これは、肝臓から組織外細胞小胞(EV)を分離するためのプロトコルです。このプロトコルは、コラゲナーゼ灌流を含む2段階のプロセスを記述し、その後、肝臓組織EVを分離するための差動超遠心分離を行う。
細胞外小胞(EV)は、多くの異なる細胞型から放出され、すべてではないにしても、ほとんどの体液で検出することができる。EVは、RNAやタンパク質などの生理活性分子を細胞間でシャトルすることで、細胞間のコミュニケーションに参加できます。EVの研究のほとんどは、細胞培養モデルや体液から分離されたEVで行われています。生理過程への貢献と疾患の変化を研究するために、組織からEVを分離することに関心が高まっている。組織からの十分な収率を持つEVの分離は、細胞損傷なしで組織解離の必要性のために技術的に困難です。この方法は、マウス肝組織からのEVの単離のための手順を説明する。この方法は、その中でコラーゲナーゼ消化から始まり、その後に差動超遠心分離を開始する2段階のプロセスを含む。コラゲナーゼを用いた組織灌流は、得られたEVの収率の増加による肝組織の機械的切断または均質化に対する利点を提供する。この2段階のプロセスを使用してEVを肝臓から分離することは、組織EVの研究に役立ちます。
細胞外小胞(EV)は、体内の多くの異なるタイプの細胞から放出される膜結合小胞である。EVには、RNA、DNA、タンパク質を含む分子の貨物が含まれています。ある細胞から別のセルへのEVによるこの貨物の移動は、組織内の細胞が相互に通信する1つのメカニズムとして仮定される1.通常の健康および疾患におけるEVの貨物または役割に関する情報の大半は、培養中の細胞から得られたか、循環または他の体液2から収集されたEVに関する研究から導き出された。生体内での生理的役割を理解するためには、EVのすべての集団を捕捉し、細胞の損傷や汚染を避ける組織EVの分離には、堅牢な方法が必要である3。ここに記載される方法の全体的な目標は、組織EVをマウス肝臓から分離することである。
肝臓のほとんどの細胞型はEVを生産することが示されており、EVベースのシグナリングの研究は、肝疾患の基礎知識と理解を進めています。しかし、組織内の異なる細胞タイプからのEVの組み合わせの影響は部分的にしか理解されていません。肝臓組織からのEVの分離は、組織内のEVのその他の貢献を理解するために必要である。本明細書に記載されるアプローチは、組織の解離を増強し、細胞損傷を最小限に抑えるための2段階の灌流に基づいている。続いて、EVは解離された肝組織から単離される。肝細胞の単離のための2段階灌流を用いたアプローチは、1950年代初頭から4.肝細胞単離のためのこれらの方法は、改変され、継続的に改善され、現在、培養中の肝細胞の単離、細胞懸濁液中、および組織5、6、7からの標準的なアプローチである。最初のステップでは、肝臓は、カルシウムフリーバッファー、ハンクのバランス塩溶液(HBSS)との非循環灌流に供される。第2のステップでは、肝臓は、脱モソマル細胞間接合のさらなる分離のために細胞外マトリックスを溶解するためにコラゲナーゼを注入する。コラーゲン溶解に最適な治療時間は7~10分です。治療期間が短いと、不完全な溶解を引き起こし、肝臓の細胞接触を保持しますが、長い期間は肝臓の損傷や門脈の破壊を引き起こす可能性があります。その後、EVは差動遠心分離を使用して分離され、細胞や細胞の破片を除去します。これは、さらなる下流の分析や研究に使用することができる高収率でのEVコレクションをもたらします。
このプロトコルは、ポータル静脈を介した2段階の灌流プロセスを用いた肝組織EVの単離に最適で再現可能な方法を説明し、その後に差動超遠心分離を行う。手順の重要なステップは、カニューレの配置、コラゲナーゼ濃度および消化時間、培地の流速、消化後の組織の取り扱い、および古典的な差動超遠心分離を含む。
細胞分離は、コラゲナーゼIV型を用いて消化後の結合組織成分からの分離によって達成される。灌流に使用されるコラゲナーゼの濃度は、0.1から5 mg/mLの範囲です。組織消化のためのコラゲナーゼの有効性にかなりのバッチ間変動がある可能性があります。0.5~5mg/mLのコラゲナーゼ濃度を試験したが、使用した濃度は得られたEVの歩留まりに大きな影響を与えなかった。コラゲナーゼの高濃度を使用すると、肝臓のより急速な腫脹と白化をもたらす.目標は、過度の汚染や損傷なしに満足のいく細胞解離を得ることである。これらの単離に使用されるコラゲナゼの最適な濃度は、8 mL/minの流量で7-8分間パーフ融合された1-2 mg/mLです。長すぎる灌流手順は、肝臓内の薄い結合組織を破壊するリスクを高めるだけでなく、ポータル静脈からの針の不離や静脈との空気トラップなどの技術的なリスクを増加させる。
このプロトコルの最も挑戦的な側面は、ポータル静脈のカナンレーションです。これは、特に18〜25gのサイズの範囲のマウスで、実行するのが難しい場合があります。コラゲナーゼ灌流の技術は、もともとラットで使用するために開発され、その後、多数の変更と調整後にマウスで使用するために採用されました。23Gの血液採取セットを用いてのカニュレーションは、小さな発光直径の血管にカテーテルを配置するよりも簡単です。ストッパーの結び目で糸を使用してカニューレを固定することは、脱落を避けるために推奨され、結び目はまた、カニューレが容器から外れた場合に備えて、ポータル静脈の位置のマーカーとして機能します。
下流分析では、細胞からの汚染を最小限に抑える必要があります。消化後の組織の取り扱いにはいくつかの重要な考慮事項があります。まず、血液汚染を避けるために肝臓を抽出すると鉗子とはさみを変えます。第二に、胆嚢が胆汁からの裂け目や望ましくない汚染を避けるために、肝臓から慎重に除去することが重要です。第三に、肝臓がマウスから取り除かれると、肝臓はPBSを使用して非常に穏やかに洗浄され、任意の血液を除去する。細胞による汚染を最小限に抑えるには、得られたEVの歩留まりの低下よりも優先度が高い。
超遠心分離は、EV8、9、10、11の分離および精製に最も一般的に使用される方法です。このアプローチは、肝細胞や胆管炎などのほとんどの無レンチャイマル細胞を除去し、クッファー細胞、正弦波内皮細胞、およびステラ細胞などの非無真葉細胞を除去し、さらに、細胞破片、細胞凝集、および死細胞も差動遠心分離によって除去されます。さらなる特定集団の精製および単離は、任意の非小胞性タンパク質凝集体またはリポタンパク質を除去するためにサイズ排除クロマトグラフィーによって行うことができる。
このプロトコルの限界は、一部の小胞が噴発体で除去される可能性を考えると、すべての組織小胞を捕捉しない可能性があることである。グローバル評価が必要な場合は、噴酸剤の回収と、噴酸内の小胞の単離を考慮する必要があります。さらなる制限は、細胞損傷の可能性です。過度の細胞死の潜在的な影響を監視するために、細胞の生存率を監視し、組織EV単離のための品質パラメータ内に組み込むことができます。結論として、この手順は、ポータル静脈を介して2段階の灌流技術を使用して最適化されたワークフローを説明し、その後、高収率でマウス肝臓から肝臓組織EVを得るための差動超遠心分離を行う。これらの組織EVは、生体分子組成の特性解析や、生理的または病態生理学的役割、または疾患マーカーとしての潜在的な応用を特徴付けることを目的とする他の研究などの下流分析に適しています。
The authors have nothing to disclose.
この研究は、国立がん研究所助成金CA-217833からの資金援助によって支援されました。
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 |