Method Article
Bu karaciğerden doku ekstrasellüler (EVs) izole etmek için bir protokoldür. Protokol, kollajenaz perfüzyonunu içeren iki aşamalı bir süreci ve ardından karaciğer dokusu EVs'lerini izole etmek için diferansiyel ultrasantrifüji tanımlıyor.
Ekstrasellüler veziküller (EVs) birçok farklı hücre tiplerinden serbest bırakılabilir ve çoğunda, hepsi olmasa da, vücut sıvılarında saptanabilir. EV'ler, RNA veya protein gibi biyoaktif molekülleri bir hücreden diğerine kapatarak hücreden hücreye iletişime katılabilirler. EVs çoğu çalışmalar hücre kültürü modelleri veya evs vücut sıvıları izole yapılmıştır. Ev'lerin dokulardan izole edilmesine ve fizyolojik süreçlere olan katkılarının ve hastalıkta nasıl değiştirildiklerinin incelenmesine ilgi artmaktadır. Dokulardan yeterli verim ile EVs izolasyon u hücresel hasar olmadan doku bölünmesi ihtiyacı nedeniyle teknik olarak zordur. Bu yöntem, fare karaciğer dokusundan EVs izolasyonu için bir prosedür açıklar. Yöntem, situ kollajenaz sindirim ile başlayan iki aşamalı bir süreç ve ardından diferansiyel ultra santrifüj içerir. Kollajenaz kullanılarak doku perfüzyonu, elde edilen EVs'lerin veriminin artması nedeniyle karaciğer dokusunun mekanik olarak kesilmesi veya homojenleştirilmesi ne kadar avantaj sağlar. KaraciğerDEN EVs izole etmek için bu iki aşamalı sürecin kullanımı doku EVs çalışma için yararlı olacaktır.
Ekstrasellüler veziküller (EVs) vücutta hücrelerin birçok farklı türde serbest membran bağlı veziküller vardır. EVs RNA, DNA ve protein içeren moleküllerin bir kargo içerir. Bu kargonun bir hücreden diğerine evs tarafından aktarılması, dokular içindeki hücrelerin birbirleriyle iletişim kurduğu bir mekanizma olarak öne sürülecektir1. Normal sağlık ve hastalıklarda EVs kargo veya rolleri ile ilgili bilgilerin çoğunluğu kültür hücrelerinden elde edilen veya dolaşım veya diğer vücut sıvıları toplanan EVs çalışmaları elde edilmiştir2. Vivo onlarınfizyolojik rollerini anlamak için, sağlam bir yöntem EVs tüm popülasyonları yakalar ve hücresel hasar veyakontaminasyon3 önler doku EVs izolasyon için gereklidir. Burada açıklanan yöntemin genel amacı fare karaciğerlerinden doku EVs izole etmektir.
Karaciğerde çoğu hücre tipleri EVs üretmek için gösterilmiştir, ve EV tabanlı sinyal çalışma hepatik hastalıkların temel bilgi ve anlayış ilerliyor. Ancak, dokular içinde farklı hücre tiplerinden EVs kombine etkisi sadece kısmen anlaşılmaktadır. EVs'nin karaciğer dokularından izole edilmesi, EVs'in doku ortamındaki insitu katkılarını anlamak için gereklidir. Burada açıklanan yaklaşım doku bölünmesini artırmak ve hücre hasarını en aza indirmek için iki adımlı perfüzyon dayanmaktadır. Daha sonra, EVs ayrışmış karaciğer dokusundan izole edilir. Hepatositlerin izolasyonu için iki adımlı perfüzyon kullanan yaklaşımlar 1950'lerin başından beri kullanılmaktadır4. Hepatosit izolasyonu için bu yöntemler değiştirilmiş ve sürekli geliştirilmiş ve şimdi kültürlerde hepatosit izolasyoniçin standart yaklaşımlar, hücre süspansiyonlar, ve dokulardan5,6,7. İlk adımda, karaciğer kalsiyumiçermeyen tampon ile bir non-recirculating perfüzyon tabi tutulur, Hank dengeli tuz çözeltisi (HBSS). İkinci adımda, karaciğer desmosomal hücre-hücre kavşakları daha fazla ayrılması için ekstrasellüler matris çözmek için kollajenaz ile perfüzyon. Kollajenaz çözünme için en uygun tedavi süresi 7-10 dakikadır. Tedavinin daha kısa bir süre eksik çözünmeye neden olur ve karaciğerde hücre temasları korumak, daha uzun bir süre karaciğer hasarı veya portal ven bozulmasına neden olabilir ise. EVs sonra hücreleri ve hücresel enkaz kaldırmak için diferansiyel santrifüj kullanılarak izole edilir. Bu, daha fazla akış aşağı analizveya çalışma için kullanılabilecek yüksek verimlerde EV toplama ile sonuçlanır.
Hayvanlarla ilgili tüm çalışmalar Mayo Clinic Kurumsal Hayvan Bakım ve Kullanım Komitesi tarafından onaylanan bir protokole uygun olarak yapılmıştır.
1. Tezgah Hazırlama
2. Hayvan Hazırlığı
3. Kanülasyon ve Perfüzyon (0.5 saat)
4. EV Izolasyonu (5 saat)
5. İzolasyonların Kalite ve Veriminin Değerlendirilmesi
Bu izolasyonlar için gerekli olan cihaz standart laboratuvar ekipmanından oluşur ve bu da bunu nispeten basit ve uygun maliyetli bir yaklaşım haline getirir. İzolasyonlar on iki ila otuz haftalık erkek ve dişi Balb/c veya FVB farelerden yapılmıştır. Fareyi tutan tepsi, perfüzyon sırasında fazla sıvı toplayan sert duvarlı bir kabın içinde alüminyum folyo ile kaplıdır. HBSS veya kollajenaz içeren ortam içeren şişeler kullanılmaya hazır bir su banyosuna (40 °C) batırılır. İki steril 10 cm kültür yemekleri kullanılır. Biri PBS ile yüzey yıkama için, diğeri ise bağ dokusu bileşenlerinden hepatosit ayrılması için gereklidir.
Bu yöntemde, karaciğer inferior vena kava dan kanülasyon tercih portal ven yoluyla sürekli olmayan bir şekilde perfüzyon. Alternatif ve yaygın olarak kullanılan perfüzyon yaklaşımı, inferior vena kavasını tutarak ve drenaj için portal damarı keserek retrograd perfüzyon gerçekleştirmektir. Ancak, portal ven kanülasyonu erişmek kolaydır ve karaciğere kısa bir mesafe içerir, portal ven doğrudan karaciğer içine beslenir gibi8. Kanülasyon için bir ekleme noktasının seçimi optimal başarıiçin çok önemlidir (Şekil 2). Kanül mide ve pankreas damarlarının dalları geçmiş ama ilk portal dalı (sağ ve sol hepatik portal venler) ötesinde yerleştirilir. Portal ven içinde optimal ekleme konumu tespit edildikten sonra, kavisli çifenekler portal ven altında bir iplik yerleştirmek ve gevşek bir düğüm bağlamak için kullanılır. Kanül iğnesi, iğnenin düşmesini önlemek için stoper düğümü kullanılarak iplikle sabitlenir.
Şekil 3 karaciğer dokusu EVs izolasyon uğruyor diferansiyel santrifüj için genel işleme şeması özetliyor. Ultracentrifugation hücreleri, enkaz ve diğer kirleri kaldırır. İlk dört santrifüj basamak (50 x g, 300 x g, 2.000 x g, 10.000 x g) hepatositleri, bozulmamış diğer hücreleri, ölü hücreleri veya hücre enkazlarını kaldırmak için tasarlanmıştır. (Şekil 4A ve 4B). Bu adımlardan sonra, ultrasantrifüj tekrar 100.000 x g pelet toplamak için yapılır (Şekil 4C). Pelet PBS'de yeniden askıya atılarak yıkanır ve 100.000 x g'de son bir ultrasantrifüje maruz kalır. Ultracentrifugation sonrası pelet şartlı kültür medyasından EVs ile karşılaştırıldığında bu prosedürde kesinlikle görünür ve viscid. Pipetleme birçok kez herhangi bir kahverengi agrega gözden uzak ve tamamen çözülmüş kadar gereklidir. Son pelet 1000 μL PBS (Şekil4D) ile yeniden askıya alınır. Ultracentrifugation plazmadan kirleri ve diğer çözünür kirleticimaddeleri temizler, bu da fonksiyonel deneysel sonuçları etkileyebilir. Santrifüj 4 °C'de yapılır.
Fare karaciğerinden, bu yöntem nanopartikül izleme analizi (NTA) tarafından belirlenen mL başına ortalama 3,46 x 1012 partikül ile 1,74 ila 4,00 x 1012 arasında değişen bir doku EV konsantrasyonu verir (Şekil5). İzole karaciğer dokusu EVs ortalama boyutu 157.7 nm, 144.5 nm ve EV boyutları 100-600 nm NTA tarafından değişen bir mod boyutu ile oldu. EV verimi karaciğer ağırlığı ve perfusate veya ultracentrifugation adımlar içinde kayıplar gibi faktörlere bağlıdır.
Şekil 1 : Tezgah hazırlığı. Malzemeler ve konumları şunlardır: (A) pompa, (B) HBSS ve su emme portu içeren 125 mL şişe ısıtılmış, (C) bir Isofluranbuharı bağlı burun konisi, (D) iğne ile bağlanan pompanın su egzoz portu, (E) tepsi içinde alüminyum folyo ile kaplı bir sert duvarlı konteyner ve (F) kollajenaz orta önceden dökülür 10 cm kültür çanak. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 2 : Kannülasyon sitesi. Fare karın anatomisi gösterilir. Kavisli forceps kullanılarak, portal ven (PV) altına bir iplik yerleştirilir ve gevşek bir düğüm bağlanır. Ekleme yeri karaciğer yakın, ligatür altında 5-10 mm, ancak ilk portal dalı ötesinde değil (sol ve sağ hepatik portal damarlar). Kanül sabit veya stoper düğüm ile iplik kullanılarak sabit. Kanül yerinden ise bu düğüm PV konumunun bir işareti olarak hizmet vermektedir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 3 : Santrifüj basamaklarının şeması. Amaç, istenmeyen hücreleri ve diğer bileşenleri kaldırmak ve EVs'leri yalıtmaktır. İlk dört santrifüj adımları hepatositler ve diğer hücreler, ölü hücreler veya hücre enkazdimidiredidial santrifüj kullanarak kaldırmak için tasarlanmıştır. Bu adımlardan sonra, ultracentrifugation 100.000 x g evs pelet toplamak için gerçekleştirilir. Pelet PBS'de yeniden askıya atılarak yıkanır ve 100.000 x g'de son bir ultrasantrifüje maruz kalır. Tüm santrifüj basamakları 4 °C'de gerçekleştirilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 4 : Diferansiyel santrifüj. (A) 10 dk için 50 x g santrifüjden sonra hepatosit içeren bir pelet görülür. (B) Hücre enkazLarını temizlemek için 10.000 x g'de 70 dk'lık bir yuvarlak alt tüp santrifüj için kullanılır. (C) 100.000 x g 70 dk için santrifüj için bir polikarbonat ultracentrifuge tüp kullanılır. Pelet bir tüp içinde toplanır ve PBS ile yeniden askıya alınarak yıkanır. (D) Son pelet 1000 μL PBS'de yeniden askıya alınır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Şekil 5 : Temsili sonuç. Karaciğer dokusu EVs boyutu ve konsantrasyonu nanopartikül izleme analizi (NTA) ile belirlenebilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Bu protokol, portal ven üzerinden iki adımlık perfüzyon işlemi ve ardından diferansiyel ultrasantrifüj kullanılarak hepatik doku EV izolasyonu için optimal ve tekrarlanabilir bir yöntem tanımlanmaktadır. Prosedürün önemli adımları kanül yerleştirme dahil, kollajenaz konsantrasyonu ve sindirim süresi, orta akış hızı, sindirim sonrası doku işleme, ve klasik diferansiyel ultrasantrifüj.
Hücre ayrıştırma kollajenaz tip IV kullanılarak sindirim sonra bağ dokusu bileşenlerinden ayrılması ile elde edilir. Perfüzyon için kullanılan kollajenaz konsantrasyonu 0.1 ila 5 mg/mL arasında olabilir. Doku sindirimi için kollajenaz etkinliğini önemli toplu-to-batch varyasyon olabilir. Kollajenaz konsantrasyonları 0.5 ila 5 mg/mL arasında test edildi, ancak kullanılan konsantrasyon elde edilen EVs verimi üzerinde önemli bir etkisi yoktu. Kollajenaz daha yüksek bir konsantrasyon kullanarak karaciğer daha hızlı şişme ve beyazlatma neden olacaktır. Amaç aşırı kontaminasyon veya hasar olmadan tatmin edici hücre bölünmesi elde etmektir. Bu izolasyonlarda kullanılan kollajenazOptimal konsantrasyonu 8 mL/dk akış hızında 7-8 dk perfüzyon1-2 mg/mL'dir. Çok uzun bir perfüzyon prosedürü karaciğer içinde ince bağ dokusu yok riskini artıracak yanı sıra portal ven veya ven ile hava bindirme iğne delodgment gibi teknik riskleri artıracaktır.
Bu protokolün en zorlu yönü portal ven kanülasyonudur. Bu, özellikle 18-25 g boyutuaralığındafarelerde gerçekleştirmek zor olabilir. Kollajenaz perfüzyon teknikleri başlangıçta sıçanlarda kullanılmak üzere geliştirilmiş ve daha sonra çok sayıda değişiklik ve ayarlamalar sonra farelerde kullanılmak üzere kabul edilmiştir. 23G kan toplama seti kullanılarak kanülasyon küçük luminal çapı kan damarlarında bir kateter yerleştirilmesi daha kolaydır. Bir stoper düğümü ile iplik kullanarak kanül sabitleme yerinden önlemek için tavsiye edilir ve düğüm de kanül damar dan geliyor durumda portal ven konumu bir belirteç olarak hizmet vermektedir.
Downstream analizi için, hücrelerden en az kontaminasyon olması son derece önemlidir. Sindirim sonrası doku kullanımında birkaç önemli husus vardır. İlk olarak, karaciğer kan kontaminasyonunu önlemek için çıkarıldığında forceps ve makas değiştirilir. İkinci olarak, safra kesesi dikkatle karaciğerden yırtılma ve safra istenmeyen kontaminasyon önlemek için kaldırılması önemlidir. Üçüncü olarak, bir kez karaciğer fare den kaldırıldı, karaciğer çok yavaşça herhangi bir kan kaldırmak için PBS kullanılarak yıkanır. Hücrelerle kontaminasyonun en aza indirilmesi, elde edilen EVs veriminde azalmadan daha yüksek bir öncelik verilmelidir.
Ultracentrifugation eVs8,9,10,11izolasyon ve arıtma için en yaygın olarak kullanılan yöntemdir. Bu yaklaşım hepatositler veya kolanjiyositler ve Kupffer hücreleri, sinüzoidal endotel hücreleri ve yıldız hücreleri gibi parenkimal olmayan hücreler gibi çoğu parenkimal hücreleri ortadan kaldıracak, Buna ek olarak, hücre enkaz, hücre toplama, ve ölü hücreler de olacak diferansiyel santrifüj ile kaldırılır. Veziküler olmayan protein agregalarını veya lipoproteinleri çıkarmak için boyut dışlama kromatografisi ile belirli popülasyonların daha fazla saflaştırılması ve izolasyonu yapılabilir.
Bu protokolün bir sınırlama bazı veziküller perfusat kaldırılabilir olasılığı göz önüne alındığında, tüm doku vezikülleri yakalamak olmayabilir. Küresel bir değerlendirme gerekiyorsa, perfusate içinde perfusate veziküllerin izolasyon ve toplama düşünülmelidir. Bir başka sınırlama hücre hasarı potansiyelidir. Aşırı hücre ölümünün potansiyel etkisini izlemek için, hücre canlılığı izlenebilir ve doku EV izolasyonları için kalite parametreleri içinde dahil edilebilir. Sonuç olarak, bu prosedür portal ven üzerinden iki adımperfüzyon tekniği kullanılarak optimize edilmiş bir iş akışını açıklar ve ardından fare karaciğerlerinden yüksek verimle karaciğer dokusu EVs elde etmek için diferansiyel ultracentrifugation. Bu doku EV'leri, biyomoleküler bileşimin karakterizasyonu ve fizyolojik veya patofizyolojik rollerini veya potansiyel uygulamalarını hastalık belirteçleri olarak tanımlamayı amaçlayan diğer çalışmalar gibi alt akım analizleri için uygundur.
Yazarların açıklayacak bir şeyi yok.
Bu çalışma Ulusal Kanser Enstitüsü Grant CA-217833 tarafından finanse edilmiştir.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
125 mL Erlenmeyer flask | Fisher scientific | FB500125 | |
125 mL Erlenmeyer flask | Fisher scientific | FB500125 | |
Curved non-serrated scissors | Fine Science Tools | 14069-12 | |
Curved forceps | Fine Science Tools | 13009-12 | |
Masking tape | Home supply store | ||
Aluminum foil | Home supply store | ||
Styrofoam pad | Home supply store | ||
Absorbent Bench Underpad | Scientific inc. | B1623 | |
Masterflex L/S Digital Miniflex Pump | Cole-parmer | ZX-07525-20 | |
Water bath | Thermo Electron Precision | 2837 | |
Blood collection sets | Becton Dickinson | 367292 | |
Petri dish, clear lid 100x15 | Fisher Scientific | FB0875712 | |
Falcon 70mm Nylon Cell Strainers | Fisher scientific | 352350 | |
50 mL conical tubes | Fisher Scientific | 12-565-270 | |
Cotton Tipped Applicators | Moore medical | 69622 | |
25mL Serological Pipet | Falcon | 357525 | |
Ohmeda Isotec 4 Isoflurane Vaporiser | BioSurplus | 203-2751 | |
O2 gas | |||
Isoflurane | |||
Levo Plus Motorized Pipette Filler | Scilogex | 74020002 | |
Centrifuge 5804R | Sigma-aldrich | 22628048 | |
Beckman Coulter Optima L-100 XP | Beckman | 969347 | |
Beckman Coulter Avanti JXN-26 | Beckman | B34182 | |
70 Ti Fixed-Angle Rotor | Beckman | 337922 | |
JA-25.50Fixed-Angle Rotor | Beckman | 363055 | |
Nalgene Round-bottom tube | Thermo Scientific | 3118-0028 | |
Polycarbonate ultracentrifuge tubes with cap assembly | Beckman | 355618 | |
Reagents | |||
HyClone Hank's Balanced Salt Solution (HBSS), Ca/Mg free | Fisher scientific | SH30588.01 | |
Collagenase, Type IV, powder | Fisher scientific | 17104019 | |
Phosphate Buffered Saline (PBS) | Fisher scientific | SH30256.01 |
Bu JoVE makalesinin metnini veya resimlerini yeniden kullanma izni talebi
Izin talebiThis article has been published
Video Coming Soon
JoVE Hakkında
Telif Hakkı © 2020 MyJove Corporation. Tüm hakları saklıdır