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再生醫(yī)學(xué)之細(xì)胞外囊泡療法的新型工具箱

來源:富士膠片和光(廣州)貿(mào)易有限公司   2021年01月22日 16:13  

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使用PS親和法分離的MSC來源細(xì)胞外囊泡具有較高的抗炎和抗纖維化作用

 

細(xì)胞外囊泡(EVs)是由細(xì)胞釋放的微小脂質(zhì)雙分子層顆粒。如今,細(xì)胞外囊泡由于可以傳遞生物活性脂質(zhì)、蛋白質(zhì)和核酸,被*為是細(xì)胞間通訊的重要信使。間充質(zhì)干細(xì)胞(MSC)來源的細(xì)胞外囊泡,正成為未來再生醫(yī)學(xué)中頗具前景的治療策略。本文將介紹一種細(xì)胞外囊泡分離技術(shù)——PS親和法,以及目前為止在再生醫(yī)學(xué)中發(fā)現(xiàn)的實(shí)用性。

 

 

◆細(xì)胞外囊泡(EVs)

 

細(xì)胞外囊泡,包括外泌體和微囊泡,是由細(xì)胞釋放的小于1,000 nm的脂質(zhì)雙層顆粒,同時(shí)帶有標(biāo)記蛋白CD9、CD63和CD811。細(xì)胞外囊泡包含蛋白質(zhì)、DNA、RNA和脂質(zhì)等細(xì)胞成分,被認(rèn)為是通過轉(zhuǎn)移這些成分來進(jìn)行細(xì)胞間的交流。

 

 

◆MSC來源細(xì)胞外囊泡

 

MSC是來源于間充質(zhì)的干細(xì)胞,可以分化為脂肪、骨骼和軟骨。MSC可以從骨髓、脂肪組織或臍帶建立,使其成為有前景的未來再生醫(yī)學(xué)的來源。已知MSC具有某些旁分泌效應(yīng),包括免疫抑制、抗炎和抗纖維化。近的報(bào)告顯示,這些影響是由MSCs釋放的細(xì)胞外囊泡(EVs)引起的3),這也是MSC來源細(xì)胞外囊泡(EVs)療法受到關(guān)注的原因。

 

 

◆新型細(xì)胞外囊泡(EVs)分離技術(shù)-PS親和法-

 

分離細(xì)胞外囊泡包括以下幾種方法:已經(jīng)經(jīng)過長期應(yīng)用的超速離心、密度梯度離心及針對(duì)表面抗原的抗體親和法4)。但是以上方法存在諸如回收率低、純度低、不能收集完整囊泡、再現(xiàn)性差等問題。 對(duì)此,富士膠片和光與金澤大學(xué)的華山教授合作共同開發(fā)了一種新的PS親和法,該方法可捕獲表達(dá)于細(xì)胞外囊泡表面的磷脂酰絲氨酸(PS)5)。PS親和法利用的是與PS鈣依賴性結(jié)合的Tim4蛋白。Tim4蛋白雖能與PS牢固結(jié)合,但也可由Ca2+螯合劑(如EDTA)釋放。利用該特性,可開發(fā)出比傳統(tǒng)方法的回收效率、純度、收集完整囊泡和可重復(fù)性更佳的細(xì)胞外囊泡分離方法(圖1)。

 

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圖1

 

A)通過PS親和法進(jìn)行的細(xì)胞外囊泡步驟

B)通過PS親和法或UC分離EVs的透射電子顯微鏡圖。箭頭表示EVs。

 

 

◆PS親和法可分離具有高活性的MSC來源細(xì)胞外囊泡

 

接下來要介紹的是我們近在分離MSC來源細(xì)胞外囊泡中發(fā)現(xiàn)到的PS親和法的價(jià)值。首先,通過PS親和法或超速離心法(UC)從骨髓來源的MSC條件培養(yǎng)基中分離出細(xì)胞外囊泡。然后,通過PS ELISA比較每種分離方法的回收效率,一種PS親和技術(shù)的細(xì)胞外囊泡定量法(圖2A)。通過檢測(cè)CD9、CD63或CD81分析細(xì)胞外囊泡的定量。結(jié)果顯示,UC回收率為40%,而PS親和法回收率為80%以上(圖2B)。

 

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圖2

 

A)PS ELISA的原理

這是一種對(duì)細(xì)胞外囊泡進(jìn)行定量的原創(chuàng)性技術(shù),通過固定化Tim4蛋白和檢測(cè)抗體分別實(shí)現(xiàn)捕獲細(xì)胞外囊泡和檢測(cè)細(xì)胞外囊泡的表面抗原。

B)通過PS親和法或UC法分離的MSC來源細(xì)胞外囊泡的定量檢測(cè)

檢測(cè)抗體是抗CD9抗體、抗CD63抗體或抗CD81抗體。該圖顯示的是相對(duì)值,其中培養(yǎng)基的細(xì)胞外囊泡數(shù)量為100%。

PS ELISA法:PS CaptureTM外泌體ELISA試劑盒(鏈霉親和素HRP)(298-80601;包括抗CD63抗體),抗CD9抗體(019-27953),抗CD81抗體(011-28111)。

 

 


 

此外,我們比較了每種方法分離出來的MSC來源細(xì)胞外囊泡活性并進(jìn)行實(shí)驗(yàn),以評(píng)估外周血單個(gè)核細(xì)胞(PBMC)的抗炎作用和正常人胎兒肺二倍體成纖維細(xì)胞(TIG3細(xì)胞)的抗纖維化作用。結(jié)果表明,通過PS親和法分離的MSC來源細(xì)胞外囊泡比通過UC分離的細(xì)胞外囊泡具有更高的活性(圖3、4)。

 

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圖3. MSC來源的細(xì)胞外囊泡對(duì)LPS誘發(fā)的炎癥的作用

 

用LPS刺激由PBMC分離出的單核細(xì)胞來誘導(dǎo)炎癥,然后添加由各方法分離出的4.5×108粒子/ mL細(xì)胞外囊泡。結(jié)果發(fā)現(xiàn),MSC來源的細(xì)胞外囊泡抑制了TNFα和IL-6基因表達(dá)的增強(qiáng)以及TGFβ基因表達(dá)的降低。PS分離的細(xì)胞外囊泡比UC分離的細(xì)胞外囊泡更具抑制作用。

 

 

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圖4. MSC來源的細(xì)胞外囊泡對(duì)纖維化的影響

 

用TGFβ刺激TIG3細(xì)胞并誘導(dǎo)纖維化相關(guān)基因增強(qiáng)表達(dá),隨后添加由各方法分離的1×109 粒子/ mL的細(xì)胞外囊泡。MSC來源的細(xì)胞外囊泡抑制了膠原III、αSMA和膠原V基因的升高,PS分離的細(xì)胞外囊泡比UC分離的細(xì)胞外囊泡更具抑制作用。

這個(gè)結(jié)果顯示,PS親合法能夠以高回收率分離MSC來源的細(xì)胞外囊泡,同時(shí)保持細(xì)胞外囊泡的高活性。換言之,它揭示了傳統(tǒng)方法除回收率低外,還因超速離心的物理損傷引致細(xì)胞外囊泡的功能的損害。我們的PS親和法有望成為未來細(xì)胞外囊泡療法的創(chuàng)新技術(shù)。

 

 

◆結(jié)論

 

綜上所述,盡管基于細(xì)胞外囊泡的療法在再生醫(yī)學(xué)領(lǐng)域正備受關(guān)注,但經(jīng)典方法(例如超速離心)仍被廣泛用于分離細(xì)胞外囊泡6)。PS親和法是一種理想的方法,可解決傳統(tǒng)方法帶來的問題,例如回收效率低及降低細(xì)胞外囊泡的活性等。該試劑盒具有出色的回收效率、純度、收集完整細(xì)胞外囊泡的能力及可重復(fù)性。不難設(shè)想,未來的再生醫(yī)學(xué)將需要優(yōu)化的細(xì)胞外囊泡分離方法,希望本文的PS親和法將是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的強(qiáng)大工具。

 

 

◆產(chǎn)品列表

 

產(chǎn)品編號(hào)

產(chǎn)品名稱

規(guī)格

299-77603

MagCapture™外泌體分離試劑盒PS
MagCapture™ Exosome ELISA Kit

2 tests

293-77601

10 tests

297-79201

PS Capture™外泌體ELISA試劑盒(抗小鼠IgG POD)
PS Capture™ Exosome ELISA Kit(Anti Mouse IgG POD)

96 tests

298-80601

PS Capture™ 外泌體ELISA試劑盒(鏈霉親和素HRP)
PS Capture™ Exosome ELISA Kit (Streptavidin HRP)

96 tests

 

 

◆視頻

 

2020年ISEV研討會(huì):如何使用 MagCapture™ 外泌體提取試劑盒 PS

復(fù)制鏈接觀看視頻labchem.fujifilm-wako.com.cn/resources/show/56.html

 

[用于分離和檢測(cè)間充質(zhì)干細(xì)胞來源的細(xì)胞外囊泡的PS親和力的特性]。

復(fù)制鏈接觀看視頻labchem-wako.fujifilm.com/us/wako-blog/videos/2020-07-08%2009-40-45.mp4

 

 

◆產(chǎn)品資料

 

復(fù)制鏈接下載產(chǎn)品彩頁(labchem.fujifilm-wako.com.cn/pdf/show/120.html),或向當(dāng)?shù)卮砩趟饕堎|(zhì)版本。


 

◆參考文獻(xiàn)

 

1.

Colombo et al., Biogenesis, secretion, and intercellular interactions of Extracellular vesicles and other extracellular vesicles. Annu Rev Cell Dev Biol, 30 : 255-289 (2014).

 

2.

Mathieu et al., Specificities of secretion and uptake of Extracellular vesicles and other extracellular vesicles for cell-to-cell communication. Nat Cell Biol, 21(1) : 9-17 (2019)

 

3.

Phinney and Pittenger, Concise Review : MSC-Derived Extracellular vesicles for Cell-Free Therapy. Stem Cells, 35(4) : 851-858 (2017)

 

4.

Thery et al., Isolation and characterization of Extracellular vesicles from cell culture supernatants and biological fluids. Curr Protoc Cell Biol Chapter 3, Unit 3 22 (2006)

 

5.

Nakai et al., A novel affinity-based method for the isolation of highly purified extracellular vesicles. Sci Rep 6 : 33935 (2016)

 

6.

Fujita et al., Clinical Application of Mesenchymal Stem Cell-Derived Extracellular Vesicle-Based Therapeutics for Inflammatory Lung Diseases. J Clin Med 7(10) : 355 (2018)

 

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