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Method Article
이 프로토콜은 유세포 분석을 사용하여 크기 및 표면 마커 발현에 의한 건강한 인간 기증자로부터 요로 세포외 소포체(uEV)를 분리하고 표현형 특성을 분석하는 방법을 설명합니다.
세포외 소포체(EV)는 소변과 같은 체액에서 모든 세포 유형에 의해 분비되는 지질막의 이질적인 복합체입니다. EV는 엑소좀과 같이 직경이 40-100nm에서 미세 소포의 100-1000nm에 이르기까지 다양한 크기일 수 있습니다. 그들은 또한 많은 질병의 예후 및 진단을 위한 바이오마커로 사용할 수 있는 다양한 분자를 포함할 수 있습니다. 이러한 소포를 특성화하기 위해 많은 기술이 개발되었습니다. 그 중 하나가 유세포 분석입니다. 그러나 바이오마커 검출과 함께 EV의 농도를 정량화하고 크기별로 구별하는 방법을 보여주는 기존 보고서는 없습니다. 이 작업은 구성을 수정하지 않고 분석을 위해 기존 세포분석기를 사용하여 요세포외 소포체(uEV)의 분리, 정량화 및 표현형화 절차를 설명하는 것을 목표로 합니다. 이 방법의 한계는 샘플당 최대 4개의 서로 다른 바이오마커를 염색하는 것입니다. 이 방법은 또한 샘플에서 사용할 수 있는 EV의 양에 의해 제한됩니다. 이러한 한계에도 불구하고 이 프로토콜과 후속 분석을 통해 신장 및 뇌 손상과 관련된 질병에서 EV 마커의 농축과 소변 샘플에 존재하는 이러한 소포의 풍부함에 대한 더 많은 정보를 얻을 수 있습니다.
포유류에서 혈액은 신장을 250-300 번 통과하여 여과됩니다. 이 기간 동안 소변이 형성됩니다. 이 생체 유체의 생산은 사구체 여과, 세뇨관 재흡수 및 분비를 포함한 일련의 과정의 결과입니다. 대사 노폐물과 전해질은 소변의 주요 구성 요소입니다. 또한 펩타이드, 기능성 단백질 및 세포외 소포체(EV)와 같은 다른 부산물은 1,2,3,4,5,6으로 배설됩니다. 초기에는 수분 균형 장애를 앓고 있는 환자의 소변 샘플에서 요로 세포외 소포체(uEV)가 확인되었습니다. 이 환자들은 아쿠아포린-2(AQP2)와 같은 분자의 존재를 보였으며, 이 분자는 이 질병의 바이오마커로 사용되었습니다7. 몇 가지 후속 연구는 uEV의 세포 기원을 확인하는 데 초점을 맞추었으며, 이러한 구조가 신장 세포(사구체, 포도사이트 등) 및 기타 세포 유형의 내피 또는 백혈구 계통에 의해 분비될 수 있다고 설명했습니다. 더욱이, uEV의 수와 분자 농축은 많은 질병 및 장애의 상태와 상관 관계가 있을 수 있습니다 8,9,10,11,12,13,14.
전체적으로 EV는 지질 이중층으로 둘러싸여 있고 수동 또는 능동 메커니즘을 통해 세포에 의해 다른 유체로 방출되는 매우 이질적인 입자 제품군을 구성합니다. EV는 기원에 따라 엔도솜 유래 엑소좀 또는 원형질막 유래 미세소포/미세입자로 분류할 수 있습니다. 그러나 이 분류 기준은 입자의 생물 발생이 직접 관찰되는 경우에만 적용될 수 있습니다. 따라서 물리적, 생화학적, 세포 기원을 포함한 다른 사소하지 않은 기준은 이 분야의 여러 연구자들에 의해 승인되었습니다 15,16,17. 분석된 분리물의 특성에 따라 EV 특성화를 위해 다양한 분석 기술이 제안되었습니다. 예를 들어, 대형(≥100nm) 또는 소형(≤100nm) EV의 농축을 기반으로 유세포 분석 또는 나노 입자 추적을 통한 정량화가 각각제안됩니다 18.
요즘에는 많은 질병에 대한 바이오마커로 EV를 사용하는 것이 중요해짐에 따라 다양한 출처에 대한 검색이 조사되고 있습니다. 가장 유망한 공급원 중 하나는 쉽고 비침습적인 방식으로 얻을 수 있는 소변입니다. 따라서 이 프로토콜은 차등 원심분리, 형광 색소 접합 항체를 사용한 처리 및 기존의 2-레이저/4-색 세포분석기를 사용한 다운스트림 분석을 통한 uEV의 분리 절차를 설명합니다.
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인간의 소변 샘플은 기증자 동의서에 서명한 건강한 지원자로부터 채취했습니다. 이러한 절차는 Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán Research Ethics Committee의 승인도 받았습니다.
1. 소변 세포외 소포체의 분리
참고: uEV의 절연 프로토콜은 ref.19에서 수정되었습니다. 그림 1 은 uEV를 격리하기 위한 프로토콜의 표현을 보여줍니다.
그림 1: 유세포 분석을 위한 uEVs 분리 개요. 이 프로토콜에서는 먼저 하루의 첫 번째 소변을 원심 분리하여 세포와 파편을 제거합니다. 그런 다음 THP 단백질을 제거하는 처리로 큰 소포를 제거하기 위해 원심분리기를 제거하고 마지막으로 초원심분리를 수행하여 한 번의 세척으로 uEV를 농축하고 얻습니다. WB 검증을 위해 소변 분율을 유지하는 단계가 표시되어 있습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
2. uEV의 염색
참고: uEV의 염색 및 분석하기 전에 uEV의 적절한 분리를 확인하기 위해MISEV2018 18 에서 권장하는 방법론을 하나 이상 수행하는 것이 중요합니다. 여기에서는 웨스턴 블롯 분석이 설명되어 있습니다. 그림 2 는 uEV 염색에 대한 대표적인 프로토콜을 보여줍니다.
그림 2: 세포분석기에서 uEVs 염색 및 캡처에 대한 개요. (A) uEV 염색의 표현. 500,000 uEVs의 경우, 항체를 혼합하여 4°C에서 12시간 동안 배양하였다. 그런 다음 CFSE를 첨가하고 37°C에서 10분 동안 배양했습니다. uEV는 내부에 CFSE를 가지고 있었고 항체는 항원 표면에 결합합니다. 400 μL의 차가운 PBS를 사용하여 유세포 분석기에서 100 μL의 시료를 느린 속도로 재현탁하고 캡처했습니다. (B) 분석 전략. 첫 번째 도트 플롯(SSC-H VS FL-X)은 uEV에 대한 음성 대조군을 나타내고, 그 다음은 CFSE로 염색된 uEV를 보여주는 점도표이며, 마지막으로 uEV의 항체 염색을 보여주는 히스토그램(검은색 선)은 음성 대조군이 회색선으로 표시됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
튜브 1. | 메가믹스 FSC 비즈 | |
튜브 2. | PBS (PBS) | |
튜브 3. | CFSE를 사용한 PBS | |
튜브 4. | 문제 1의 모든 항체를 가진 PBS | |
튜브 5. | 문제 2의 모든 항체를 가진 PBS | |
튜브 6. | 자가형광 제어 | 시약이 없는 uEV는 PBS에서만 가능합니다. |
튜브 7. | #uEVs | CFSE를 사용하는 uEV |
튜브 8. | 문제 1 | CD37 FITC, CD53 PE, ADAM10 APC를 갖춘 uEV |
튜브 9. | 문제 2 | CD9 FITC, TSPAN33 APC를 갖춘 uEV |
표 1: 튜브 라벨링. 튜브에 레이블을 지정하는 방법을 보여주는 예제. 첫 번째 튜브는 필요한 모든 컨트롤입니다. 항체-형광 색소가 있는 튜브는 염색에 따라 달라집니다.
3. 기존 cytometer를 사용한 uEV 획득
참고: 유세포 분석기 사용 지침( 재료 표 참조)이 여기에 설명되어 있습니다.
그림 3: Megamix FSC 비드 점도표. 표시된 점도표는 유세포 분석기 소프트웨어를 사용하여 생성되었습니다. 유세포 분석기에서 이미지는 매우 유사합니다. (A) 배경 소음을 피하는 비드를 선택하기 위해 생성된 첫 번째 점도표. (SSC-H 대 FL1-H). (B) 이전 게이트의 선택에 의해 생성된 도트 플롯으로, 비드의 다양한 크기를 보여줍니다. (SSC-H 대 FSC-H). 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
4. 유세포 분석기 소프트웨어를 사용한 데이터 분석.
참고: 재료 표에 표시된 유세포 분석기 소프트웨어 사용 지침은 이 섹션에 설명되어 있습니다. 그림 4 는 크기 게이트를 만드는 단계가 있는 작업 공간을 보여줍니다.
그림 4: 데이터 분석을 시작하기 위한 모든 단계가 있는 작업 공간. 모든 이미지는 작업 공간의 스크린 인쇄로 생성되었습니다. (A) 추가된 샘플 데이터로 생성된 작업 공간(왼쪽), 튜브 1, FSC 비드 선택으로 생성된 도트 플롯(오른쪽). (B,C)는 SSC-H 및 FSC-H를 갖도록 축의 변형을 보여줍니다. (D-F) 두 축의 단계별 사용자 정의를 보여줍니다. (G-I)는 다양한 비드 크기의 선택 및 생성을 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
그림 5: 얻은 데이터를 분석하기 위한 작업 공간. 모든 이미지는 작업 공간의 스크린 인쇄로 생성되었습니다. (A) 모든 샘플에 적용된 크기 게이트로 생성된 작업 공간. (B) 선택한 자가형광관, 크기 게이트를 보여주는 도트 플롯 및 선택한 크기(0.1μm)에 대한 히스토그램을 사용하여 각 형광 색소 및 크기에 대한 포지티브 게이트를 얻습니다. (C) 각 형광 색소 및 크기에 대한 포지티브 게이트로 생성된 작업 공간. 샘플에 대해 생성된 (D) 작업 공간(왼쪽)과 레이아웃 편집기(오른쪽). 레이아웃 편집기에는 FL1-H에 대한 자가형광관 및 포지티브 튜브에 대한 히스토그램과 이를 수정하기 위해 속성 패널을 가져오는 방법이 표시됩니다. (E) 이미지는 평균 강도 형광 값을 얻는 방법을 보여줍니다. (F) 세 가지 다른 형광 색소에 대해 생성된 히스토그램으로, 소프트웨어가 통계 정보로 수행할 수 있는 모든 변경 사항을 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
5. 샘플당 uEV 수를 얻기 위한 분석.
참고: 그림 6 은 샘플당 uEV 수를 구하는 단계가 있는 작업 공간을 보여줍니다.
그림 6: CFSE 튜브를 분석하기 위한 작업 공간. 모든 이미지는 작업 공간의 스크린 인쇄로 생성되었습니다. (A) 모든 크기, 영역, uEVs 총계(왼쪽), 선택한 게이트를 보여주는 도트 플롯(오른쪽)을 선택하여 생성된 작업 공간. (B) 자가형광관의 CFSE 음성 영역에 대한 도트 플롯 SSC-H 대 FL1-H. (C) 염색 튜브의 CFSE에 대한 도트 플롯 SSC-H 대 FL1-H. (D) CFSE 염색 통계와 함께 얻은 표의 이미지로, 샘플 내 uEV의 수를 보여줍니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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프로토콜을 통해, 그리고 uEV를 염색하기 전에 여러 체크포인트가 있습니다. 따라서 먼저 uEV 추출물에 존재하는 단백질의 양을 확인하는 것이 중요합니다. 세포외 소포체를 다루는 모든 연구 그룹은 2.1단계에서 설명한 것처럼 단백질을 정량화합니다. 보충 그림 2 는 웰 4E, 5E 및 6E에서 uEV 분획을 포함하는 대표적인 96 웰 플레이트를 보여줍니다. 웰 1A, 2A 및 3A는...
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요즘에는 여러 질병에 대한 바이오마커로 세포 외 소포체의 사용이 증가했으며, 특히 소변과 같은 비침습적 소스에서 분리할 수 있는 질병의 경우 5,21,22,23,24. uEV의 격리는 건강한 개인의 상태와 여러 질병을 앓고 있는 환자의 진단/예후를 아는 데 ?...
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저자는 잠재적인 이해 상충으로 해석될 수 있는 재정적 또는 상업적 관계가 없는 상태에서 연구가 수행되었다고 선언합니다.
이 작업은 CONACyT(A3-S-36875) 및 UNAM-DGAPA-PAPIIT 프로그램(IN213020 및 IA202318)의 보조금으로 지원되었습니다. NH-I는 CONACyT의 펠로우십 587790의 지원을 받았습니다.
저자는 이 프로토콜의 실현을 위해 귀중한 조언을 해준 Leopoldo Flores-Romo†, Vianney Ortiz-Navarrete, Antony Boucard Jr 및 Diana Gómez-Martin과 소변 샘플에 대해 모든 건강한 개인에게 감사를 표합니다.
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Name | Company | Catalog Number | Comments |
APC anti human CD156c (ADAM10) antibody | BioLegend | 352706 | Add 5 µL to the 20 µL of uEVs in PBS |
APC anti human TSPAN33 (BAAM) antibody | BioLegend | 395406 | Add 5 µL to the 20 µL of uEVs in PBS |
Avanti centrifuge with JA-25.5O fixed angle rotor | Beckamn Coulter | J-26S XPI | |
BD Accuri C6 Flow Cytometer | BD Biosciences | ||
β-mercaptoethanol | SIGMA-Aldrich | M3148 | |
Benchtop centrifuge with A-4-44 rotor | Eppendorf | 5804 | |
BLUEstain 2 protein ladder | GOLDBIO | P008 | |
CD9 (C-4) mouse monoclonal antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-13118 | |
CD63 (MX-49.129.5) mouse monoclonal antibody | Santa Cruz Biotechnology | sc-5275 | |
Cell Trace CFSE cell proliferation kit for flow cytometry | Thermo Scientific | C34554 | |
Chemidoc XRS+ system | BIORAD | 5837 | |
FITC anti human CD9 antibody | BioLegend | 312104 | Add 5 µL to the 20 µL of uEVs in PBS |
FITC anti human CD37 antibody | BioLegend | 356304 | Add 5 µL to the 20 µL of uEVs in PBS |
Fluorescent yellow particles | Spherotech | FP-0252-2 | |
Fluorescent yellow particles | Spherotech | FP-0552-2 | |
Fluorescent yellow particles | Spherotech | FP-1552-2 | |
FlowJo Software | Becton, Dickinson and Company | ||
Goat anti-mouse immunoglobulins/HRP | Dako | P0447 | |
Halt protease inhibitor cocktail | Thermo Scientific | 78429 | |
Immun-Blot PVDF membrane 0.22µm | BIORAD | 1620177 | |
Megamix-Plus FSC beads | COSMO BIO CO.LTD | 7802 | |
NuPAGE LDS sample buffer 4X | Thermo Scientific | NP0007 | |
Optima ultracentrifuge with rotor 90Ti fixed angle 355530 | Beckamn Coulter | XPN100 | |
Page Blue protein staining solution | Thermo Scientific | 24620 | |
PE anti human CD53 antibody | BioLegend | 325406 | Add 5 µL to the 20 µL of uEVs in PBS |
Pierce BCA Protein assay kit | Thermo Scientific | 23227 | |
Pierce RIPA buffer | Thermo Scientific | 89900 | |
Polycarbonate thick wall centrifuge tubes | Beckamn Coulter | 355630 | |
Spherotech 8-Peak validation beads (FL1-FL3) | BD Accuri | 653144 | |
Spherotech 6-Peak validation beads (FL4) | BD Accuri | 653145 | |
Sucrose | SIGMA-Aldrich | 59378 | |
Triethanolamine | SIGMA-Aldrich | 90279 |
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