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.
外囊泡(电动汽车),包括小胞内源性外来体(的Exos,直径<100纳米)和大质膜来源的微泡(MVS,直径> 100纳米)的发布是发生在所有活细胞的基本细胞过程。这些特异于原籍细胞和体外研究囊泡运输蛋白质,脂质和核酸都强调作为细胞间通讯的介质的重要性。电动汽车从各种体液被成功地分离和血液尤其电动汽车已被确定为有前途的癌症或感染性疾病的生物标志物。为了让血液MV亚群的研究,我们提出了从外周血样本的MV的标准化分离和鉴定的协议。的MV从由差速离心EDTA抗凝血浆样品沉淀,并通常具有的直径为100 – 600纳米。由于其较大的尺寸,它们可以容易通过流式细胞术,即经常在临床诊断中使用的和在大多数实验室可用的技术进行研究。为隔离MV的质量控制测定中的几个例子将给出并且可用于在血液不同的MV亚群的鉴别标记物将提交。
在过去几年中的许多体外研究已经表明,细胞外囊泡(电动汽车)发挥细胞间通讯起重要作用。活细胞不断脱落它在规模,内容和生源差异囊泡。研究得最好的电动汽车是从该内体系统起源在那里它们被存储在多泡体腔内囊泡外来体。一旦与质膜后者保险丝,所包含的囊泡释放外来体(的Exos,直径30 – 100纳米1)。它已经获得了越来越多的关注在过去几年EV的第二人口大微泡(MVS,直径为100 – 1000纳米)从质膜2出芽直接。
这两种类型的小泡是由脂质双层包围和含有核酸, 例如DNA,mRNA或miRNA的3 – 5,以及它们可以转移到邻近的ç蛋白质的过多厄尔。而在一般的小泡的蛋白质组成反映原籍小区的状态,一些蛋白质似乎被选择性靶向和富集于电动汽车1。一个主要的研究兴趣是表征为了确定特定的EV签名可能允许使用电动汽车的作为新型生物标志物从异常和疾病细胞电动汽车。特别是在癌症,其中经常肿瘤本身不易获得,液体活检血液靶向肿瘤特异性电动车可能允许的治疗反应监测或帮助,而不需要侵入性程序6表征原发肿瘤。
事实上,电动汽车已成功地从各种体液,包括尿7,脑脊液8,母乳9或血液10隔离。几项研究确定了不同的人类疾病的EV数量的变化和组成。例如,在败血症患者的促凝的MV的数目是与健康个体相比11显著增加。此外,在重症患者脑型疟疾增加血液中总的MV可以观察和血小板衍生的MV计数昏迷深度和血小板减少12无关。其他研究患者系统性红斑狼疮或心脏衰竭而在后者的情况下,报告内皮衍生囊泡升高数字,这与心血管事件13,14的较高概率相关。
特别是在肿瘤,血液中的电动汽车正在与诊断和预后价值新型生物标志物进行讨论。表达肿瘤相关蛋白如MUC1,EGFR或FAK MV的水平似乎在乳腺癌患者15,16的血液中升高。还对的Exos,最近的研究已经表明,血液衍生的Exos携带肿瘤特异性抗原如磷脂酰肌醇聚糖-1为胰腺癌或德尔-1乳腺癌允许早期疾病德tection具有较高的特异性和敏感性17,18。此外,血清衍生肿瘤的Exos可以含有DNA,其可用于检测突变如KRAS和p53这表明其用于治疗的预测19使用。最近的进展已经表明使用特定的微流控芯片中胶质母细胞瘤患者的血液的Exos的该分析允许治疗20的监控。总之,这些发现意味着囊泡的疾病特异性亚群的分析提供了关于诊断,预后以及治疗选择和成功的有价值的信息。
然而,从血液的Exos的分离和分析是费时,需要特殊的实验室设备,因此,还没有适合于常规临床诊断。与此相反,MVS可更快分离,由于其较大的尺寸,可以通过流动容易地分析仪,而无需将它们耦合到乳胶珠,因为它是必要的Exos 1821。因此,这里我们提出了可用于MV的从血液样品标准化隔离并通过流式细胞术的MV亚种群的后续表征的协议。该协议将允许进一步的研究和对大型患者群体MV配置文件,将依次用于日常临床诊断的MV需要深入刻画。
在血液电动车最近的研究已经表明,EV组合物和计数几种疾病的病因时改变。因此,这些电动车的分析和进一步特性是高息,以进一步评估疾病生物标志物诊断和预后的潜在用途或评估治疗的反应。我们在这里提出的协议允许囊泡的直径不包含任何细胞器达600纳米的隔离。这些观测结果与MV的当前定义行和排除凋亡小体2的存在。使用Western印迹,我们能够证明所述分离的MV显示微管蛋白的高表达,而通常用作外切标志物的tetraspanins CD9和CD81只略微表达。这证实了从的MV不同的Exos和蛋白质组学25装配到最近深入表征和两个EV人口比较。
内容“>采集血液样本的过程中,关键是要以防止压降解尽可能短保持静脉穿刺和血浆制剂之间的时间。此外,血液样本的长期储存会导致血细胞造成增强MV的激活脱落和最终的细胞凋亡导致凋亡小体的释放。中压隔离的另一个重要的考虑是防止压制剂的污染与血浆蛋白或更小的Exos。因此,重要的是纺丝关闭之后,除去尽可能多的上清液尽可能在14000×g下的运动矢量。由于粒料通常是可见的并紧密附着到管的壁,将上清液可以容易地用移液管尖端除去。与此相反的Exos倾向于由高速超速离心并在制备过程中形成聚集体往往很难悬浮,不会的MV出现此问题。我们的研究表明,它是possiBLE表征通过流式细胞仪存在于血液MV亚群。虽然大多数流式细胞仪的检测限为大约200 – 300 nm的,MVS分别重复地在供体以及与分析的相同的参数和门,清楚地允许其区别从背景信号细胞培养物的样品进行测定。它之前的PBS用于分析不含任何污染颗粒可能导致流式细胞术( 图3)中一高背景测量,以验证是重要的。虽然一些较小的MV可能无法在流式细胞方法被捕获,检测来自所有主要血细胞种群( 例如 ,血小板,红细胞,白细胞,内皮细胞)的MV。在我们的分析中,我们使用标准的标志物已在MVS 26先前发现不同的血细胞– 29。应当指出的是,为了获得流动的最佳可能结果术,叔他构成与所有抗体的浓度应在表达感兴趣抗原的MV样品进行滴定。如果血液中特定的MV亚群应具有更高的特异性来识别,也可以在各MV的针对两种不同的抗原本进行双染色,仅考虑所有双阳性的MV用于随后分析23。目前,有努力,在健康人23,30的血液来定义一个标准范围MV亚群。这些研究已经表明,血小板衍生的MV构成血液,这与我们的观察对应的MV的人口最多。
流式细胞术表征的MV样品的一个优点是,这种方法已经很好,在大多数临床中心诊断目的这将允许可能使用MV的如在日常临床诊断的生物标记物确定。在血电动车以往的研究具有多集中编在较小的Exos,依靠任何特定排序程序以选择性分析所需的外切目标人口31,32或需要耗时的(2天)的隔离带的Exos的耦合过程中胶乳分析前18小珠。我们自己未发表意见认为,从全血制品的MV的流式细胞仪分析甚至允许的MV的检测,如肿瘤衍生的MV没有任何这样的选择过程。
两者合计,这里介绍的协议允许MV的快速分离自外周血的样品与标准的实验室设备,并使用他们的后续表征流式细胞术和Western印迹。整个过程只需大约2小时,这将有利于今后对患者血液MV型材所需评估的MV的潜力疾病生物标志的研究进行。
The authors have nothing to disclose.
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).
butterfly needle (21 gauge) | Hospira Deutschland GmbH | 490P29201 | |
Bovine serum albumin Fraction V | Roth | 8076.3 | For 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-PE | Beckman Coulter | A07792 | use 5µl for staining |
CD45-FITC | Beckman Coulter | 7782 | use 5µl for staining |
CD62E-PE | Biolegend | 336008 | use 0.8µg for staining |
CD62P-PE | Biolegend | 304905 | use 0.1µg for staining |
CD81 antibody | Biolegend | 349501 | 1:2000 in 5%BSA in TBS-T; use non-reducing conditions for Western Blotting |
CD9 antibody | Immunotools | 21270091 | 1:1000 in 5%BSA in TBS-T; use non-reducing conditions for Western Blotting |
Chemiluminescence imager ImageQuant LAS-4000 | Fujitsu Life Sciences | ||
DC protein assay kit II | Bio-Rad | 5000112 | |
ECL detection reagent | GE Healthcare | RPN2232 | |
EDTA vacutainers for blood collection | Sarstedt | 01.1605.001 | |
FACSCanto II | BD Biosciences | ||
fetal calf serum (FCS) | Invitrogen | 10091148 | heat-inactivated (30 min, 56°C) |
filter 0.22µm | Sarstedt | 83.1826.001 | |
HRP-coupled anti-mouse secondary antibody | santa cruz | sc-2005 | use 1:10,000 in 5% milk powder in TBS-T |
HRP-coupled anti-rabbit secondary antibody | santa cruz | sc-2004 | use 1:10,000 in 5% milk powder in TBS-T |
4x Laemmli loading buffer, Roti-Load 1 | Roth | K929.1 | |
microfuge SIGMA 1-15K | Sigma Laborzentrifugen | ||
milk powder (Blotting-Grade Blocker, nonfat dry milk) | BioRad | 170-6404 | |
multifuge 3 L-R | Heraeus | ||
NanoSight LM10 | NanoSight Ltd. | ||
PBS, w/o Ca and Mg | Pan biotech | P04-36500 | |
perfusor syringe 50 mL | Braun | 8728844F | |
Ponceau-S staining solution | PanReac AppliChem | A2935,0500 | |
rotor Sw32.1 Ti for ultracentrifugation (6x 17 mL) | Beckman Coulter | ||
rotor TLA-120.2 for ultracentrifugation (10x 1.5 mL) | Beckman Coulter | ||
tubes for flow cytometry (5 mL, round-bottom) | BD Biosciences | 352054 | |
tubes for ultracentrifugation (15 mL) | Beckman Coulter | 344061 | |
tubes for ultracentrifugation (11* 34 mm) | Beckman Coulter | 343778 | |
Tubulin antibody | Millipore | 05-829 | 1:5000 in 5%BSA in TBST |
ultracentrifuge Optima L-80 XP | Beckman Coulter | ||
ultracentrifuge TL-100 | Beckman Coulter | ||
valve filter Seraplas V15 | Sarstedt | 53,428 |