Este es un protocolo para aislar las vesículas extracelulares del tejido (EV) del hígado. El protocolo describe un proceso de dos pasos que implica perfusión de colagenasa seguido de ultracentrifugación diferencial para aislar los vehículos eléctricos de tejido hepático.
Las vesículas extracelulares (EV) pueden liberarse de muchos tipos de células diferentes y detectarse en la mayoría de los fluidos corporales, si no en todos. Los vehículos eléctricos pueden participar en la comunicación de célula a célula mediante el cierre de moléculas bioactivas como el ARN o la proteína de una célula a otra. La mayoría de los estudios de vehículos eléctricos se han realizado en modelos de cultivo celular o en vehículos eléctricos aislados de fluidos corporales. Existe un interés emergente en el aislamiento de los vehículos eléctricos para estudiar su contribución a los procesos fisiológicos y cómo se alteran en la enfermedad. El aislamiento de los vehículos eléctricos con suficiente rendimiento de los tejidos es técnicamente difícil debido a la necesidad de disociación de tejidos sin daño celular. Este método describe un procedimiento para el aislamiento de los vehículos eléctricos del tejido hepático del ratón. El método implica un proceso de dos pasos que comienza con la digestión de la colagenasa in situ seguido de la ultracentrifugación diferencial. La perfusión de tejido mediante colagenasa proporciona una ventaja sobre el corte mecánico u homogeneización del tejido hepático debido a su mayor rendimiento de los vehículos eléctricos obtenidos. El uso de este proceso de dos pasos para aislar los vehículos eléctricos del hígado será útil para el estudio de los vehículos eléctricos de tejido.
Las vesículas extracelulares (EV) son vesículas unidas a la membrana que se liberan de muchos tipos diferentes de células en el cuerpo. Los vehículos eléctricos contienen una carga de moléculas que incluyen ARN, ADN y proteínas. La transferencia de esta carga por vehículos eléctricos de una célula a otra se postula como un mecanismo por el cual las células dentro de los tejidos se comunican entre sí1. La mayor parte de la información sobre la carga o las funciones de los vehículos eléctricos en la salud normal y las enfermedades se ha obtenido de estudios sobre vehículos eléctricos obtenidos de células en cultivo o recogidos de la circulación u otros fluidos corporales2. Con el fin de entender sus funciones fisiológicas in vivo, es necesario un método robusto para el aislamiento de los vehículos eléctricos de tejido que captura todas las poblaciones de vehículos eléctricos y evita el daño celular o la contaminación3. El objetivo general del método descrito aquí es aislar los vehículos eléctricos de tejido de los hígados de ratón.
La mayoría de los tipos de células en el hígado se han demostrado para producir vehículos eléctricos, y el estudio de la señalización basada en EV está avanzando en el conocimiento básico y la comprensión de las enfermedades hepáticas. Sin embargo, el impacto combinado de los vehículos eléctricos de diferentes tipos de células dentro de los tejidos sólo se entiende parcialmente. El aislamiento de los vehículos eléctricos de los tejidos hepáticos es necesario para comprender las contribuciones in situ de los vehículos eléctricos dentro del entorno del tejido. El enfoque descrito en este documento se basa en una perfusión en dos pasos para mejorar la disociación del tejido y minimizar el daño celular. Posteriormente, los vehículos eléctricos se aíslan del tejido hepático disociado. Los enfoques que utilizan perfusión en dos pasos para el aislamiento de hepatocitos se han utilizado desde principios de la década de 19504. Estos métodos para el aislamiento de hepatocitos han sido modificados y mejorados continuamente y ahora sonenfoques estándar para el aislamiento de hepatocitos en cultivos, en suspensiones celulares y de los tejidos 5,6,7. En el primer paso, el hígado se somete a una perfusión no recirculante con tampón libre de calcio, la solución salina equilibrada de Hank (HBSS). En el segundo paso, el hígado se perfunde con la colagenasa para disolver la matriz extracelular para una mayor separación de las uniones desmosómicas de célula a célula. Un tiempo óptimo de tratamiento para la disolución de la colagenasa es de 7 a 10 minutos. Una duración más corta del tratamiento causará disolución incompleta y retendrá los contactos celulares en el hígado, mientras que una duración más larga puede causar daño hepático o interrupción de la vena porta. Los vehículos eléctricos se aíslan mediante centrifugación diferencial para eliminar células y desechos celulares. Esto da como resultado la recolección de EV en altos rendimientos que se pueden utilizar para más análisis o estudios posteriores.
Este protocolo describe un método óptimo y reproducible para el aislamiento del EV de tejido hepático mediante un proceso de perfusión en dos pasos a través de la vena porta seguida de una ultracentrifugación diferencial. Los pasos importantes del procedimiento incluyen la colocación de la cánula, la concentración de la colagenasa y el tiempo de digestión, la velocidad de flujo del medio, el manejo del tejido después de la digestión, y la ultracentrifugación diferencial clásica.
La separación celular se logra por separación de los componentes del tejido conectivo después de la digestión utilizando colagenasa tipo IV. La concentración de colagenasa utilizada para la perfusión puede variar de 0,1 a 5 mg/ml. Puede haber una variación considerable de lote a lote en la eficacia de la colagenasa para la digestión de los tejidos. Se probaron concentraciones de colagenasa de 0,5 a 5 mg/ml, pero la concentración utilizada no tuvo un impacto importante en el rendimiento de los vehículos eléctricos obtenidos. El uso de una mayor concentración de colagenasa resultará en una hinchazón y blanqueamiento más rápidos del hígado. El objetivo es obtener una disociación celular satisfactoria sin contaminación excesiva ni daños. Una concentración óptima de colagenasa utilizada en estos aislamientos es de 1-2 mg/ml perfundido durante 7-8 min a un caudal de 8 ml/min. Un procedimiento de perfusión demasiado largo aumentará el riesgo de destruir el tejido conectivo delgado dentro del hígado, así como aumentar los riesgos técnicos como el despilpar de agujas de la vena porta o la captura de aire con la vena.
El aspecto más desafiante de este protocolo es la cannulación de la vena del portal. Esto puede ser difícil de realizar, especialmente en ratones en el rango de tamaño de 18 a 25 g. Las técnicas de perfusión de colagenasa fueron desarrolladas originalmente para su uso en ratas y posteriormente adoptadas para su uso en ratones después de numerosas modificaciones y ajustes. La cannulación con un conjunto de extracción de sangre 23G es más fácil que la colocación de un catéter en vasos sanguíneos de pequeño diámetro luminal. Se recomienda fijar la cánula utilizando rosca con un nudo de tapón para evitar el desalojamiento y el nudo también sirve como un marcador de ubicación de la vena del portal en caso de que la cánula salga del recipiente.
Para el análisis aguas abajo, es extremadamente importante tener una contaminación mínima de las células. Hay varias consideraciones importantes en el manejo del tejido después de la digestión. En primer lugar, los fórceps y tijeras se cambian cuando se extrae el hígado para evitar la contaminación de la sangre. En segundo lugar, es fundamental que la vesícula biliar se retire cuidadosamente del hígado para evitar desgarros y contaminación no deseada de la bilis. En tercer lugar, una vez que el hígado se ha eliminado del ratón, el hígado se lava muy suavemente usando PBS para eliminar cualquier sangre. La minimización de la contaminación con las células debe tener una mayor prioridad que la reducción del rendimiento de los vehículos eléctricos obtenidos.
La ultracentrifugación es el método más utilizado parael aislamiento y purificación de vehículos eléctricos 8,9,10,11. Este enfoque eliminará la mayoría de las células parénquimas como hepatocitos o colangiocitos y células no parenquimales como células Kupffer, células endoteliales sinusoidales y células estelares, además, los desechos celulares, las agregaciones celulares y las células muertas también serán por centrifugación diferencial. La purificación y el aislamiento adicionales de poblaciones específicas se pueden realizar mediante cromatografía de exclusión de tamaño para eliminar cualquier agregado de proteína no vesicular o lipoproteínas.
Una limitación de este protocolo es que puede no capturar todas las vesículas tisulares, dada la posibilidad de que algunas vesículas puedan ser eliminadas en el perfusato. Si se necesita una evaluación global, se debe considerar la recopilación de perfusato y el aislamiento de vesículas dentro de perfusate. Otra limitación es el potencial de daño celular. Para monitorear el impacto potencial de la muerte celular excesiva, la viabilidad celular puede ser monitoreada e incorporada dentro de los parámetros de calidad para los aislamientos de EV de tejido. En conclusión, este procedimiento describe un flujo de trabajo optimizado utilizando una técnica de perfusión de dos pasos a través de la vena porta seguida de una ultracentrifugación diferencial para obtener vehículos eléctricos de tejido hepático a partir de hígados de ratón a un alto rendimiento. Estos vehículos eléctricos tisulares son adecuados para análisis posteriores, como la caracterización de la composición biomolecular y otros estudios que tienen como objetivo caracterizar sus funciones fisiológicas o fisiopatológicas o posibles aplicaciones como marcadores de enfermedad.
The authors have nothing to disclose.
Este estudio fue apoyado por fondos del Instituto Nacional del Cáncer 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 |