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Method Article
Este protocolo descreve um método para o isolamento de vesículas extracelulares urinárias, uEVs, de doadores humanos saudáveis e sua caracterização fenotípica pela expressão de marcadores de tamanho e superfície usando citometria de fluxo.
As vesículas extracelulares, EVs, são um complexo heterogêneo de membranas lipídicas, secretadas por qualquer tipo de célula, em qualquer fluido, como a urina. Os EVs podem ser de diferentes tamanhos, variando de 40-100 nm de diâmetro, como em exossomos, a 100-1000 nm em microvesículas. Eles também podem conter diferentes moléculas que podem ser usadas como biomarcadores para o prognóstico e diagnóstico de muitas doenças. Muitas técnicas foram desenvolvidas para caracterizar essas vesículas. Uma delas é a citometria de fluxo. No entanto, não há relatórios existentes para mostrar como quantificar a concentração de EVs e diferenciá-los por tamanho, juntamente com a detecção de biomarcadores. Este trabalho tem como objetivo descrever um procedimento para o isolamento, quantificação e fenotipificação de vesículas extracelulares urinárias, uEVs, utilizando um citômetro convencional para a análise sem qualquer modificação em sua configuração. As limitações do método incluem a coloração de no máximo quatro biomarcadores diferentes por amostra. O método também é limitado pela quantidade de EVs disponíveis na amostra. Apesar dessas limitações, com este protocolo e sua posterior análise, podemos obter mais informações sobre o enriquecimento dos marcadores EVs e a abundância dessas vesículas presentes em amostras de urina, em doenças envolvendo danos renais e cerebrais.
Nos mamíferos, o sangue é filtrado passando pelos rins 250 a 300 vezes; Durante esse período, a urina é formada. A produção desse biofluido é o resultado de uma série de processos, incluindo filtração glomerular, reabsorção tubular e secreção. Resíduos metabólicos e eletrólitos são os principais componentes da urina. Além disso, outros subprodutos, como peptídeos, proteínas funcionais e vesículas extracelulares (EVs), são excretados 1,2,3,4,5,6. Inicialmente, vesículas extracelulares urinárias (uEVs) foram identificadas em amostras de urina de pacientes que sofriam de distúrbios do equilíbrio hídrico. Esses pacientes apresentaram a presença de moléculas como a aquaporina-2 (AQP2), que foi então utilizada como biomarcador para essa doença7. Vários estudos subsequentes se concentraram na identificação da origem celular dos uEVs, descrevendo que essas estruturas podem ser secretadas por células renais (glomérulo, podócitos, etc.) e outros tipos de células de linhagens endoteliais ou leucocíticas. Além disso, o número e o enriquecimento molecular em uEVs podem se correlacionar com o status de muitas doenças e distúrbios 8,9,10,11,12,13,14.
Ao todo, os EVs compõem uma família altamente heterogênea de partículas envolvidas por bicamadas lipídicas e liberadas pelas células por meio de mecanismos passivos ou ativos em diferentes fluidos. Dependendo de sua origem, os EVs podem ser classificados como exossomos originados em endossomas ou microvesículas/micropartículas derivadas da membrana plasmática. No entanto, esse critério de classificação só pode ser aplicado quando a biogênese das partículas é observada diretamente. Portanto, outros critérios não triviais, incluindo origem física, bioquímica e celular, foram endossados por vários pesquisadores da área 15,16,17. Dependendo da natureza do isolado analisado, diferentes técnicas analíticas foram sugeridas para a caracterização das VEs. Por exemplo, com base no enriquecimento de EVs grandes (≥100 nm) ou pequenos (≤100 nm), sugere-se quantificação via citometria de fluxo ou rastreamento de nanopartículas, respectivamente18.
Atualmente, o uso de EVs como biomarcadores para muitas doenças tornou-se relevante, por isso a busca por diferentes fontes está sendo investigada. Uma das fontes mais promissoras é a urina, pois pode ser obtida de maneira fácil e não invasiva. Portanto, este protocolo descreve um procedimento para o isolamento de uEVs por centrifugação diferencial, processamento com anticorpos conjugados com fluorocromo e análise a jusante usando um citômetro convencional de 2 lasers/4 cores.
As amostras de urina humana foram obtidas de voluntários saudáveis que assinaram o consentimento informado do doador. Esses procedimentos também foram aprovados pelo Comitê de Ética em Pesquisa do Instituto Nacional de Ciencias Médicas y Nutrición Salvador Zubirán.
1. Isolamento de vesículas extracelulares urinárias
NOTA: O protocolo de isolamento de uEVs é modificado a partir da ref.19. A Figura 1 mostra a representação do protocolo para isolar uEVs.
Figura 1: Visão geral do isolamento de uEVs para análise de citometria de fluxo. Neste protocolo, primeiro centrifugue a primeira urina do dia para remover as células e detritos. Em seguida, centrifugue para remover as grandes vesículas com tratamento para remover a proteína THP e, finalmente, realize a ultracentrifugação para enriquecer e obter os uEVs com uma única lavagem. As etapas para manter as frações de urina para a validação do WB são marcadas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
2. Coloração de uEVs
NOTA: Antes da coloração e análise dos uEVs, é essencial realizar pelo menos uma metodologia recomendada pela MISEV201818 para verificar o isolamento adequado dos uEVs; aqui, a análise de Western blot é representada. A Figura 2 mostra um protocolo representativo para a coloração de uEVs.
Figura 2: Visão geral da coloração e captura de uEVs no citômetro. (A) Representação da coloração uEV. Para 500.000 uEVs, o anticorpo foi misturado e incubado a 4 ° C por 12 h. Em seguida, o CFSE foi adicionado e incubado a 37 ° C por 10 min. Os uEVs tinham o CFSE dentro e o anticorpo se ligará à superfície do antígeno. 400 μL de PBS frio foram usados para ressuspender e capturar 100 μL da amostra no citômetro de fluxo em baixa velocidade. (B) Estratégia de análise. O primeiro gráfico de pontos (SSC-H VS FL-X) mostra o controle negativo para uEVs, seguido pelo gráfico de pontos mostrando uEVs corando com CFSE e, finalmente, um histograma com a coloração de anticorpos de uEVs (linha preta), o controle negativo é mostrado na linha cinza. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Tubo 1. | Miçangas Megamix FSC | |
Tubo 2. | PBS | |
Tubo 3. | PBS com CFSE | |
Tubo 4. | PBS com todos os anticorpos do problema 1 | |
Tubo 5. | PBS com todos os anticorpos do problema 2 | |
Tubo 6. | Controle de autofluorescência | uEVs sem qualquer reagente, apenas em PBS. |
Tubo 7. | #uEVs | uEVs com CFSE |
Tubo 8. | Problema 1 | uEVs com CD37 FITC, CD53 PE, ADAM10 APC |
Tubo 9. | Problema 2 | uEVs com FITC CD9, TSPAN33 APC |
Tabela 1: Rotulagem de tubos. Exemplo mostrando como rotular os tubos. Os primeiros tubos são todos os controles necessários. Os tubos com os anticorpos-fluorocromos dependerão da coloração.
3. Aquisição de uEVs usando um citômetro convencional
NOTA: As instruções para o uso do citômetro de fluxo (consulte a Tabela de Materiais) são descritas aqui.
Figura 3: Gráficos de pontos de contas Megamix FSC. Os gráficos de pontos mostrados foram gerados usando o software do citômetro de fluxo; No citômetro de fluxo, a imagem será muito semelhante. (A) O primeiro gráfico de pontos gerado para selecionar as contas evitando o ruído de fundo. (SSC-H VS FL1-H). (B) O gráfico de pontos gerado pela seleção do portão anterior, mostrando os diferentes tamanhos das contas. (SSC-H VS FSC-H). Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
4. Análise dos dados com um software de citômetro de fluxo.
NOTA: As instruções para usar o software do citômetro de fluxo representado na tabela de materiais são descritas nesta seção. A Figura 4 mostra o espaço de trabalho com as etapas para criar os portões de tamanho.
Figura 4: Área de trabalho com todas as etapas para iniciar a análise dos dados. Todas as imagens foram geradas por serigrafia do espaço de trabalho. (A) Área de trabalho gerada com os dados de amostra adicionados (esquerda), gráfico de pontos gerado pela seleção do tubo 1, contas FSC, (direita). (B,C) mostram a modificação do eixo, para ter SSC-H e FSC-H. (D-F) mostra a personalização passo a passo de ambos os eixos. (G-I) mostram a seleção e geração dos diferentes tamanhos de contas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Figura 5: Espaço de trabalho para analisar os dados obtidos. Todas as imagens foram geradas pela serigrafia do espaço de trabalho. (A) Espaço de trabalho gerado com o portão de tamanho aplicado a todas as amostras. (B) Tubo de autofluorescência selecionado, gráfico de pontos mostrando a porta de tamanho e o histograma para um tamanho selecionado (0,1 μm), use este histograma para obter a porta positiva para cada fluorocromo e tamanho. (C) Espaço de trabalho gerado com as portas positivas para cada fluorocromo e tamanho. (D) Espaço de trabalho (esquerda) e Editor de layout (direita) gerados para as amostras. No Editor de Layout é mostrado o histograma para tubo de autofluorescência e tubo positivo para FL1-H, e como obter o painel de propriedades para modificá-los. (E) A imagem mostra como obter o valor médio de fluorescência de intensidade. (F) Histogramas gerados para três fluorocromos diferentes, mostrando todas as alterações que o software permite fazer com as informações estatísticas. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
5. Análise para obter o número de uEVs por amostra.
NOTA: A Figura 6 mostra o espaço de trabalho com as etapas para obter o número de uEVs por amostra.
Figura 6: Espaço de trabalho para analisar o tubo CFSE. Todas as imagens foram geradas por serigrafia do espaço de trabalho. (A) Área de trabalho gerada pela seleção de todos os tamanhos da região, total de uEVs (esquerda), gráfico de pontos mostrando a porta selecionada (direita). (B) Gráfico de pontos SSC-H VS FL1-H para a região negativa CFSE no tubo de autofluorescência. (C) Gráfico de pontos SSC-H VS FL1-H para CFSE no tubo de coloração. (D) Imagem da tabela obtida com as estatísticas da coloração CFSE, mostrando o número de uEVs na amostra. Clique aqui para ver uma versão maior desta figura.
Existem vários pontos de verificação através do protocolo e antes da coloração de uEVs. Portanto, é essencial verificar primeiro a quantidade de proteína presente no extrato de uEVs. Todos os grupos de pesquisa que trabalham com vesículas extracelulares quantificam a proteína, conforme indicado na etapa 2.1. A Figura 2 suplementar mostra uma placa representativa de 96 poços contendo a fração de uEVs nos poços 4E, 5E e 6E. Os poços 1A, 2A e 3A consistem em ...
Atualmente, o uso de vesículas extracelulares como biomarcadores para diversas doenças tem aumentado, principalmente para aquelas que podem ser isoladas de fontes não invasivas, como a urina5,21,22,23,24. Está comprovado que o isolamento de EVs é um recurso vital para conhecer o estado de um indivíduo saudável e o diagn...
Os autores declaram que a pesquisa foi conduzida na ausência de qualquer relação financeira ou comercial que pudesse ser interpretada como um potencial conflito de interesses.
Este trabalho foi apoiado por doações do CONACyT (A3-S-36875) e do Programa UNAM-DGAPA-PAPIIT (IN213020 e IA202318). NH-I foi apoiado pela bolsa 587790 do CONACyT.
Os autores querem agradecer a Leopoldo Flores-Romo†, Vianney Ortiz-Navarrete, Antony Boucard Jr e Diana Gómez-Martin por seus valiosos conselhos para a realização deste protocolo, e a todos os indivíduos saudáveis por suas amostras de urina.
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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