CN106289927B - 一种从肿瘤细胞上清中分离微囊泡及其外泌体的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种从肿瘤细胞上清中分离微囊泡及其外泌体的方法,所述方法为:将肿瘤细胞贴壁培养后,取培养液离心,取上清液与偶联复合物混合,在4℃、100‑300rpm水平振荡条件下孵育3‑16h,去除液体,获得孵育后的偶联复合物并用PBS缓冲液清洗,获得吸附微囊泡的偶联微球;本发明采用的方法提取的总微囊泡,保留了全部微囊泡的结构和成分,产量高。并且可以进行二次分选,对特定的微囊泡进行分析,提高了提取效率和研究价值。总共的提取时间最少只要4小时,就可以完成微囊泡的提纯,最少5小时可以完成外泌体的提纯。而且提取的纯度更高,实验表明,提取的微囊泡占总提取蛋白的90%以上,而有机沉淀的比例不足20%。
Description
(一)技术领域
本发明涉及一种微囊泡的分离,具体涉及到从细胞上清中分离肿瘤细胞来源微囊泡及其外泌体的方法。
(二)背景技术
微囊泡(microvesicles,MVs)是从细胞膜上脱落或者释放的一种膜性结构,是具有双分子层的膜性小囊泡。MVs含有脂类、蛋白质、mRNA、microRNA(miRNA)及DNA片段等,这些物质来源于母细胞膜或者细胞器。不仅存在于体外培养的细胞中而且存在于体液中。目前研究发现,其起到在细胞、组织、器官间的传递信息作用,并且能够通过其表面或者内含的生物分子而达到对靶细胞、组织、器官的调控作用。其不仅在多种疾病的发生和发展中发挥重要作用,而且还与肿瘤的侵袭、转移、定植都有着密切的关系。因此,分析微囊泡携带的成分对疾病和肿瘤的研究意义重大,这其中最重要的环节是如何高效获取高纯度的微囊泡。
目前,微囊泡的提取主要采用超高速梯度离心法、密度梯度超速离心法、超速离心-免疫磁珠亲和法、有机沉淀法等。这些方法各有优缺点:超高速离心法采用超高速离心机价格昂贵,通常采用100,000xg离心60-120分钟,对耗材的要求高、免疫磁珠亲和法可以对提取的微囊泡进行特异性标记的纯化,但是由于目前对于不同来源的微囊泡的标记蛋白还不明确,所以获得的微囊泡产量远低于超速离心的产量,并往往需要多种标记的免疫磁珠进行提取,提高了试剂成本,有机沉淀剂提取的微囊泡纯度相对较低,并且可能对微囊泡本身以及后续分析都产生影响。所以,开发一种高效、简易、价廉的微囊泡提取方法,将对微囊泡在科学研究和临床检测中的推广发挥重要作用。
微囊泡虽然能够对疾病和肿瘤的发生和发展起到监测作用,且在细胞上清液和体液中稳定存在,但是由于其体积小、含量低,需要大量细胞上清液,因而采用目前的方法提取成本高。
(三)发明内容
本发明目的是提供一种从细胞上清中分离肿瘤细胞来源微囊泡及其外泌体的方法,能够从细胞培养上清中获得高纯度、高产量的微囊泡,且能直接用于后续的流式技术检测、qPCR检测、免疫印迹检测的微囊泡。
本发明采用的技术方案是:
本发明提供一种从肿瘤细胞上清中分离微囊泡的方法,所述方法为:将肿瘤细胞贴壁培养后,取培养液离心,取上清液与偶联复合物混合,在4℃、100-300rpm水平振荡条件下孵育3-16h,去除液体,获得孵育后的偶联复合物并用PBS缓冲液清洗,获得吸附微囊泡的偶联微球;所述偶联复合物是由偶联物与载体偶联制备而成,所述偶联物为亲脂性羰花青染料,更优选所述偶联物为亲脂性羰花青染料DiI、亲脂性羰花青染料DiO、亲脂性羰花青染料DiD或亲脂性羰花青染料CM-DiI,所述载体为四氧化三铁磁微球、乳胶微球、聚苯乙烯微球、二氧化硅微球、琼脂糖颗粒、葡聚糖颗粒或胶体金颗粒。优选DiO偶联四氧化三铁磁微球,也可以是DiO偶联琼脂糖、DiO偶联葡聚糖、DiO偶联乳胶颗粒、DiO偶联胶体金颗粒等,最优选偶联复合物为DiO偶联四氧化三铁磁微球。本发明采用的偶联载体和亲和小分子对亲和环境的容忍度很高,可以不用调节提取溶液的pH,也可以不用浓缩上清液体积,简便了操作方法。所述DiI(1,1-dioctadecyl-3,3,3,3-tetramethylindocarbocyanineperchlorate)分子式为C59H97ClN2O4,分子量为933.88,CAS number为41085-99-8;DiO(3,3′-dioctadecyloxacarbocyanine perchlorate)分子式为C53H85ClN2O6,分子量为881.72,CAS number为34215-57-1;
DiD(1,1”-dioctadecyl-3,3,3”,3”-tetramethylindodicarbocyanine-4-
chlorobenzenesulfonate salt),分子式为C67H103ClN2O3S,分子量为1052.1;
CM-DiI(3H-Indolium,5-[[[4-(chloromethyl)benzoyl]amino]methyl]
-2-[3-(1,3-dihydro-3,3-dimethyl-1-octadecyl-2H-indol-2-ylidene)-1-prop enyl]-3,3-dimethyl-1-octadecyl-chloride),分子式为C68H105Cl2N3O,分子量为1051.5,CAS number为180854-97-1。
进一步,所述肿瘤细胞为人胃腺癌细胞AGS、人胃腺癌细胞BGC-823、人胃癌细胞(未分化)HGC-27、人胃癌细胞MGC80-3或人胃癌细胞(低分化)MKN-45。
进一步,所述培养液重复离心,取最后一次离心上清液与偶联复合物混合;所述最后一次离心的上清液体积用量以偶联复合物质量计为1000~2000ml/g。
进一步,所述偶联复合物由DiO与四氧化三铁磁微球偶联制成,所述四氧化三铁磁微球直径50-100nm,1mg磁微球最大微囊泡结合量范围为20-50μg。所述偶联复合物中偶联物负载量为3-4×10-6~3-4×10-5mol/mg,即1mg磁微球可以偶联亲脂性羰花青染料DiO3-4×10-5mol。
进一步,所述肿瘤细胞贴壁培养后,取培养液200×g离心10分钟,获得上清液a,然后将上清液a再2000×g离心15-40分钟,取上清液b与偶联复合物混合。
进一步,本发明为了提更高效率,在培养液离心过程增加超滤,可以将上清液浓缩至2ml,方便后续的提取过程,具体为:所述上清液b用100KDa超滤管在5000rpm离心15分钟,弃滤液,取截留液与偶联复合物混合。
进一步,所述从肿瘤细胞上清中分离微囊泡的方法按如下步骤进行:(1)将肿瘤细胞接种于细胞瓶中,加入含10%胎牛血清的RPMI-1640培养液,置于37℃、5%CO2培养箱中培养24h,收集细胞培养液,加入第一离心管中,200×g离心10分钟,分离得到上清液a;
(2)将上清液a加入第二离心管中,在2000×g离心15-40分钟,获得上清液b;
(3)将上清液b加入100KDa超滤管中,5000rpm离心15分钟,弃滤液,超滤管中剩余液体(即截留液)收集于第三离心管中,加入偶联复合物,置于4℃、100-300rpm水平振荡下孵育3-16小时,移除液体(优选将离心管置于磁力架上,吸附2分钟,或者直至偶联复合物完全吸附至离心管靠磁力架一侧或者1000×g离心1分钟),获得孵育后的偶联复合物;所述偶联复合物由亲脂性羰花青染料DiO与四氧化三铁磁微球偶联制成;
(4)向步骤(3)孵育后的偶联复合物中加入1×PBS充分重悬,移除液体(优选将离心管置于磁力架上,吸附2分钟直至磁微球完全吸附至离心管靠磁力架一侧或者1000×g离心1分钟),并用1×PBS充分清洗,去除洗液,获得微囊泡磁微球复合物。
本发明还提供一种从肿瘤细胞上清中分离微囊泡外泌体(50-150nm)的方法,所述方法为:(1)将肿瘤细胞接种于细胞瓶中,加入含10%胎牛血清的RPMI-1640培养液,置于37℃、5%CO2培养箱中培养24h,收集细胞培养液,加入第一离心管中,200×g离心10分钟,分离得到上清液A;
(2)将上清液A加入第二离心管中,在2000×g离心15-40分钟,获得上清液B;
(3)将上清液B加入第三离心管中,在10000×g离心40-70分钟,获得上清液C;
(4)将上清液C加入100KDa超滤管中,5000rpm离心15分钟,弃滤液,超滤管中剩余液体(即截留液)收集于第四离心管中,加入偶联复合物,置于4℃、100-300rpm水平振荡下孵育3-16小时,去除液体(优选将离心管置于磁力架上,吸附2分钟直至磁微球完全吸附至离心管靠磁力架一侧或者1000×g离心1分钟),获得孵育后的偶联复合物;所述偶联复合物由DiO与磁微球偶联制成;
(5)向步骤(4)孵育后的偶联复合物中加入1×PBS充分重悬,去除洗液(再将离心管置于磁力架上,吸附2分钟直至磁微球完全吸附至离心管靠磁力架一侧或者1000×g离心1分钟)并用1×PBS充分清洗,去除洗液,获得吸附外泌体的偶联微球。
与现有技术相比,本发明有益效果主要体现在:
现有提取方式,往往采用超高速离心的方法,仪器设备昂贵,通常需要80-100万仪器费用,提取成本高;离心时需要采用特制的离心管,材料的费用高,离心管费用就高达50-100元。本发明采用的方法,仅需提供普通台式离心机(2,000×g),可选的方案中提供高速离心机(10,000×g)即可完成提取,离心管采用普通的离心管即可,费用仅1.5元。整体的费用不足超速离心费用的十分之一,便于推广应用。
现有的免疫亲和技术,往往选用某个特定的抗体去结合提取某特定标记物的微囊泡或者外泌体,由于这些微囊泡和外泌体,只占目标群的很小一部分,所以往往导致提取效率低,而且对于珍贵的样本,这样的提取方式失去了大部分其他类型的微囊泡和外泌体,容易造成后续研究的偏倚和缺失,研究数据损失巨大。本发明采用的方法提取的总微囊泡,保留了全部微囊泡的结构和成分,产量高。并且可以进行二次分选,对特定的微囊泡进行分析,提高了提取效率和研究价值。
相对于细胞上清液的有机沉淀方法,有机沉淀往往需要4度过夜(16h),而且提取的纯度低。本发明采用的方法,总共的提取时间最少只要4小时,就可以完成微囊泡的提纯,最少5小时可以完成外泌体的提纯。而且提取的纯度更高,实验表明,提取的微囊泡占总提取蛋白的90%以上,而有机沉淀的比例不足20%。
由于偶联载体对各种试剂的耐受高,可以运用于市售的各种提取试剂和微囊泡分离试剂。
由于DiI、DiO、DiD、CM-DiI,是细胞膜荧光染料,分别呈现DiI(橙色荧光)、DiO(绿色荧光)、DiD(红色荧光)、CM-DiI(橙色荧光)。它们是亲脂性膜染料,进入细胞膜后可以侧向扩散逐渐使整个细胞的细胞膜被染色。且在进入细胞膜之前荧光非常弱,仅当进入到细胞膜后才可以被激发出很强的荧光。可以直接进行流式分选或者流式分析。
(四)附图说明
图1:是本发明实施例1提取的微囊泡的透射电子显微镜图。
图2:是本发明实施例1提取微囊泡的qPCR图,A为微囊泡中提取miR-19a的qPCR扩增图,B为微囊泡中提取miR-19a的qPCR扩增的溶解曲线图,C为微囊泡中提取miR-19b的qPCR扩增图,D为微囊泡中提取miR-19b的qPCR扩增的溶解曲线图(CE39为内参片段)。
图3:是本发明实施例1提取微囊泡的流式分析图,a直接CD9分选的微囊泡含量;b本发明提取方法后用CD9分选的微囊泡含量。
图4:是本发明实施例1提取微囊泡的免疫印迹图。
(五)具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行进一步描述,但本发明的保护范围并不仅限于此:
实施例1微囊泡
(1)偶联DIO的四氧化三铁磁微球颗粒的制备参照专利申请CN200880105993.1实例1-6。通过计算未结合偶联亲脂性羰花青染料含量,获得偶联在1mg磁微球上的亲脂性羰花青染料DIO为3.51x10-5mol,并用1xPBS溶液悬浮制成100mg/ml偶联DIO的四氧化三铁磁微球悬液。
(2)将1*106个人胃癌细胞MGC80-3接种于75cm2细胞瓶中,加入含10%胎牛血清的RPMI-1640培养液(购自Gibco公司的RPMI-1640培养液和Gibco公司的胎牛血清),置于37℃、5%CO2培养箱中培养24h,收集细胞培养液10ml,加入第一离心管中,200×g离心10分钟,分离得到9.5ml上清液a;
(3)将10ml上清液a加入第二离心管中,在2000×g离心20分钟,获得9.0ml上清液b;
(4)将9.0ml上清液b加入第三离心管中,加入步骤(1)制备的0.1ml、100mg/ml偶联DIO的四氧化三铁磁微球悬液,置于4℃、200rpm水平振荡摇床下孵育3小时,保证颗粒充分混匀,然后将离心管置于磁力架上,吸附2分钟直至磁微球完全吸附至离心管靠磁力架一侧,移除液体。
(5)去除步骤(4)磁力架,加入1×PBS充分重悬磁微球,再将离心管置于磁力架上,吸附2分钟直至磁微球完全吸附至离心管靠磁力架一侧,移除液体,再用1×PBS充分清洗磁微球,去除洗液,获得微囊泡磁微球复合物约9mg,其中含微囊泡25μg。对微囊泡磁微球复合物进行电镜观察、流式细胞术分析、qPCR分析和免疫印迹分析,结果见图1-图4所示。结果证实所得微囊泡具有双分子层结构、表达微囊泡的表面标记分子(CD9、CD81、CD63等)、以及肿瘤细胞表达的miRNA19a、miR19b等等。从而从多个方面证实提取产物为微囊泡。
实施例2
(1)将1*106个人胃癌细胞AGS接种于75cm2细胞瓶中,加入含10%胎牛血清的RPMI-1640培养液,置于37℃、5%CO2培养箱中培养24h,收集细胞培养液10ml,加入第一离心管中,200×g离心10分钟,分离得到9.5ml上清液a;
(3)将9.5ml上清液a加入第二离心管中,在2000×g离心15分钟,获得9.0ml上清液b;
(4)将9.0ml上清液b加入100KDa超滤管中,5000rpm离心15分钟。倒弃滤液,超滤管中剩余液体约1ml收集于第三离心管中。加入实施例1步骤(1)制备的0.1ml、100mg/ml偶联DIO的四氧化三铁磁微球悬液,置于4℃、100rpm下水平振荡孵育16小时,保证颗粒充分混匀,然后将离心管置于磁力架上,吸附2分钟至磁微球完全吸附至离心管靠磁力架一侧,移除液体。
(5)去除步骤(4)磁力架,加入1×PBS充分重悬磁微球,再将离心管置于磁力架上,吸附2分钟直至磁微球完全吸附至离心管靠磁力架一侧,移除液体,再用1×PBS充分清洗磁微球,去除洗液,获得微囊泡磁微球复合物约9mg,其中含微囊泡34μg。
实施例3微囊泡中的外泌体(50-150nm)亚类的提取
(1)将1*106个人胃癌细胞(未分化)HGC-27接种于75cm2细胞瓶中,加入含10%胎牛血清的RPMI-1640培养液,置于37℃、5%CO2培养箱中培养24h,收集细胞培养液10ml,加入第一离心管中,200×g离心10分钟,分离得到9.5ml上清液A;
(2)将9.5ml上清液A加入第二离心管中,在2000×g离心40分钟,获得9.0ml上清液B;
(3)将9.0ml上清液B加入第三离心管中,在10000×g离心40分钟,获得8.5ml上清液C;
(4)将8.5ml上清液C加入100KDa超滤管中,5000rpm离心15分钟。倒弃滤液,超滤管中剩余液体收集于第三离心管中。加入实施例1步骤(1)制备的0.1ml、100mg/ml偶联DIO的四氧化三铁磁微球悬液,置于4℃、100rpm下水平振荡孵育16小时,保证颗粒充分混匀,然后将离心管置于磁力架上,吸附2分钟直至磁微球完全吸附至离心管靠磁力架一侧,移除液体;
(5)去除步骤(4)磁力架,加入1×PBS充分重悬磁微球,再将离心管置于磁力架上,吸附2分钟直至磁微球完全吸附至离心管靠磁力架一侧,移除液体,再用1×PBS充分清洗磁微球,去除洗液,获得外泌体磁微球复合物约9mg,其中含外泌体8.5μg。
Claims (9)
1.一种从肿瘤细胞上清中分离微囊泡的方法,其特征在于所述方法为:将肿瘤细胞贴壁培养后,取培养液离心,取上清液与偶联复合物混合,在4℃、100-300rpm水平振荡条件下孵育3-16h,去除液体,获得孵育后的偶联复合物并用PBS缓冲液清洗,获得吸附微囊泡的偶联微球;所述偶联复合物是由偶联物与载体偶联制备而成,所述偶联物为亲脂性羰花青染料,所述载体为四氧化三铁磁微球、乳胶微球、聚苯乙烯微球、二氧化硅微球、琼脂糖颗粒、葡聚糖颗粒或胶体金颗粒。
2.如权利要求1所述从肿瘤细胞上清中分离微囊泡的方法,其特征在于所述肿瘤细胞为人胃腺癌细胞AGS、人胃腺癌细胞BGC-823、人胃癌细胞、HGC-27、人胃癌细胞MGC80-3或人胃癌细胞MKN-45。
3.如权利要求1所述从肿瘤细胞上清中分离微囊泡的方法,其特征在于所述培养液重复离心,取最后一次离心上清液与偶联复合物混合;所述最后一次离心的上清液体积用量以偶联复合物质量计为1000~2000ml/g。
4.如权利要求1所述从肿瘤细胞上清中分离微囊泡的方法,其特征在于所述偶联物为亲脂性羰花青染料DiI、亲脂性羰花青染料DiO、亲脂性羰花青染料DiD或亲脂性羰花青染料CM-DiI。
5.如权利要求4所述从肿瘤细胞上清中分离微囊泡的方法,其特征在于所述偶联复合物由亲脂性羰花青染料DiO与四氧化三铁磁微球偶联制成。
6.如权利要求1所述从肿瘤细胞上清中分离微囊泡的方法,其特征在于所述肿瘤细胞贴壁培养后,取培养液200×g离心10分钟,获得上清液a,然后将上清液a再2000×g离心15-40分钟,取上清液b与偶联复合物混合。
7.如权利要求6所述从肿瘤细胞上清中分离微囊泡的方法,其特征在于所述上清液b用100KDa超滤管在5000rpm离心15分钟,弃滤液,取截留液与偶联复合物混合。
8.如权利要求1所述从肿瘤细胞上清中分离微囊泡的方法,其特征在于所述方法按如下步骤进行:(1)将肿瘤细胞接种于细胞瓶中,加入含10%胎牛血清的RPMI-1640培养液,置于37℃、5%CO2培养箱中培养24h,收集细胞培养液,加入第一离心管中,200×g离心10分钟,分离得到上清液a;
(2)将上清液a加入第二离心管中,在2000×g离心15-40分钟,获得上清液b;
(3)将上清液b加入100KDa超滤管中,5000rpm离心15分钟,弃滤液,取截留液于第三离心管中,加入偶联复合物,置于4℃、100-300rpm水平振荡下孵育3-16小时,移除液体,获得孵育后的偶联复合物;所述偶联复合物由亲脂性羰花青染料DiO与四氧化三铁磁微球偶联制成;
(4)向步骤(3)孵育后的偶联复合物加入1×PBS充分重悬,再移除液体,然后用1×PBS充分清洗偶联复合物,去除洗液,获得吸附微囊泡的偶联微球。
9.一种从肿瘤细胞上清中分离微囊泡外泌体的方法,其特征在于所述方法为:(1)将肿瘤细胞接种于细胞瓶中,加入含10%胎牛血清的RPMI-1640培养液,置于37℃、5%CO2培养箱中培养24h,收集细胞培养液,加入第一离心管中,200×g离心10分钟,分离得到上清液A;
(2)将上清液A加入第二离心管中,在2000×g离心15-40分钟,获得上清液B;
(3)将上清液B加入第三离心管中,在10000×g离心40-70分钟,获得上清液C;
(4)将上清液C加入100KDa超滤管中,5000rpm离心15分钟,弃滤液,取截留液于第四离心管中,加入偶联复合物,置于4℃、100-300rpm水平振荡下孵育3-16小时,移除液体,获得孵育后的偶联复合物;所述偶联复合物由亲脂性羰花青染料DiO与四氧化三铁磁微球偶联制成;
(5)向步骤(4)孵育后的偶联复合物中加入1×PBS充分重悬,再移除液体,然后用1×PBS充分清洗,去除洗液,获得吸附外泌体的偶联微球。
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