Dit is een protocol om weefsel extracellulaire blaasjes (EVs) te isoleren van de lever. Het protocol beschrijft een proces in twee stappen waarbij Collagenase perfusie gevolgd door differentiële ultracentrifugatie om leverweefsel EVs te isoleren.
Extracellulaire blaasjes (Ev’s) kunnen worden vrijgegeven uit vele verschillende celtypen en gedetecteerd in de meeste, zo niet alle, lichaamsvloeistoffen. EVs kan deelnemen aan cel-naar-cel communicatie door het afsluiten van bioactieve moleculen zoals RNA of eiwitten van de ene cel naar de andere. De meeste studies van EVs zijn uitgevoerd in celkweek modellen of in EVs geïsoleerd van lichaamsvloeistoffen. Er is een opkomende interesse in het isoleren van Ev’s uit weefsels om hun bijdrage aan fysiologische processen te bestuderen en hoe ze worden veranderd in ziekte. De isolatie van EVs met voldoende opbrengst uit weefsels is technisch uitdagend vanwege de noodzaak van weefsel dissociatie zonder cellulaire schade. Deze methode beschrijft een procedure voor de isolatie van EVs van muis leverweefsel. De methode omvat een proces in twee stappen, beginnend met in situ Collagenase-spijsvertering, gevolgd door differentiële Ultra-centrifugatie. Weefsel perfusie met behulp van Collagenase biedt een voordeel ten opzichte van mechanisch snijden of homogenisatie van leverweefsel als gevolg van de toegenomen opbrengst van verkregen EVs. Het gebruik van dit proces in twee stappen om Ev’s uit de lever te isoleren zal nuttig zijn voor de studie van weefsel EVs.
Extracellulaire blaasjes (EVs) zijn membraan-gebonden blaasjes die vrijkomen uit veel verschillende soorten cellen in het lichaam. EVs bevatten een lading moleculen die RNA, DNA en eiwitten bevatten. Overdracht van deze lading door EVs van de ene cel naar de andere wordt gepostuleerd als één mechanisme waarmee cellen in weefsels met elkaar communiceren1. Het merendeel van de informatie met betrekking tot de lading of rollen van EVs in normale gezondheid en ziekten is afgeleid van studies over Ev’s die zijn verkregen uit cellen in cultuur of verzameld uit de circulatie of andere lichaamsvloeistoffen2. Om hun fysiologische rollen in vivote begrijpen, is een robuuste methode nodig voor de isolatie van weefsel EVS die alle populaties van ev’s vangt en cellulaire schade of verontreiniging vermijdt3. Het algemene doel van de beschreven methode is om weefsel EVs van muis levers te isoleren.
De meeste celtypen in de lever is aangetoond dat het produceren van EVs, en de studie van EV gebaseerde signalering is het bevorderen van basiskennis en begrip van hepatische ziekten. De gecombineerde impact van Ev’s uit verschillende celtypen binnen weefsels wordt echter slechts gedeeltelijk begrepen. Isolatie van EVs uit lever weefsels is noodzakelijk om de in situ bijdragen van ev’s binnen het weefsel milieu te begrijpen. De hierin beschreven aanpak is gebaseerd op een twee-stele perfusie om weefsel dissociatie te verbeteren en celbeschadiging te minimaliseren. Vervolgens worden Ev’s geïsoleerd van het gedissocieerde leverweefsel. Benaderingen met behulp van twee-stap perfusie voor isolatie van hepatocyten zijn gebruikt sinds de vroege jaren 19504. Deze methoden voor de hepatocyten isolatie zijn gewijzigd en voortdurend verbeterd en zijn nu standaard benaderingen voor isolatie van hepatocyten in culturen, in celsuspensies, en uit de weefsels5,6,7. In de eerste stap wordt de lever onderworpen aan een niet-Recirculerende perfusie met een calcium vrije buffer, de uitgebalanceerde zoutoplossing van Hank (HBSS). In de tweede stap wordt de lever geperfectiongebruikt met collagenase om de extracellulaire matrix te ontbinden voor verdere scheiding van desmosomale cel-naar-celknooppunten. Een optimale behandelingstijd voor Collagenase-ontbinding is 7 tot 10 minuten. Een kortere behandelingsduur zal leiden tot onvolledige ontbinding en behoud van celcontacten in de lever, terwijl een langere duur leverschade kan veroorzaken of verstoring van de portaal ader. Ev’s worden vervolgens geïsoleerd met behulp van differentiële centrifugeren om cellen en cellulair puin te verwijderen. Dit resulteert in EV-inzameling in hoge opbrengsten die kunnen worden gebruikt voor verdere downstreamanalyses of studies.
Dit protocol beschrijft een optimale en reproduceerbare methode voor de isolatie van leverweefsel EV met behulp van een tweestapsperfusie proces via de portaal ader gevolgd door differentiële ultracentrifugatie. Belangrijke stappen van de procedure omvatten canule plaatsing, Collagenase concentratie en spijsvertering tijd, stroomsnelheid van het medium, behandeling van het weefsel na de spijsvertering, en klassieke differentiële ultracentrifugatie.
Celscheiding wordt bereikt door scheiding van bindweefsel componenten na de spijsvertering met behulp van Collagenase type IV. De concentratie van Collagenase gebruikt voor perfusie kan variëren van 0,1 tot 5 mg/mL. Er kan aanzienlijke variatie in batch-to-batch in de werkzaamheid van Collagenase voor weefsel spijsvertering. De concentraties van Collagenase van 0,5 tot 5 mg/mL werden getest, maar de gebruikte concentratie had geen grote invloed op de opbrengst van de verkregen EVs. Met behulp van een hogere concentratie van Collagenase zal resulteren in een snellere zwelling en bleken van de lever. Het doel is om bevredigende celdissociatie te verkrijgen zonder overmatige verontreiniging of beschadiging. Een optimale concentratie van Collagenase gebruikt in deze isolaties is 1-2 mg/ml geperfundeerd voor 7-8 min bij een debiet van 8 ml/min. Een te lange perfusie procedure zal het risico op het vernietigen van het dunne bindweefsel in de lever verhogen en de technische Risico’s verhogen zoals naald dislodgment van de portaal ader of lucht overvullen met de ader.
Het meest uitdagende aspect van dit protocol is de cannulatie van de portaal ader. Dit kan een uitdaging zijn om uit te voeren, met name bij muizen in het bereik van 18 tot 25 g. De technieken voor Collagenase perfusie werden oorspronkelijk ontwikkeld voor gebruik bij ratten en vervolgens goedgekeurd voor gebruik bij muizen na talrijke aanpassingen en aanpassingen. Cannulatie met behulp van een 23G bloed verzameling set is gemakkelijker dan de plaatsing van een katheter in de bloedvaten van de kleine Luminale diameter. Bevestiging van de canule met behulp van draad met een Stop knoop wordt aanbevolen om dislodgement te voorkomen en de knoop dient ook als een marker van de locatie van de portaal ader in het geval de canule van het vat komt.
Voor downstreamanalyse is het uiterst belangrijk om minimale verontreiniging door cellen te hebben. Er zijn verschillende belangrijke overwegingen bij de behandeling van weefsel na de spijsvertering. Ten eerste worden de Tang en de schaar gewijzigd wanneer de lever wordt geëxtraheerd om bloed verontreiniging te voorkomen. Ten tweede is het van cruciaal belang dat de galblaas zorgvuldig uit de lever wordt verwijderd om scheuren en ongewenste besmetting van gal te voorkomen. Ten derde, zodra de lever is verwijderd uit de muis, wordt de lever zeer voorzichtig gewassen met behulp van PBS om bloed te verwijderen. Het minimaliseren van besmetting met cellen moet een hogere prioriteit krijgen dan vermindering van de opbrengst van de verkregen EVs.
Ultracentrifugatie is de meest gebruikte methode voor de isolatie en zuivering van EVS8,9,10,11. Deze aanpak zal de meeste parenchymale cellen verwijderen, zoals hepatocyten of cholangiocytes en niet-parenchymale cellen zoals Kupffer cellen, sinusoïdale endotheliale cellen en stervormige cellen, Bovendien zullen celresten, celaggregaties en dode cellen ook verwijderd door differentieel centrifugeren. Verdere zuivering en isolatie van specifieke populaties kan worden uitgevoerd door de grootte uitsluitings chromatografie om alle niet-vesiculaire eiwit aggregaten of lipoproteïnen te verwijderen.
Een beperking van dit protocol is dat het niet kan vangen alle weefsel blaasjes, gezien de mogelijkheid dat sommige blaasjes kunnen worden verwijderd in de perfusate. Als een globale beoordeling nodig is, moet de verzameling van perfusaat en isolatie van blaasjes binnen perfusaat worden overwogen. Een verdere beperking is het potentieel voor celbeschadiging. Om de potentiële impact van overmatige celdood te monitoren, kan de levensvatbaarheid van de cellen worden bewaakt en opgenomen in kwaliteitsparameters voor weefsel-EV-isolaties. Concluderend, deze procedure beschrijft een geoptimaliseerde workflow met behulp van een twee-stappen perfusie techniek via de portaal ader gevolgd door differentiële ultracentrifugatie voor het verkrijgen van leverweefsel EVS van muis levers bij een hoge opbrengst. Deze weefsel EVs zijn geschikt voor downstreamanalyses zoals de karakterisering van biomoleculaire samenstelling en andere studies die tot doel hebben hun fysiologische of pathofysiologische rollen of potentiële toepassingen als ziekte markeringen te karakteriseren.
The authors have nothing to disclose.
Deze studie werd gesteund door de financiering van het National Cancer Institute Grant CA-217833.
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 100×15 | 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 |