Extracellular vesicles present in blood have been suggested as novel biomarkers for various diseases. Here, we present a protocol for the isolation of large plasma membrane-derived microvesicles from peripheral blood samples and their subsequent analysis by conventional flow cytometry and Western Blotting.
작은 엔도 좀 유래 엑소 좀 (EXOS, 직경 <100 ㎚) 및 대형 플라즈마 막 유래 마이크로 소포 (MV를, 직경> 100 ㎚)를 포함하는 세포 외 소포 (전기 자동차)의 방출은 모든 살아있는 세포에서 발생하는 근본적인 세포 과정이다. 원산지 자신의 휴대 및 시험 관내 연구에서 특정이 소포 수송 단백질, 지질 및 핵산은 세포 간 의사 소통의 매개체로 자신의 중요성을 강조했다. 전기차 성공적 다양한 체액으로부터 분리 된 혈액에서 특히 전기차 암 또는 감염성 질병에 대한 생체 유망한 것으로 확인되었다. 혈액 MV의 개체군 연구를 허용하기 위해, 우리는 말초 혈액에서 조작량의 표준 단리 및 특성화를위한 프로토콜을 제시한다. MV를 차동 원심 분리하여 EDTA-항 응고 혈장 샘플에서 펠렛 일반적으로 (100)의 직경을 가지고있다 – 600 nm의. 그들의 더 큰 크기로, 그들은 수쉽게 유동 세포 계측법, 정기적으로 임상 진단에 사용되는 대부분의 실험실에서 사용할 수있는 기술에 의해 연구 될 수있다. 격리 된 MV의 품질 관리 분석을위한 여러 실시 예를 설명한다 혈액 다른 MV 개체군의 판정에 사용할 수있는 마커를 제공한다.
지난 몇 년 동안 시험 관내 연구에 많은 세포 소낭은 EVS (는) 간 통신에있어서 중요한 역할을한다는 것을 보여 주었다. 살아있는 세포는 지속적으로 크기, 콘텐츠 및 생합성에 차이가 소포를 흘렸다. 가장 좋은 공부 전기 자동차는이 multivesicular 몸에서 관내 소포로 저장되는 위치 엔도 좀의 시스템에서 발생하는 엑소 좀 있습니다. 세포막과 후자 퓨즈되면 함유 소포는 엑소 좀으로 방출된다 (EXOS 직경이 30-100 nm 인 1). 세포막이 직접 오프 꽃 봉오리 – 지난 몇 년 동안 증가 관심을 얻고있다 EV의 두 번째 인구는 큰 마이크로 소포 (1,000 nm의 MV를, 직경 100)이다.
5, 이들이 인접하는 C로 전송할 수있는 단백질의 과다 – 소포 두 유형, 예를 들어, DNA, mRNA의 또는 miRNA의 3 지질 이중층에 의해 둘러싸인 핵산이 포함되어있다ELL 학생. 일반적으로 소포의 단백질 조성물은 원래 셀의 상태를 반영하면서, 일부 단백질은 선택적 타겟팅 및 전기 자동차 (1)에 농축 된 것으로 보인다. 주요 연구 관심은 신규 한 바이오 마커로서 전기차의 사용을 허용 할 수 특정 EV 서명을 정의하기 위해 이상 및 질병 세포로부터 전기차의 특성이다. 특히 종종 종양 자체가 쉽게 액세스하지 않는 암에서 혈액 종양 특이 전기차 타겟팅 액체 생검 치료 반응의 모니터링을 허용하거나 침습적 6 없이도 일차 종양 특성화 도울 것이다.
실제로, 전기 자동차는 이미 성공적으로 소변 7, CSF 8, 모유 (9) 또는 혈액 (10) 등 다양한 체액에서 분리되었다. 몇몇 연구는 다른 인간의 질병에 EV 계수의 변화와 구성을 확인했다. 예를 들어, 패혈증 환자 프로 응집제 조작량의 수이다상당히 건강한 사람 (11)에 비해 증가했다. 또한 심각한 뇌 말라리아 환자에서 혈중 총 조작량의 증가가 관찰 될 수 있고, 혈소판 유래 된 MV의 수는 코마 깊이 감소증 (12)과 상관 관계. 다른 연구는이 심혈 13,14 높은 확률과 상관, 전신성 홍 반성 루푸스 또는 심부전 환자에서, 후자의 경우는 내피 – 유래 소체의 상승 된 수치를보고한다.
특히 암, 혈액의 전기 자동차는 현재 진단 및 예후 가치와 새로운 바이오 마커로 설명합니다. 이러한 MUC1, EGFR 또는 FAK 같은 종양 관련 단백질을 발현하는 MV를의 수준은 유방암 환자 (15, 16)의 혈액에서 증가 할 것으로 보인다. 또한 EXOS를 들어, 최근의 연구는 Glypican-1 초기 질병 드를 허용 유방암 췌장암 또는 델-1과 같은 종양 특이 항원을 운반하는 혈액 유래 EXOS을 보여 주었다높은 특이성과 감도 (17, 18)와 tection. 게다가, 혈청 – 유래 종양 EXOS는 KRAS 및 치료 예측 19의 사용을 제안 p53과 같은 돌연변이의 검출에 사용할 수있는 DNA를 포함 할 수있다. 최근 진보는 특정 마이크로 유체 칩을 사용하여 아교 모세포종 환자의 혈액에서 EXOS의 분석 요법 (20)의 감시를 허용 보여 주었다. 함께 찍은, 이러한 결과는 소포의 질병 별 소집단의 분석은 진단, 예후뿐만 아니라 치료 옵션과 성공에 대한 유용한 정보를 제공하는 것을 의미한다.
그러나, 혈액 EXOS의 분리 및 분석은 시간 소모적이다 특별한 실험 장비를 필요로하기 때문에 아직 일상적인 임상 진단에 적합하지 않다. 대조적으로, 조작량은 EXOS (18)에 필요로 계측법 라텍스 비드에 결합을 할 필요없이 쉽게 흐르지 의해 분석 될 수 있고, 그들의 큰 크기에 훨씬 빨리 격리 될 수21. 따라서, 우리가 혈액 샘플의 조작량의 표준 단리 및 유동 세포 계측법에 의해 MV의 개체군의 후속 특성화에 사용될 수있는 프로토콜을 제시한다. 이 프로토콜은 추가 연구와 일상적인 임상 진단을위한 MVS를 사용하기 위해 필요합니다 큰 환자 그룹의 MV 프로파일의 깊이 특성에 허용됩니다.
혈액에서 전기 자동차에 대한 최근의 연구는 EV 조성 및 계산은 여러 질병의 원인 중에 변경할 것을 증명하고있다. 따라서 이러한 전기 자동차의 분석 및 추가 특성 추가 진단 및 예후에 대한 질병 바이오 마커로서의 사용 가능성을 평가하거나 치료 반응을 평가하기 위해 높은 관심입니다. 우리가 여기에 제시 프로토콜은 모든 세포 소기관을 포함하지 않는 최대 600 nm의 직경 소포의 분리를 할 수 있습니다. 이러한 관측 된 MV의 현재의 정의에 부합하며, 세포 자멸 소체 (2)의 존재를 배제. 종종 엑소 마커로서 사용되는 tetraspanins CD9 및 CD81 발현 약간만 동안 웨스턴 블로 팅을 사용하여, 우리는 상기 격리 된 MV는 튜 불린의 높은 발현을 표시 함을 입증 할 수 있었다. 이 MVS가 EXOS 차이가 있음을 확인하고 프로테오믹스 (25)에 의해 최근 심도있는 특성 모두 EV 인구의 비교에 적합합니다.
혈액 샘플을 수집하는 동안 콘텐츠 ">는 MV 저하를 방지하기 위해 짧은 가능한 정맥 천자 혈장 제제 사이의 시간을 유지하기 위해 중요하다. 또한, 혈액 샘플의 장기간 보관이 향상 MV를 일으키는 혈액 세포의 활성화를 초래할 수도 궁극적으로 세포 사멸 기관의 발표 결과 세포 사멸을 발산합니다. MV 격리를위한 또 다른 중요한 고려 사항은 따라서, 아래로 회전 후 가능한 한 상층 액만큼을 제거하는 것이 중요하다. 혈장 단백질 이하 EXOS와 MV 준비의 오염을 방지하는 것입니다 펠렛 정상적으로 볼 단단히 튜브의 벽에 부착되어 있기 때문에 14,000 × g에서 조작량이. 상등액 용이 피펫 팁으로 제거 될 수있다. EXOS 달리 고속 초 원심 분리에 의해 제조시 응집체를 형성하는 경향이있는 자주 재현 탁하기 어려운이 문제가 MV를 발생하지 않습니다.본 연구는 possi 것을 보여준다유동 세포 계측법에 의해 혈액에 존재하는 MV의 소집단의 특성에 상상력. 대부분의 유동 세포 계측기의 검출 한계는 200이지만 – 300 nm의 조작량이 재현 명확 배경 신호로부터 자신의 구별을 허용 동일한 분석 파라미터들 및 게이트들과 도너뿐만 아니라 세포 배양 샘플에서 측정 하였다. 이는 PBS가 유동 세포 계측법 (도 3) 중 높은 배경을 일으킬 수있는 오염 입자를 포함하지 않는 분석에 사용한 측정에 앞서 확인하는 것이 중요하다. 일부 작은 MV를가 유세포 방식에서 캡처되지 않을 수 있지만, 우리는 모든 주요 혈액 세포 집단 (예, 혈소판, 적혈구, 백혈구, 내피 세포)에서 MVS를 발견했습니다. 29 – 우리의 분석에서 우리는 이전에 MV를 26 일에 발견 된 다른 혈액 세포에 대한 표준 마커를 사용했다. 또한 주목해야한다, t 유동 세포 계측법에 의해 최적의 결과를 얻기 위해서는그 금액과 모든 항체의 농도는 관심의 항원을 발현하는 MV 샘플에 적정해야한다. 혈액에서 특정 MV의 소집단이 높은 특이성으로 식별되어야한다 경우, 각각의 MV를에 두 개의 서로 다른 항원 존재에 대해 이중 염색을 수행하고 이후 23 분석에만 모든 더블 긍정적 인 MVS를 고려하는 것이 가능하다. 현재 건강한 사람 23,30의 혈액에 MV의 개체군의 표준 범위를 정의하기위한 노력이있다. 이 연구는 이미 혈소판 유래 MVS가 우리의 관찰과 대응에 혈액의 MV를 가장 큰 인구를 구성하는 것으로 나타났습니다.
MV 샘플의 특성을 유동 세포 계측법의 하나의 장점은이 방법은 이미 잘 일상적인 임상 진단에서 바이오 마커 등의 MV를의 가능한 사용을 허용하는 대부분의 임상 센터에서 진단 목적으로 설립된다는 점이다. 주로 초점을 혈액에서 전기 자동차에 대한 이전의 연구작은 EXOS에 에드 선택적 원하는 엑소 목표 인구 (31, 32)를 분석하는 특정 분류 절차 중 하나에 의존하거나 분석 18 일 전에 비드 라텍스 EXOS의 커플 링 시간 소모적 (2 일) 분리 공정을 필요로한다. 우리의 관찰되지 않은 전혈 제제의 조작량의 유세포 분석은 심지어 그러한 선택 과정없이 종양 유래의 MV와 같은 조작량의 검출을 허용하는 것이 제안한다.
여기에 제시된 프로토콜은 표준 실험실 장비와 말초 혈액 샘플에서 MV를의 빠른 분리를 허용하고 그 이후의 특성은 유동 세포 계측법과 서양 블로 팅하여, 함께. 전체 프로세스는 질병 표지자로서 조작량의 전위를 평가하는 데 필요한 환자의 혈액 MV 프로파일에 미래 연구를 용이하게 약 2 시간 동안 수행 될 수있다.
The authors have nothing to disclose.
The authors acknowledge Meike Schaffrinski for excellent technical assistance. We would like to thank the following people for their help in the collection of peripheral blood samples (all from University Medical Center Göttingen): Henrietta Vida (Dept. of Transfusion Medicine), Kia Homayounfar, Lena-Christin Conradi (Dept. of General, Visceral and Pediatric Surgery), Leila Siam, Bawarjan Schatlo (Dept. of Neurosurgery), Hendrik A. Wolff, Martin Canis (Dept. of Otorhinolaryngology, Head and Neck Surgery) as well as all employees of the interdisciplinary short-term oncology. We acknowledge Dirk Wenzel (Max Planck Institute for Biophysical Chemistry, Göttingen) for his help with the electron microscopy of MVs.
The study was funded by the German Ministry of Education and Research (BMBF) project MetastaSys (grant no. 0316173) as well as the German Cancer Aid (grant no. 109615).
butterfly needle (21 gauge) | Hospira Deutschland GmbH | 490P29201 | |
Bovine serum albumin Fraction V | Roth | 8076.3 | For 10x TBS weigh 24.2 g Tris base and 80 g NaCl, ad 1 L H2O and adjust pH to 7.6 |
For 1x TBS-T mix 100 mL 10x TBS with 900 mL H2O and add 1 mL Tween-20 | |||
CD235a-PE | Beckman Coulter | A07792 | use 5µl for staining |
CD45-FITC | Beckman Coulter | 7782 | use 5µl for staining |
CD62E-PE | Biolegend | 336008 | use 0.8µg for staining |
CD62P-PE | Biolegend | 304905 | use 0.1µg for staining |
CD81 antibody | Biolegend | 349501 | 1:2000 in 5%BSA in TBS-T; use non-reducing conditions for Western Blotting |
CD9 antibody | Immunotools | 21270091 | 1:1000 in 5%BSA in TBS-T; use non-reducing conditions for Western Blotting |
Chemiluminescence imager ImageQuant LAS-4000 | Fujitsu Life Sciences | ||
DC protein assay kit II | Bio-Rad | 5000112 | |
ECL detection reagent | GE Healthcare | RPN2232 | |
EDTA vacutainers for blood collection | Sarstedt | 01.1605.001 | |
FACSCanto II | BD Biosciences | ||
fetal calf serum (FCS) | Invitrogen | 10091148 | heat-inactivated (30 min, 56°C) |
filter 0.22µm | Sarstedt | 83.1826.001 | |
HRP-coupled anti-mouse secondary antibody | santa cruz | sc-2005 | use 1:10,000 in 5% milk powder in TBS-T |
HRP-coupled anti-rabbit secondary antibody | santa cruz | sc-2004 | use 1:10,000 in 5% milk powder in TBS-T |
4x Laemmli loading buffer, Roti-Load 1 | Roth | K929.1 | |
microfuge SIGMA 1-15K | Sigma Laborzentrifugen | ||
milk powder (Blotting-Grade Blocker, nonfat dry milk) | BioRad | 170-6404 | |
multifuge 3 L-R | Heraeus | ||
NanoSight LM10 | NanoSight Ltd. | ||
PBS, w/o Ca and Mg | Pan biotech | P04-36500 | |
perfusor syringe 50 mL | Braun | 8728844F | |
Ponceau-S staining solution | PanReac AppliChem | A2935,0500 | |
rotor Sw32.1 Ti for ultracentrifugation (6x 17 mL) | Beckman Coulter | ||
rotor TLA-120.2 for ultracentrifugation (10x 1.5 mL) | Beckman Coulter | ||
tubes for flow cytometry (5 mL, round-bottom) | BD Biosciences | 352054 | |
tubes for ultracentrifugation (15 mL) | Beckman Coulter | 344061 | |
tubes for ultracentrifugation (11* 34 mm) | Beckman Coulter | 343778 | |
Tubulin antibody | Millipore | 05-829 | 1:5000 in 5%BSA in TBST |
ultracentrifuge Optima L-80 XP | Beckman Coulter | ||
ultracentrifuge TL-100 | Beckman Coulter | ||
valve filter Seraplas V15 | Sarstedt | 53,428 |