Vertering van eiwitten, ultrafiltratie en Size Exclusion Chromatography voor het optimaliseren van het isolement van Exosomes uit menselijk bloed Plasma en Serum

Exosomes zijn nanovesicles (variërend in grootte van 30 nm tot 150 nm) uitgebracht door bijna alle cellen in het menselijk lichaam te vergemakkelijken van cel naar cel communicatie verwerkt^1,2. Interessant is dat de samenstelling van de exosomes verandert afhankelijk van de cellen van oorsprong, alsmede de gezondheidsstatus van de individuele^3,4,5. Bovendien exosomes kunnen worden opgehaald uit verschillende biologische vloeistoffen zoals: speeksel, urine en bloed². Vanwege deze kenmerken, exosomes worden beschouwd als een goede bron van ziekte biomarkers. Helaas, er is geen standaard methode voor de isolatie van de exosomes. Sommige laboratoria vinden meerstaps centrifugeren, met een laatste snelle stap bij 100.000 x g met behulp van dichtheid verlopen als de gouden standaard methode om exosome te isoleren. Recente studies hebben echter aangetoond dat ultracentrifugatie induceert aggregatie van exosomes met oplosbare eiwitten en andere exosomes, naast het beïnvloeden van de integriteit van de exosome, die beide kunnen nadelig zijn voor stroomafwaarts toepassingen^6,7 . Andere gemeenschappelijke methoden voor exosome isolatie omvatten, maar zijn niet beperkt tot: neerslag door commerciële polyethyleenglycol (PEG) gebaseerd reagentia, centrifugaal ultrafiltratie en grootte-uitsluiting chromatography (SEC). De commerciële reagentia met polyethyleenglycol (PEG) polymeren verrijken exosomes door waardoor ze neerslaan en vormen een pellet. Beperkingen met behulp van dit polymeer zijn besmetting met residuele PEG polymeer en een overvloed van oplosbare niet-exosomal eiwitten in het eindproduct. Ultrafiltratie maakt gebruik van centrifugeren om te zuiveren en het concentreren van de blaasjes met een cellulose membraan; exosomes blijven behouden boven het filter, terwijl kleinere onzuiverheden en andere eiwitten de membraan^{7,8 doorheen}. Net als andere methoden heeft centrifugaal ultrafiltratie een beperkte capaciteit voor het zuiveren van exosomes als gevolg van de handhaving van hoge niveaus van niet-exosomal eiwitten, met inbegrip van eiwitcomplexen en aggregaten. Ten slotte gebruikt de SEC zuivering poreuze hars te scheiden van moleculen door grootte. SEC heeft aangetoond veelbelovende resultaten, het overwinnen van de meeste van de problemen die met andere methoden door het vastleggen van de meerderheid van hun gehalte aan verontreinigingen eiwitten en het behoud van de integriteit van de exosomal, aangezien isolatie is gebaseerd op de zwaarte of de lagedruk systemen^{7, 9}. De co Isolatievan groter eiwit, aggregaten en lipoproteïnen¹⁰ tijdens SEC heeft echter gevolgen voor de zuiverheid van de voorbereiding van de definitieve exosome. Terwijl sommige methoden zijn getest voor exosome zuivering van cel cultuur supernatant en plasma⁷, of alleen plasma^9,11, is er geen informatie over de prestaties van methoden rechtstreeks vergelijken van bloed plasma en serum van dezelfde persoon.

Hier, richten we ons op de zuivering van bloed exosomes door het vergelijken van een verscheidenheid van werkstromen om te bepalen of blaasje verrijking technieken vertaalbare tussen plasma en serum. Nanoparticle voor het bijhouden van analyse en westelijke vlek werden gebruikt om het kwantificeren van de verschillen in exosome eiwit concentratie en zuiverheid samenstelling in de eindproducten. De laatste methode, beschreven in dit protocol, verhoogt vesikel nummers en vermindert van niet-exosomal eiwitniveaus. Nog belangrijker is, wordt een drastische vermindering van de gemeenschappelijke co neerslagmiddel eiwitten, met inbegrip van albumine en apolipoproteins aangetoond. De hoge overvloed van deze twee eiwitten in het bloed en de frequentie waarop zij mede met exosomes oorzaken inconsistenties tussen de “zuivere” monsters zuiveren, scheeftrekken van de stroomafwaartse analyses. Dit protocol omvat het gebruik van een commercieel beschikbare SEC hars; de hars is samengesteld uit poreuze parels waarin eiwitten kleiner dan 700 kDa de parels kunnen invoeren. Eenmaal binnen, de eiwitten worden behouden door een octylamine ligand. Het eluaat bestaat uit exosomes en moleculen groter dan 700 kDa¹². Bovendien ter beperking van de eiwit-aggregaten en apolipoproteins die kraal overlapping onttrekken, nemen we een protease spijsvertering stap in de werkstroom. Op dit moment is er niet één techniek staat het maximaliseren van de opbrengst van de exosome terwijl het verminderen van mede zuiverende niet-exosomal-eiwitten. Deze studie toont aan dat een zuivering protocol dat een protease spijsvertering voorbehandeling met meerdere methoden voor herstel en zuivering combineert kan worden gebruikt om exosome rendement en zuiverheid van het bloed, serum en plasma te verhogen.