Dette er en protokol til at isolere vævs ekstrellulære vesikler (EVs) fra leveren. Protokollen beskriver en to-trins proces, der involverer kollagenase perfusion efterfulgt af differential ultracentrifugering at isolere leveren væv EVS.
Ekstracellulære vesikler (EVs) kan frigives fra mange forskellige celletyper og detekteres i de fleste, hvis ikke alle, kropsvæsker. EVs kan deltage i celle-til-celle-kommunikation ved at fjer de bioaktive molekyler som RNA eller protein fra en celle til en anden. De fleste undersøgelser af evt er udført i cellekultur modeller eller i evt isoleret fra kropsvæsker. Der er voksende interesse for isolering af EVs fra væv for at studere deres bidrag til fysiologiske processer, og hvordan de er ændret i sygdom. Isolering af evt med tilstrækkeligt udbytte fra væv er teknisk udfordrende på grund af behovet for vævs dissociation uden cellulære skader. Denne metode beskriver en procedure for isolering af evt fra muse levervæv. Metoden indebærer en to-trins proces begyndende med in situ kollagenase fordøjelse efterfulgt af differentiel ultra-centrifugering. Vævs perfusion ved hjælp af kollagenase giver en fordel i forhold til mekanisk skæring eller homogenisering af levervæv på grund af dets øgede udbytte af opnået EVS. Brugen af denne to-trins proces til at isolere EVs fra leveren vil være nyttigt for studiet af væv EVs.
Ekstracellulære vesikler (EVs) er membranbundne vesikler, der frigives fra mange forskellige typer celler i kroppen. EVs indeholder en last af molekyler, der omfatter RNA, DNA og protein. Overførsel af denne last med EVs fra en celle til en anden er postuleret som en mekanisme, hvormed celler i væv kommunikerer med hinanden1. Størstedelen af oplysningerne om evt-last eller-roller i normale sundheds-og sygdomssygdomme er udledt af undersøgelser af evt opnået fra celler i kultur eller indsamlet fra cirkulation eller andre kropsvæsker2. For at forstå deres fysiologiske roller in vivo, er en robust metode nødvendig for isolering af væv EVS, der fanger alle populationer af EVS og undgår cellulære skader eller forurening3. Det overordnede mål med den metode, der er beskrevet heri, er at isolere vævs-EVs fra muselever.
De fleste celletyper i leveren har vist sig at producere EVs, og studiet af EV-baseret signalering er at fremme grundlæggende viden og forståelse af leversygdomme. Den kombinerede virkning af EVs fra forskellige celletyper i væv er dog kun delvist forstået. Det er nødvendigt at isolere EVs fra levervævet for at forstå in situ -bidragene fra EVS inden for vævs miljøet. Den fremgangsmåde, der er beskrevet heri, er baseret på en to-trins perfusion for at forbedre vævs dissociationen og minimere celle beskadigelse. Efterfølgende er EVs isoleret fra det dissocierede levervæv. Tilgange ved hjælp af to-trins perfusion til isolering af hepatocytter har været anvendt siden begyndelsen af 1950 ‘ erne4. Disse metoder til hepatocyt isolation er blevet ændret og kontinuerligt forbedret og er nu standard tilgange til isolering af hepatocytter i kulturer, i celle suspensioner, og fra væv5,6,7. I det første trin, leveren er udsat for en ikke-recirkulerende perfusion med calciumfri buffer, Hank’s afbalanceret saltopløsning (HBSS). I det andet trin, leveren er perfvant med kollagenase at opløse den ekstracellulære matrix for yderligere adskillelse af desmosomale celle-til-celle vejkryds. En optimal behandlingstid for kollagenase opløsning er 7 til 10 minutter. En kortere behandlingsvarighed vil medføre ufuldstændig opløsning og beholde celle kontakter i leveren, hvorimod en længere varighed kan forårsage leverskader eller Portal vene forstyrrelse. Evt isoleres derefter ved hjælp af differentialcentrifuge ring for at fjerne celler og celleaffald. Dette resulterer i EV-opsamling i høje udbytter, der kan anvendes til yderligere downstream analyser eller undersøgelser.
Denne protokol beskriver en optimal og reproducerbar metode til isolering af hepatisk væv EV ved hjælp af en to-trins perfusions proces via portalen vene efterfulgt af differential ultracentrifugering. Vigtige trin i proceduren omfatter kanyle anbringelse, kollagenase koncentration og fordøjelsestid, flowhastighed af mediet, håndtering af vævet efter fordøjelsen, og klassisk differential ultracentrifugering.
Celleseparation opnås ved adskillelse fra bindevævs komponenter efter fordøjelsen ved hjælp af kollagenase type IV. Koncentrationen af kollagenase, der anvendes til perfusion, kan variere fra 0,1 til 5 mg/mL. Der kan være betydelige batch-til-batch variation i effekten af kollagenase til vævs fordøjelse. Koncentrationerne af kollagenase fra 0,5 til 5 mg/ml blev afprøvet, men den anvendte koncentration havde ikke en væsentlig indvirkning på udbyttet af de opnåede evt. Ved hjælp af en højere koncentration af kollagenase vil resultere i en hurtigere hævelse og blegning af leveren. Målet er at opnå tilfredsstillende celle dissociation uden overdreven kontaminering eller beskadigelse. En optimal koncentration af kollagenase, der anvendes i disse isoleringer er 1-2 mg/ml perfanvendes til 7-8 min ved en strømningshastighed på 8 ml/min. En perfusions procedure, der er for lang, vil øge risikoen for at ødelægge det tynde bindevæv i leveren samt øge de tekniske risici som f. eks.
Det mest udfordrende aspekt ved denne protokol er, at portalen er blevet kanyle. Dette kan være udfordrende at udføre, især i mus i 18-til 25-g-størrelsesintervallet. De teknikker til kollagenase perfusion blev oprindeligt udviklet til brug i rotter og efterfølgende vedtaget til brug i mus efter talrige modifikationer og justeringer. Kanyle behandling ved hjælp af et 23G blodindsamlings sæt er lettere end placeringen af et kateter i blodkar med lille luminale diameter. Fastgørelse af kanyle ved hjælp af tråd med en prop knude anbefales for at undgå frafald og knuden også fungerer som en markør for Portal vene placering i tilfælde af kanyle kommer ud af fartøjet.
For downstream-analyse er det ekstremt vigtigt at have minimal kontaminering fra celler. Der er flere vigtige overvejelser i håndteringen af væv efter fordøjelsen. For det første ændres pincet og saks, når leveren ekstraheres for at undgå blod kontaminering. For det andet er det afgørende, at galdeblæren forsigtigt fjernes fra leveren for at undgå tåreflåd og uønsket kontaminering fra galde. For det tredje, når leveren er blevet fjernet fra musen, leveren vaskes meget forsigtigt ved hjælp af PBS at fjerne ethvert blod. Minimering af kontaminering med celler bør prioriteres højere end reduktionen i udbyttet af de opnåede evt.
Ultracentrifugering er den mest almindeligt anvendte metode til isolering og rensning af EVS8,9,10,11. Denne fremgangsmåde vil fjerne de fleste parentchymal celler såsom hepatocytter eller cholangiocytter og ikke-parentchymale celler såsom Kupffer celler, sinusformet endotelceller, og stellate celler, derudover, celleaffald, celle aggregeringer, og døde celler vil også være fjernes ved differentialcentrifuge ring. Yderligere rensning og isolering af specifikke populationer kan udføres ved størrelses ekskluderings kromatografi for at fjerne eventuelle ikke-vesikulære protein aggregater eller lipoproteiner.
En begrænsning af denne protokol er, at den ikke kan opfange alle vævs vesikler, da nogle vesikler kan fjernes i perfusatet. Hvis der er behov for en samlet vurdering, bør det overvejes at indsamle perfusat og isolere vesikler inden for perfusat. En yderligere begrænsning er potentialet for celleskader. For at overvåge den potentielle virkning af overdreven celledød, kan cellens levedygtighed overvåges og inkorporeres inden for kvalitetsparametre for væv EV isoleringer. Afslutningsvis, denne procedure beskriver en optimeret workflow ved hjælp af en to-trins perfusion teknik via portalen vene efterfulgt af differential ultracentrifugering for at opnå leveren væv EVS fra mus lever ved et højt udbytte. Disse væv EVs er egnede til downstream analyser såsom karakterisering af biomolekyler sammensætning og andre undersøgelser, der har til formål at karakterisere deres fysiologiske eller patofysiologiske roller eller potentielle anvendelser som sygdoms markører.
The authors have nothing to disclose.
Denne undersøgelse blev støttet af finansiering fra 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 |