이 프로토콜에서 우리는 형광 기반 나노-추적 분석 하 여 인간의 전체 혈액에서 세포 외 vesicles의 신속한 격리 및 특정 마커의 특성화에 대 한 완벽 한 워크플로우를 설명합니다. 제시 결과 재현성의 높은 레벨을 표시 하 고 셀 문화 supernatants 조정 될 수 있습니다.
Extracellular 소포 (EVs), exosomes, 등은 전문된 막 나노 크기의 소포 constitutively 많은 세포 유형에서 발표 되 고 셀 통신 및 다양 한 종류의 조절에 중추적인 역할을 하는 체액에서 발견 생물 학적 프로세스입니다. EVs의 특성에 대 한 다양 한 방법은 설명 했습니다. 그러나, 이러한 방법의 대부분 준비 및 샘플의 특성은 매우 시간이 걸리는, 또는 그것은 그들의 작은 크기로 인해 및 개별의 부족으로 인해 특정 마커 분석 하기 매우 어려운 단점이 있다 인구입니다. 여전히 단일 EV미 의 특성에 대 한 표준화 된 방법 동안 EVs의 분석에 대 한 방법을 지난 10 년간 상당히 향상 되었습니다, 여기, 형광 기반 나노-추적 분석에 의해 단일 EVs의 특성에 대 한 반 자동화 된 방법을 설명합니다. 프로토콜 표시 되는이 분야에서 많은 연구자의 일반적인 문제를 해결 하 고 EVs와 특성화 같은 특정 표면 마커 뿐만 아니라 PKH67, 일반 세포 막 링커의 신속한 격리에 대 한 완벽 한 워크플로우를 제공 합니다. CD63, CD9, vimentin, 및 관련 된 lysosomal 막 단백질 1 (램프-1). 제시 결과 부 럽 등 다른 방법으로 확인 재현성, 높은 수준을 보여줍니다. 실시 실험에서 우리가 독점적으로 EVs에서 인간의 혈 청 샘플, 절연을 사용 하지만이 방법은 플라즈마 또는 다른 체액에 적합 하 고 셀 문화 supernatants에서 EVs의 특성화에 대 한 조정 될 수 있다. EV 생물학에 대 한 연구의 향후 진행에 관계 없이 여기에 표시 되는 프로토콜 특정 마커 단일 EVs의 신속한 특성화에 대 한 신속 하 고 안정적인 방법을 제공 한다.
Extracellular 소포 (EVs), exosomes를 포함 하 여 전문화 된 막 나노 크기의 소포 (20-150 nm) 지질, 접착 세포 신호 분자 뿐만 아니라 같은 다른 기능 cytosolic 성분의 특정 조합을 포함 하는 (미르) 예측에 관한 mRNA, 그리고 놀이-셀 통신1,2조절에 중추적인 역할. EVs에서 많은 다른 세포 유형, 예를 들어, 내 피 세포, 면역 세포, 종양 세포, 그들의 환경에서 발표 되 고 혈 청 정액, 소변, 모유, 타 액, 또는 척수3, 같은 체액에서 검출 될 수 있다 4. 연구의 증가 수로 여러 가지 질병의 조기 진단 또는 질병 진행5,6의 예측에 대 한 잠재적인 생체 EVs의 다양 한 기여를 강조. Exosomes는 종종 그들은 구체적으로 연관 된, 그들은7에서 파생 셀 유형에 관계 없이 분자의 존재에 의해 설명 됩니다. 예를 들어 exosomes 다른 tetraspanins (CD81 CD9, CD63,)를 포함, 중요 한 조직 적합성 복잡 한 클래스 나 (MHC 나) 분자, 다양 한 막 횡단 단백질, 일반적인 cytosolic 단백질 (tubulin 그리고 말라), 분자 multivesicular 몸 (에 관련 된 MVB) 속 (TSG101 및 alix), 열 충격 단백질 (HSP 70 및 HSP 90), 그리고에 참여 하는 단백질 신호 변환 (단백질 kinases)8.
여러 가지 방법 EVs9특성에 대 한 설명 했습니다. 가장 일반적이 고 널리 퍼진 방법 EV 분석에 사용 되는 흐름 cytometry10, 스캐닝 전자 현미경 (SEM), 및 전송 전자 현미경 (TEM)11. EV 콘텐츠 생 화 확 적인 특성에 대 한 best-established 방법과 일반적으로 사용 되는 서양 blotting12,13. SEM과 TEM 전체 크기 스펙트럼에 걸쳐 EVs의 검출에 대 한 허용, 특정 표면 단백질의 매우 제한 된 식별 이러한 메서드의 특정 단점입니다. 대조적으로, cytometry 특정 EV 표면 마커, 식별을 위한 강력한 도구 이지만이 방법의 임계값 제한 500 보다 큰 크기 evs 분석 nm. 따라서, 특정 표면 마커 검출 고립 된 EVs의 분석은 현재 이러한 세 가지 잘 설립 방법을 통해 액세스할 수 없습니다. 우리는 이전 시각화 및 EVs, 나노-추적 분석 (NTA)14의 분석에 대 한 또 다른 매우 중요 한 방법 설명. 간단히,이 방법은 두 개의 다른 물리적 원리 결합합니다. 첫째, 입자 그들은 레이저 빔으로 반구는 브라운 모션로 알려진 두 번째 원리는 액체에 다른 입자의 보급은 그들의 크기에 반비례 하는 때 빛을 피해 라. 단일 입자에서 뿌려 진된 빛의 디지털 이미지 기록 됩니다 소프트웨어 기반 분석 분석기 추적 입자 액체 샘플의 반자동된 데스크톱 나노 분석 계기에 의하여 이루어져 있다. 입자와 입자의 운동 비디오 카메라와 함께 레이저 산란 현미경에 의해 검색 됩니다. 레이저 빔은 세로로, 광학 축이 수평 및 샘플 가득 셀 채널에 집중 하는 동안. 흩어져 빛 반점의 음모와 모션의 그들의 속도 의해 제공 하는 데이터 사용 총 입자 수와 크기 분포의 결정. 레이저에 의해 방사선 조사 후 입자 분산형은 빛 현미경14는 디지털 비디오 카메라 를 통해 에 의해 기록 된. 우리의 전 방법에 발전은 레이저 사이 500 nm 긴 웨이브 통과 (LWP) 컷오프 필터의 삽입 (파장 488 nm)와 형광 표시 된 입자 (그림 1)의 직접 분석을 가능 하 게 셀 채널. 우리의 프로토콜 예를 들어, 그들의 부모의 기원에 따르면, 단일 EVs의 빠른 특성에 대 한이 분야에서 많은 연구자의 일반적인 수요를 해결합니다. 이 프로토콜에서 우리는 형광 기반 나노 입자 추적 분석 하 여 인간의 전체 혈액에서 EVs의 신속한 격리 및 특정 마커의 빠른 특성을 위한 완벽 한 워크플로우를 설명합니다. EVs는 특정 exosomal, 예를 들어, CD63, CD9, 표식과 vimentin 뿐만 아니라 PKH67, 일반 세포 막 링커 얼룩에 의해 감지할 수 있습니다. 우리의 프로토콜은 또한 EDTA citrated 플라즈마로 다른 체액 및 세포 문화 supernatants에 적합 합니다.
EVs의 격리에 대 한 자세한 프로토콜 분석 추적 형광 기반 나노 입자와 전체 혈액 및 특정 표면 마커의 빠른 특성에서 설명 합니다. 실시 실험에서 우리가 독점적으로 EVs에서 혈 청 샘플, 절연을 사용 하지만이 방법은 ethylenediaminetetraacetic 산 (EDTA) 및 citrated 플라즈마에 적합 하 고 또한 소변, 모유, 타 액, 다른 체액에 확장 될 수 있습니다. 중추 신 경계, 그리고 정액입니다. 또한,이 프로토콜은 셀 문화 supernatants에서 EVs의 특성화에 대 한 조정할 수 있습니다. 이 프로토콜에서 EV의 서 스 펜 션은 부드럽게 30에서 배열 하는 미 립 자 크기에 따라 exosomes 및 EVs를 침전 하는 독자적인 폴리머를 포함 한 exosome 강 수 시 약을 사용 하 여 혈 청의 100 μ에서 생성 된 200 nm nm, 그것에 의하여 10-20 μ EVs의 각 표면 표식의 특성에 대 한 임명 되었다. 불행히도, 격리 단계 불가피 하다, 혈 청 샘플 (예를 들어, 알 부 민 그리고 글로불린)에 단백질의 높은 금액 절차를 얼룩이 지는 항 체 방해 배경 및 정교한 결과의 높은 수준에 결과 때문에. 또한, 샘플에서 exosomes의 생물학 가용성에 따라, 처리 하기 전에 희석 고용된 EV 서 스 펜 션의 양은 해야 합니다 조정할 수 다른 소스 재료에 대 한. 여러 샘플을 비교, 일관성 있는 수집 매개 변수 (감도, 셔터, 등) 뿐만 아니라 샘플의 희석에 대 한 표준화 된 접근은 필요 합니다. 또 다른 중요 한 점은 측정 드리프트 (우리의 손에, < 5 μ m/s) 낮은 될 때까지 시작 되지 있습니다. 드리프트 너무 높은 경우, 반복된 측정 샘플의 굴복, 그들 자신의 사이에서 높은 표준 편차 그러나 낮은 드리프트, 결과 데이터 매우 일관 했다 재현성의 높은 수준을 확인. 선택 된 항 체는 적절 한 형광 색소는 중요 하다. FITC 사진 표백의 높은 비율을가지고 있기 때문에 알 렉 사 Fluor 488와 항 체를 활용 해야 합니다. 가능성이 더 안정적인 fluophores 이어질 것입니다 확실히 증가 분석 결과 안정성 미래에. 일반적으로, 많은 연구원은 사용 하 여 PBS를 희석제로 EV미 에 대 한 이 프로토콜에 대 한 희석 액으로 증류수를 사용 하 여 EV 정지에 대 한 결정적 이다. 측정을 방해할 수 있습니다 때 EVs와 fluorescing 염료, 높은 osmolality PBS, 같은 다른 diluents의 이온 농도 표시는 그리고 이어질 변경 결과.
여전히 격리 및 EV미 의 특성화에 대 한 표준화 된 방법 동안 EVs의 분석에 대 한 방법을 지난 10 년간 상당히 향상 되었습니다, 어디 EVs는 종종 바인딩할 구슬에 더 큰 표면을 제공, cytometry의 주요 단점은 많은 EVs10강하고 감지 신호 제공 하기 위해 표면에 고정. SEM과 TEM 샘플의 준비 시간이 많이 걸리는 이며 EVs만11그들의 크기 및 형태 의해 구별 될 수 있다는 단점이 있다. 최대 날짜, 질적 (즉, 생화학)에 대 한 best-established 및 일반적으로 사용 방법 EV 특성화는 서양 더럽혀, 이벤트는 특정 항 체12,13의 단백질 분석. 그러나, 이러한 모든 방법의 단점은 특정 표면 표식에 대 한 단일 EVs를 분석 하는 무 능력에 거짓말. 또한, 긴 처리 시간 및 현재 프로토콜의 많은 것에 의해 사용 되는 긴 세척/격리 절차 높은 샘플 처리량과 하나의 EV미 의 특성에 적합 하지 않은 그들을 만드는 노동 집약적인 단계를 포함 우리의 프로토콜 CD63, CD9, vimentin, CD107a, 등 특정 표면 마커 빠른 격리와 단일 EVs의 특성에 대 한 완벽 한 워크플로우를 제공 하 고 광범위 한 다른 표면 마커의 원산지 결정에 대 한 확장 될 수 있다 출시 된 EV미 NTA 장치의 영구적인 기술 발전, 때문에 우리는 우리의 연구 결과를와 최신 분석기 제조 업체와 협력에서을 확인 했다. EV 생물학, 특히 exosomes에 관하여에 대 한 연구의 진행 하는 미래 상황에 관계 없이 여기에 표시 되는 프로토콜 특정 마커 단일 EVs의 특성에 대 한 신속 하 고 안정적인 방법을 제공 합니다. 격리 및 얼룩 절차 동안 EVs의 집계 지금까지 피할 수는, 때문에 미래 연구 EV 집계를 방지 하 고 형광 표시 된 EV미 의 정확한 크기 결정을 사용 하는 방법을 개발에 초점을 맞추어야
The authors have nothing to disclose.
저자는 부분적으로이 작품의 출판 비용을 커버에 대 한 입자 메트릭스 GmbH를 감사 합니다.
Serum-separation tube | BD | 366882 | BD Vacutainer |
Ampuwa water | Fresenius Kabi | 10060 | |
Dulbecco's phosphate-buffered saline | Sigma | 56064C | |
Falcon tube, 15 mL | Greiner Bio One | 188271 | |
Falcon tube, 50 mL | Greiner Bio One | 227270 | |
Microcentrifuge tube, 1.5 mL | Eppendorf | 30120086 | Speciality tubes for ultra centrifugation |
Tube with Snap-On Cap 1.5 mL | Beckman Coulter | 357448 | |
Polybeads Microspheres 0.2 µm | Polysciences, Inc. | 7304 | Alignment Solution |
Fluoresbrite YG Carboxylate Microspheres beads 0.2 µm | Polysciences, Inc. | 09834-10 | Alignment Solution |
Syringe, 2 mL | Braun | 4606027V | |
Syringe, 10 mL | Braun | 4606728V | |
Exoquick | SBI | EXOQ20A-1 | EV precipitation solution |
Laemmli Sample Buffer (2x) | BioRad | 1610737 | |
DC Protein Assay Kit II | BioRad | 5000112 | Lowry prtein assay |
PKH67 Green Fluorescent Cell Linker Kit | Sigma | PKH67GL-1KT | For general membrane labelling |
Alexa Fluor 488 anti-human CD107a Antibody | BioLegend | 328609 | Lysosomal-associated membrane protein-1 (LAMP-1) |
Human CD9-Alexa Fluor 488 | R&D Systems | FAB1880G | |
Anti-CD9 Antibody | SBI | EXOAB-CD9A-1 | |
CD63-Alexa Fluor 488 | ThermoFisher | MA5-18149 | |
FITC anti-human CD63 Antibody | BioLegend | 353005 | |
CD63. Antibody, polyclonal | SantaCruz | Sc-15363 | |
Alexa Fluor 488 anti-vimentin Antibody | BioLegend | 677809 | |
Anti-Vimentin Antibody | SBI | EXOAB-VMTN-1 | |
Goat anti mouse IgG + IgM | Jackson Immuno | 315-035-048 | |
Goat anti rabbit IgG | Dianova | 111-035-003 | |
SuperSignal West Femto Maximum Sensitivity Substrate | ThermoFisher | 34094 | |
ZetaView | Particle Metrix | PMX 100, Type | |
Centrifuge | Eppendorf | 5804R | |
Ultracentrifuge | Beckman Coulter | Optima MAX-XP | |
Chemiluminescence Imager | GE Healthcare | Amersham Imager 600 |