatants ثقافة الخلية والذي كان مختلفا بشكل واضح من إشارة الخلفية التي حصل عليها قياس من برنامج تلفزيوني + 1٪ الحويصلات المنضب FCS دون إضافة MVS (الشكل 3B). من أجل تحليل السكان MV مختلفة موجودة في الدم، وكانت ملطخة MVS مع علامات الموضوعة لمختلف مجموعات خلايا الدم، على سبيل المثال، CD62P لMVS المشتقة من الصفائح الدموية، CD45 لMVS المستمدة من الكريات البيض، CD235a لالدم الحمراء MVS وCD62E خلية مستمدة من أجل MVS المستمدة من الخلايا البطانية (الشكل 4). وأظهر هذا التوصيف أن نسبة القطعان MV اختلفت بين عينات الدم المانحة التحقيق، في حين بدا أن غالبية MVS أن أبكاها الصفائح الدموية في جميع العينات.

figure-results-2190
الشكل 1: حجم توزيع MVS المعزولة من الدم المحيطي. وتصور A، MVS المعزولة بواسطة المجهر الإلكتروني النافذ. B، تحليل تتبع التمثيلية جسيمات متناهية الصغر (NTA) من MVS توضح توزيع حجم الحويصلات. وقد تم قياس C، ومتوسط حجم MV من 10 الاستعدادات مستقلة NTA (يعني). الرجاء انقر هنا لمشاهدة النسخة arger من هذا الرقم.

figure-results-2887
الشكل 2: توصيف MVS معزولة عن طريق ويسترن التنشيف. وقد تصور بروتين تعبير التفاضلي على MVS معزولة وExos من اثنين من المانحين عن طريق ويسترن التنشيف. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-3412
الشكل 3: تحليل MVS بواسطة التدفق الخلوي. وتصور A، MVS لأول مرة في الأمام (FSC) مقابل sidescatter (SSC) مؤامرات لبوابة على السكان MV منها. وفي وقت لاحق، وتتميز هذه MVS للمستضد من الاهتمام من قبل باستخدام الأجسام المضادة fluorescently المسمى موجهة ضد مستضد. ب، نموذجي FSC مقابل المؤامرات التعاون بين بلدان الجنوب لMVS معزولة من بلازما اثنين من المانحين. ومقارنة، وتظهر قطعة نموذجية لورم MVS المشتقة من خلية من خلايا سرطان الرئة A549 معزولة من طاف ثقافة الخلية وكذلك السيطرة السلبية فقط باستخدام برنامج تلفزيوني + 1٪ حويصلة المنضب FCS دون MVS على اليمين. الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

figure-results-4419
الشكل 4: توصيف MVS المعزولة بواسطة التدفق الخلوي. وتميزت MVS من ثلاث جهات مانحة للتعبير عن علامات خلايا الدم تأسيس (أحمر) من خلال التدفق الخلوي. تظهر عناصر التحكم في نمط إسوي منها في الرمادي.http://ecsource.jove.com/files/ftp_upload/55057/55057fig4large.jpg "الهدف =" _ فارغة "> الرجاء انقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

عينة MVS / مل دم [ميكروغرام]
# 1 29.4
# 2 10.3
# 3 15.2
# 4 31.1
# 5 18.8
# 6 22.7
# 7 19.1
# 8 18.7
# 9 15.0
# 10 11.9

الجدول 1: MV إنتاج البروتين من عينات الدم الطرفية. يظهر هو مقدار MVS لكل مليلتر الدم المحيطي التي تم استخلاصها من 10 جهات مانحة. وتم قياس كمية الغلة MV بواسطة لوري الفحص.

عينة MVS / مل بلازما [عدد الجسيمات]
# 1 6.42E + 09
# 2 2.36E + 10
# 3 1.88E + 09
# 4 6.51E + 09
# 5 3.48E + 09
# 6 4.57E + 09
# 7 2.09E + 09
# 8 1.66E + 09
# 9 2.54E + 09
# 10 6.20E + 09

الجدول 2: MV الجسيمات العائد من عينات الدم الطرفية. تم عزل MV من عينات البلازما و10 المانحين وتعول الجسيمات التي يحددها التحليل تتبع جسيمات متناهية الصغر. أظهرت هو القيمة المتوسطة من ثلاثة قياسات مستقلة.

Discussion

وقد أثبتت الدراسات الحديثة في المركبات الكهربائية في الدم الذي تكوين EV وتعول تتغير خلال ظهور العديد من الأمراض. ولذلك، فإن تحليل وتوصيف مزيد من هذه المركبات الكهربائية ذات فائدة عالية لمواصلة تقييم استخدامها المحتمل والمؤشرات الحيوية المرض التشخيص والتشخيص أو لتقييم الاستجابات العلاج. بروتوكول نقدم هنا يسمح للعزلة الحويصلات التي يبلغ قطرها يصل إلى 600 نانومتر والتي لا تحتوي على أي عضيات الخلية. هذه الملاحظات تتفق مع التعريف الحالي للMVS وشاملة وجود الهيئات أفكارك 2. باستخدام الغربية التنشيف، كنا قادرين على إثبات أن MVS معزولة تظهر تعبير عال من تويولين، في حين أن tetraspanins CD9 وCD81 التي غالبا ما تستخدم كعلامات إكسو وأعرب إلا قليلا. وهذا يؤكد أن MVS تختلف من Exos ويناسب مؤخرا توصيف معمقة ومقارنة كل من السكان EV من البروتينات 25.

محتوى "> وخلال الحصول على عينات الدم، فإنه أمر بالغ الأهمية للحفاظ على الوقت بين بزل الوريد وإعداد البلازما قصيرة قدر الإمكان من أجل منع تدهور MV. وعلاوة على ذلك، يمكن التخزين لفترات طويلة من عينات الدم يؤدي إلى تنشيط خلايا الدم يسبب تعزيز MV وذرف وموت الخلايا المبرمج الذي يؤدي إلى الإفراج عن الهيئات أفكارك في نهاية المطاف. هناك اعتبار آخر مهم لMV العزلة هو لمنع التلوث من الاستعدادات MV مع بروتينات البلازما أو Exos أصغر. ولذلك، من المهم جدا لإزالة أكبر قدر من طاف وقت ممكن بعد الغزل أسفل وMVS في 14000 ز س منذ بيليه هو عادة مرئية وتعلق بإحكام على جدار الأنبوب، طاف يمكن إزالتها بسهولة مع طرف ماصة. وعلى النقيض من Exos التي تميل إلى تشكيل المجاميع أثناء إعداد بالسرعة العالية تنبيذ فائق و في كثير من الأحيان من الصعب ل resuspend، لا تحدث هذه المشكلة مع MVS.

أظهرت دراستنا أنه possiبلي لتوصيف القطعان MV الموجودة في الدم عن طريق التدفق الخلوي. على الرغم من أن الحد الكشف عن معظم أجهزة قياس التدفق الخلوي حوالي 200-300 نانومتر، تم قياس MVS بتكاثر في المانحة وكذلك عينات ثقافة الخلية مع نفس المعلمات من التحليل والبوابات التي يسمح بوضوح تميزهم من الإشارات الخلفية. فمن المهم للتحقق من قبل القياسات أن برنامج تلفزيوني المستخدمة في تحليلات لا يحتوي على أي جزيئات الملوثة التي يمكن أن تسبب خلفية عالية خلال التدفق الخلوي (الشكل 3). على الرغم من أن بعض MVS أصغر قد لا يتم القبض في نهج تدفق cytometric، اكتشفنا MVS من جميع السكان خلايا الدم الرئيسي (على سبيل المثال، الصفائح الدموية وخلايا الدم الحمراء، كريات الدم البيضاء، والخلايا البطانية). في تحليلاتنا استخدمنا علامات قياسية لخلايا الدم المختلفة التي تم العثور عليها سابقا على MVS 26-29. وتجدر الإشارة إلى أنه من أجل الحصول على أفضل النتائج الممكنة عن طريق التدفق الخلوي، رانه يرقى، وينبغي معاير تركيز كل الأجسام المضادة على عينة MV معربا عن مستضد من الفائدة. إذا يجب أن تبين القطعان MV محددة في الدم مع ارتفاع خصوصية، فمن الممكن أن تؤدي تلطيخ مزدوج ضد اثنين من مستضدات مختلفة موجودة على MVS منها والنظر فقط عن MVS إيجابي مزدوج لالتحليلات اللاحقة 23. حاليا، هناك جهود لتحديد نطاق قياسي من القطعان MV في الدم من الأشخاص الأصحاء 23،30. وقد أظهرت هذه الدراسات بالفعل أن MVS المشتقة من الصفائح الدموية تشكل أكبر عدد من MVS في الدم والتي هي في المراسلات مع ملاحظاتنا.

ميزة واحدة من التدفق الخلوي لتوصيف عينات MV هي أن هذا الأسلوب بالفعل راسخة لأغراض التشخيص في معظم المراكز الطبية التي من شأنها أن تسمح للاستفادة ممكنة من MVS والمؤشرات الحيوية في التشخيص السريري اليومية. الدراسات السابقة على المركبات الكهربائية في الدم الذي يكون في الغالب التركيزإد على Exos أصغر، والاعتماد على أي إجراءات الفرز محددة لتحليل انتقائي المطلوب السكان المستهدفين إكسو 31،32 أو تتطلب (2 أيام) عملية عزل تستغرق وقتا طويلا مع اقتران Exos لاللاتكس الخرز السابقة للتحليل 18. وتشير ملاحظاتنا غير منشورة الخاصة أن تحليل تدفق cytometric من MVS من الاستعدادات الدم كلها حتى يسمح للكشف عن MVS مثل MVS المستمدة من الورم دون أي عمليات الاختيار هذه.

معا، وبروتوكول المعروضة هنا يسمح للعزلة سريعة من MVS من عينات الدم الطرفية مع معدات المختبرات القياسية والتوصيف لاحقا باستخدام التدفق الخلوي والتنشيف الغربية. العملية برمتها لا يمكن أن يؤديها في حوالي 2 ساعة مما يسهل الدراسات المستقبلية على ملامح MV في الدم المرضى المطلوبة لتقييم إمكانات MVS كما المؤشرات الحيوية المرض.

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

The authors acknowledge Meike Schaffrinski for excellent technical assistance. We would like to thank the following people for their help in the collection of peripheral blood samples (all from University Medical Center Göttingen): Henrietta Vida (Dept. of Transfusion Medicine), Kia Homayounfar, Lena-Christin Conradi (Dept. of General, Visceral and Pediatric Surgery), Leila Siam, Bawarjan Schatlo (Dept. of Neurosurgery), Hendrik A. Wolff, Martin Canis (Dept. of Otorhinolaryngology, Head and Neck Surgery) as well as all employees of the interdisciplinary short-term oncology. We acknowledge Dirk Wenzel (Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, Göttingen) for his help with the electron microscopy of MVs.

The study was funded by the German Ministry of Education and Research (BMBF) project MetastaSys (grant no. 0316173) as well as the German Cancer Aid (grant no. 109615).

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
butterfly needle (21 gauge)Hospira Deutschland GmbH490P29201
Bovine serum albumin Fraction VRoth8076.3For 10x TBS weigh 24.2 g Tris base and 80 g NaCl, ad 1 L H2O and adjust pH to 7.6
For 1x TBS-T mix 100 mL 10x TBS with 900 mL H2O and add 1 mL Tween-20
CD235a-PEBeckman CoulterA07792use 5 µl for staining
CD45-FITCBeckman Coulter7782use 5 µl for staining
CD62E-PEBiolegend336008use 0.8 µg for staining
CD62P-PEBiolegend304905use 0.1 µg for staining
CD81 antibodyBiolegend3495011:2,000 in 5% BSA in TBS-T; use non-reducing conditions for Western Blotting
CD9 antibodyImmunotools212700911:1,000 in 5% BSA in TBS-T; use non-reducing conditions for Western Blotting
Chemiluminescence imager ImageQuant LAS-4000Fujitsu Life Sciences
DC protein assay kit IIBio-Rad5000112
ECL detection reagentGE HealthcareRPN2232
EDTA vacutainers for blood collectionSarstedt01.1605.001
FACSCanto IIBD Biosciences
fetal calf serum (FCS)Invitrogen10091148heat-inactivated (30 min, 56 °C)
filter 0.22 µmSarstedt83.1826.001
HRP-coupled anti-mouse secondary antibodysanta cruzsc-2005use 1:10,000 in 5% milk powder in TBS-T
HRP-coupled anti-rabbit secondary antibodysanta cruzsc-2004use 1:10,000 in 5% milk powder in TBS-T
4x Laemmli loading buffer, Roti-Load 1RothK929.1
microfuge SIGMA 1-15KSigma Laborzentrifugen
milk powder (Blotting-Grade Blocker, nonfat dry milk)BioRad170-6404
multifuge 3 L-RHeraeus
NanoSight LM10NanoSight Ltd.
PBS, w/o Ca and MgPan biotechP04-36500
perfusor syringe 50 mLBraun8728844F
Ponceau-S staining solutionPanReac AppliChemA2935,0500
rotor Sw32.1 Ti for ultracentrifugation (6 x 17 mL)Beckman Coulter
rotor TLA-120.2 for ultracentrifugation (10 x 1.5 mL)Beckman Coulter
tubes for flow cytometry (5 mL, round-bottom)BD Biosciences352054
tubes for ultracentrifugation (15 mL)Beckman Coulter344061
tubes for ultracentrifugation (11* 34 mm)Beckman Coulter343778
Tubulin antibodyMillipore05-8291:5,000 in 5%BSA in TBST
ultracentrifuge Optima L-80 XPBeckman Coulter
ultracentrifuge TL-100Beckman Coulter
valve filter Seraplas V15Sarstedt53,428

References

  1. Raposo, G., Stoorvogel, W. Extracellular vesicles: Exosomes, microvesicles, and friends. J Cell Biol. 200 (4), 373-383 (2013).
  2. Yáñez-Mó, M., et al. Biological properties of extracellular vesicles and their physiological functions. J Extracell Vesicles. 4 (0), (2015).
  3. Guescini, M., Genedani, S., Stocchi, V., Agnati, L. F. Astrocytes and Glioblastoma cells release exosomes carrying mtDNA. J Neural Transm (Vienna). 117 (1), 1-4 (2010).
  4. Balaj, L., et al. Tumour microvesicles contain retrotransposon elements and amplified oncogene sequences. Nat Commun. 2, 180(2011).
  5. Lee, T. H., et al. Oncogenic ras-driven cancer cell vesiculation leads to emission of double-stranded DNA capable of interacting with target cells. Biochem Biophys Res Commun. 451 (2), 295-301 (2014).
  6. Chi, K. R. The tumour trail left in blood. Nature. 532 (7598), 269-271 (2016).
  7. Pisitkun, T., Shen, R. -F., Knepper, M. A. Identification and proteomic profiling of exosomes in human urine. Proc Natl Acad Sci USA. 101 (36), 13368-13373 (2004).
  8. Harrington, M. G., et al. The morphology and biochemistry of nanostructures provide evidence for synthesis and signaling functions in human cerebrospinal fluid. Cerebrospinal Fluid Res. 6, 10(2009).
  9. Admyre, C., et al. Exosomes with Immune Modulatory Features Are Present in Human Breast Milk. J Immunol. 179 (3), 1969-1978 (2007).
  10. Caby, M. -P., Lankar, D., Vincendeau-Scherrer, C., Raposo, G., Bonnerot, C. Exosomal-like vesicles are present in human blood plasma. Int Immunol. 17 (7), 879-887 (2005).
  11. Nieuwland, R., et al. Cellular origin and procoagulant properties of microparticles in meningococcal sepsis. Blood. 95 (3), 930-935 (2000).
  12. Mfonkeu, J. B. P., et al. Elevated Cell-Specific Microparticles Are a Biological Marker for Cerebral Dysfunctions in Human Severe Malaria. PLoS One. 5 (10), e13415(2010).
  13. Parker, B., et al. Suppression of inflammation reduces endothelial microparticles in active systemic lupus erythematosus. Ann Rheum Dis. 73 (6), 1144-1150 (2014).
  14. Nozaki, T., et al. Prognostic value of endothelial microparticles in patients with heart failure. Eur J Heart Fail. 12 (11), 1223-1228 (2010).
  15. Galindo-Hernandez, O., et al. Elevated concentration of microvesicles isolated from peripheral blood in breast cancer patients. Arch Med Res. 44 (3), 208-214 (2013).
  16. Menck, K., et al. Tumor-derived microvesicles mediate human breast cancer invasion through differentially glycosylated EMMPRIN. J Mol Cell Biol. 7 (2), 143-153 (2015).
  17. Moon, P. -G., et al. Identification of Developmental Endothelial Locus-1 on Circulating Extracellular Vesicles as a Novel Biomarker for Early Breast Cancer Detection. Clin Cancer Res. 22 (7), 1757-1766 (2016).
  18. Melo, S. A., et al. Glypican-1 identifies cancer exosomes and detects early pancreatic cancer. Nature. 523 (7559), 177-182 (2015).
  19. Kahlert, C., et al. Identification of Double-stranded Genomic DNA Spanning All Chromosomes with Mutated KRAS and p53 DNA in the Serum Exosomes of Patients with Pancreatic Cancer. J Biol Chem. 289 (7), 3869-3875 (2014).
  20. Shao, H., et al. Protein typing of circulating microvesicles allows real-time monitoring of glioblastoma therapy. Nat Med. 18 (12), 1835-1840 (2012).
  21. Lässer, C., Eldh, M., Lötvall, J. Isolation and Characterization of RNA-Containing Exosomes. J Vis Exp. (59), (2012).
  22. Witwer, K. W., et al. Standardization of sample collection, isolation and analysis methods in extracellular vesicle research. J Extracell Vesicles. 2 (0), (2013).
  23. Gustafson, C. M., Shepherd, A. J., Miller, V. M., Jayachandran, M. Age- and sex-specific differences in blood-borne microvesicles from apparently healthy humans. Biol Sex Differ. 6, (2015).
  24. Shelke, G. V., Lässer, C., Gho, Y. S., Lötvall, J. Importance of exosome depletion protocols to eliminate functional and RNA-containing extracellular vesicles from fetal bovine serum. J Extracell Vesicles. 3 (0), (2014).
  25. Kowal, J., et al. Proteomic comparison defines novel markers to characterize heterogeneous populations of extracellular vesicle subtypes. Proc Natl Acad Sci USA. 113 (8), E968-E977 (2016).
  26. Dignat-George, F., Boulanger, C. M. The Many Faces of Endothelial Microparticles. Arterioscler Thromb Vasc Biol. 31 (1), 27-33 (2011).
  27. Esser, M. T., et al. Differential Incorporation of CD45, CD80 (B7-1), CD86 (B7-2), and Major Histocompatibility Complex Class I and II Molecules into Human Immunodeficiency Virus Type 1 Virions and Microvesicles: Implications for Viral Pathogenesis and Immune Regulation. J Virol. 75 (13), 6173-6182 (2001).
  28. Canellini, G., et al. Red blood cell microparticles and blood group antigens: an analysis by flow cytometry. Blood Transfus. 10 (2), s39-s45 (2012).
  29. Scholz, T., Temmler, U., Krause, S., Heptinstall, S., Lösche, W. Transfer of tissue factor from platelets to monocytes: role of platelet-derived microvesicles and CD62P. Thromb Haemost. 88 (6), 1033-1038 (2002).
  30. Berckmans, R. J., et al. Cell-derived microparticles circulate in healthy humans and support low grade thrombin generation. Thromb Haemost. 85 (4), 639-646 (2001).
  31. Rupp, A. -K., et al. Loss of EpCAM expression in breast cancer derived serum exosomes: role of proteolytic cleavage. Gynecol Oncol. 122 (2), 437-446 (2011).
  32. Taylor, D. D., Gercel-Taylor, C. MicroRNA signatures of tumor-derived exosomes as diagnostic biomarkers of ovarian cancer. Gynecol Oncol. 110 (1), 13-21 (2008).

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

119 microvesicles

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Contact Us

Recommend to library

JoVE NEWSLETTERS

Research

Education

Authors

Librarians

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved