CN112852713B - 一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及外泌体分离领域,更具体地说,它涉及一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,具体包括如下步骤:S1、对人体皮肤成纤维细胞进行扩增培养;S2、换用无血清培养基,对扩增后的人体皮肤成纤维细胞进行饥饿培养,饥饿培养过程中切换至无氧状态,并通入少量一氧化氮对人体皮肤成纤维细胞进行刺激;S3、取上清液,并通过滤膜过滤除去细胞和细胞碎片;S4、通过超速离心法,分离上清液中的外泌体。在本申请中,通过一氧化氮刺激人体皮肤成纤维细胞,使之可以更好地分泌外泌体,进而提高了外泌体的产量。
Description
技术领域
本申请涉及外泌体分离领域,更具体地说,它涉及一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法。
背景技术
成纤维细胞是细胞外基质沉积和重塑的主要间充质细胞类型。人体皮肤成纤维细胞产生的外泌体,对皮肤皱纹或皮肤缺损的治疗,有着重要的作用。
人体皮肤成纤维细胞的外泌体一般通过对人体皮肤成纤维细胞进行培养至一定密度后,换用无血清培养基进行饥饿培养,随后取出上清液,通过超速离心法或其他方法,分离得到其中的外泌体。
在实际使用过程中,外泌体的用量较大,而采用上述方式制得的外泌体产量仍然较低。
发明内容
为了提高人体皮肤成纤维细胞的外泌体产量,本申请提供一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法
本申请提供的一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法采用如下的技术方案:
一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,具体包括如下步骤:
S1、对人体皮肤成纤维细胞进行扩增培养;
S2、换用无血清培养基,对扩增后的人体皮肤成纤维细胞进行饥饿培养,饥饿培养过程中切换至无氧状态,并通入少量一氧化氮对人体皮肤成纤维细胞进行刺激;
S3、取上清液,并通过滤膜过滤除去细胞和细胞碎片;
S4、通过超速离心法,分离上清液中的外泌体。
在上述技术方案中,在饥饿培养的过程中,在无氧状态下可以抑制细胞本身的分裂,而通过一氧化氮的刺激,细胞可以产生更多的外泌体。经过实际试验证明,上述方法的确可以提高细胞外泌体产生的速率,同时外泌体的平均粒径基本保持不变,是一种较好的提高外泌体产量的方式。无氧条件一方面抑制细胞分裂,同时也避免的一氧化氮本身被氧化,减少对细胞本身的损伤。
可选的,在步骤S1中,人体皮肤成纤维细胞采用悬浮培养。
相较于贴壁培养,悬浮培养的人体皮肤成纤维细胞中,外泌体中所含I型胶原蛋白较高,因此其最终得到的外泌体对于皮肤的治疗效果也更好。另外,悬浮培养也有助于获得更大量的外泌体。
可选的,在步骤S2中,饥饿培养的时间为20~30h。
在上述技术方案中,采取较短的饥饿培养时间,从而减少因细胞凋亡造成的外泌体产量降低和纯度降低。由于在本申请中,通过一氧化氮刺激,提高了外泌体的产量和分泌速率,因此采用较短的培养时间也可以获得较高的外泌体产量。
可选的,在步骤S2中,饥饿培养至8~15h后,将人体皮肤成纤维细胞转至无氧培养箱中,培养2~3h后,通入一氧化氮,继续培养10~15h,随后停止通入二氧化氮,并继续培养至结束。
在上述技术方案中,在饥饿培养的过程中,先进行一段时间的有氧培养,使细胞正常增殖一段时间,并生产一定量的外泌体,随后转化为无氧状态,并在无氧状态系下保留2~3h,供细胞将剩余氧气消耗完毕,从而减少一氧化氮氧化成酸的可能性。同时,在上述过程中,细胞开始逐渐减慢生长,在一氧化氮刺激下,可以分泌更多的外泌体,最终提高了外泌体的产量。
可选的,在无氧培养箱中,一氧化氮的分压占总分压的0.01~0.1%。
选取0.01~0.1%范围内的分压的一氧化氮,可以在刺激细胞分泌外泌体的同时,不易使一氧化氮在细胞内或在培养液内堆积或产生过高的浓度,进而减少细胞的凋亡,从而进一步提高外泌体的产量。
可选的,在无氧培养箱中,二氧化碳的浓度为10~12%,并在培养基中加入3~4g/L的碳酸氢钠。
采取较高的二氧化碳浓度,可以进一步抑制细胞的呼吸作用,同时添加碳酸氢钠主要目的在于调节培养体系的pH值,提高细胞的存活率。
可选的,在步骤S2中,换用无血清培养基对人体皮肤成纤维细胞进行饥饿培养的同时,加入脂多糖,脂多糖的加入量为0.05~0.1μg/mL。
少量加入脂多糖可以诱导细胞分产生外泌体,进一步提高外泌体的产量。且在分离过程中脂多糖也不易混入到外泌体中,对外泌体的纯度影响较小。
可选的,在步骤S2中,换用无血清培养基时,将脂多糖掺入无血清培养基中,涡旋均匀后,再用于人体皮肤成纤维细胞的培养。
在上述技术方案中,先通过涡旋处理,可以使脂多糖更好地分散于无血清培养基中,减少脂多糖在培养基中的团聚和沉降,进一步提高外泌体的产量。
综上所述,本申请至少包括以下一种有益效果:
1.在本申请中,通过在饥饿培养中,无氧条件下用一氧化氮对皮肤成纤维细胞进行刺激,使皮肤成纤维细胞具有较好的外泌体分泌产量。
2.在本申请进一步设置中,采用悬浮培养的方式,可以提高外泌体产量和外泌体中所含的I型胶原蛋白的量,提高外泌体的皮肤修复效果。
3.在本申请进一步设置中,通过添加一定量的脂多糖,有助于进一步促进外泌体的分泌,提高外泌体的产量。
附图说明
图1是实验1中实验结果的对照图;
图2是实验2中实验结果的对照图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本申请作进一步详细说明。
在以下具体实施方式中,人皮肤成纤维细胞购买自美国模式菌种收集中心ATCC细胞库,货号:PCS201012。脂多糖来源于大肠杆菌O55:B5,购买自sigma公司(美国)。
在本申请中,通过如下方式对外泌体的制备分离进行评价。
外泌体的产量通过以固定比例稀释后测定其单位体积溶液中所含的外泌体数量,具体采用如下方式:
在如下实施例和对比例中,将最终配制得到的外泌体重悬液,经过一定比例稀释后,通过NanoSight LM10颗粒跟踪分析技术计算其中的外泌体个数,并进一步计算折合样本中的外泌体浓度。
外泌体的尺寸具体测定方式如下:
按照外泌体的浓度,将外泌体用pH值为7.4、浓度为0.5mM的PBS溶液配制成108个/mL的溶液,并通过Nanosight LM10动态光散射试验仪,测定其粒径主峰值。
实施例1,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,包括如下步骤:
S1、在超低附着烧瓶(75cm2)中加入DMEM培养基和低血清培养基,加入100万个(量级)人体皮肤成纤维细胞,在37℃5%二氧化碳培养箱中培养三天形成悬浮细胞球体。
S2、换用无血清DMEM培养基,继续培养12h,随后转入二氧化碳分压为5%的无氧培养箱中,培养2h,随后在无氧培养箱中通入占总分压0.05%的一氧化氮,继续培养12h。
S3、提取步骤S2中的培养基上清液,并用0.22μm滤膜除去其中的细胞和细胞碎片。
S4、通过超速离心法,对其中的外泌体进行分离,具体采用如下步骤:
S4-1、将经过过滤的培养基上清液在4℃300g离心10min,再在2000g下继续离心20min,保留上清液,得到第一分离液;
S4-2、将第一分离液在4℃条件下,10000g离心30min,保留上清液,得到第二分离液;
S4-3、第二分离液在4℃条件下,100000g离心70min,小心除去上清液,并用1mL磷酸缓冲溶液重悬(pH=7.4,浓度0.5mM)。
实施例2,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例1的区别在于,在步骤S1中,采用悬浮培养的方式对人体皮肤成纤维细胞进行培养,具体如下:
S1、向普通贴壁培养瓶(底面积175cm2)中加入DMEM培养基和低血清生长剂,并加入100万个人体皮肤成纤维细胞,在37℃5%二氧化碳培养箱中培养三天。
对比例1,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例1的区别在于,步骤S2具体如下:
S2、换用无血清DMEM培养基,在37℃5%二氧化碳培养箱中继续培养2天。
对比例2,一种人体成纤维细胞外泌体制备分离放方法,与实施例1的区别在于,步骤S2具体如下:
S2、换用无血清DMEM培养基,继续培养12h,随后转入二氧化碳分压为5%的无氧培养箱中,继续培养14h。
对比例3,一种人体成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例1的区别在于,换用无血清DMEM培养基,继续培养12h,向培养箱中通入占培养箱内总分压0.05%的一氧化氮,继续培养12h。
对于实施例1~2和对比例1~3,测定其中的外泌体含量、平均粒径,其结果如
表1所示。
通过上述实验数据,可以清晰地看出,在实施例1和实施例2中,通过一氧化氮对细胞进行刺激,可以使细胞分泌更多的外泌体,进而提高了外泌体的产量。而采用贴壁培养的方式,得到的外泌体含量明显低于采用悬浮培养的方式得到的外泌体含量。在对比例1中,采用的是常规的制备分离方法,其外泌体产量明显低于实施例1和实施例2中所采用的方法。对比例2中,仅在无氧状态下培养,而不通入一氧化氮,由于细胞在低氧状态下会进入休眠状态,生长减慢,其外泌体产量相较于对比例1更低。对比例2中则没有采用无氧环境,一氧化氮在体系中容易被氧化成酸,造成细胞大量凋亡。
进一步地,在实施例1的基础上,各步骤进行进一步调整,得到如下实施例。
实施例3,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例1的区别在于,在步骤S2中,具体采用如下方式:
S2、换用无血清DMEM培养基,继续培养8h,随后转入二氧化碳分压为5%的无氧培养箱中,培养2h,随后在无氧培养箱中通入占总分压0.05%的一氧化氮,继续培养10h。
实施例4,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例1的区别在于,在步骤S2中,具体采用如下方式:
S2、换用无血清DMEM培养基,继续培养10h,随后转入二氧化碳分压为5%的无氧培养箱中,培养2h,随后在无氧培养箱中通入占总分压0.05%的一氧化氮,继续培养10h。
实施例5,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例1的区别在于,在步骤S2中,具体采用如下方式:
S2、换用无血清DMEM培养基,继续培养5h,随后转入二氧化碳分压为5%的无氧培养箱中,培养2h,随后在无氧培养箱中通入占总分压0.05%的一氧化氮,继续培养15h。
实施例6,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例1的区别在于,在步骤S2中,具体采用如下方式:
S2、换用无血清DMEM培养基,继续培养20h,随后转入二氧化碳分压为5%的无氧培养箱中,培养2h,随后在无氧培养箱中通入占总分压0.05%的一氧化氮,继续培养8h。
实施例7,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例1的区别在于,在步骤S2中,具体采用如下方式:
S2、换用无血清DMEM培养基,继续培养12h,随后转入二氧化碳分压为5%的无氧培养箱中,培养3h,随后在无氧培养箱中通入占总分压0.05%的一氧化氮,继续培养12h。
实施例8,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例1的区别在于,在步骤S2中,具体采用如下方式:
S2、换用无血清DMEM培养基,继续培养12h,随后转入二氧化碳分压为5%的无氧培养箱中,培养4h,随后在无氧培养箱中通入占总分压0.05%的一氧化氮,继续培养12h。
实施例9,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例1的区别在于,在步骤S2中,具体采用如下方式:
S2、换用无血清DMEM培养基,继续培养12h,随后转入二氧化碳分压为5%的无氧培养箱中,培养1h,随后在无氧培养箱中通入占总分压0.05%的一氧化氮,继续培养12h。
实施例10,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例1的区别在于,在步骤S2中,具体采用如下方式:
S2、换用无血清DMEM培养基,继续培养12h,随后转入二氧化碳分压为5%的无氧培养箱中,即刻在无氧培养箱中通入占总分压0.05%的一氧化氮,继续培养12h。
实施例11~14,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例1的区别在于,在步骤S2中,一氧化氮的分压占总压的比例依次为0.005%、0.01%、0.1%、0.2%。
实施例15~17,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例1的区别在于,在步骤S2中,无氧培养箱中,二氧化碳浓度依次为10%、12%、15%,并在培养基中依次加入3g/L、4g/L、5g/L的碳酸氢钠。
实施例18~23,一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,与实施例15的区别在于,在步骤S2中,换用无血清培养基时,分别先向无血清培养基中加入0.01μg/mL、0.02μg/mL、0.05μg/mL、0.08μg/mL、0.1μg/mL、0.2μg/mL的脂多糖,再将添加有脂多糖的无血清培养基涡旋均匀后,再用于人体皮肤成纤维细胞的饥饿培养。
对实施例3~23,测定其中的外泌体含量、平均粒径,其结果如表2所示。
通过上述实施例可知,在实施例1的基础上,对制备分离参数进行进一步优化,可以提高外泌体的产量。其中,在实施例3~10中,对步骤S2中各个阶段的时间进行了调整,先对细胞进行有氧饥饿培养,在对细胞进行无氧处理后进行饥饿培养,可以得到更高的外泌体产量,且在实施例10中,由于没有先进行一定时间的无氧处理再通入一氧化氮,因此仍有部分一氧化氮被氧化,造成外泌体产量降低。
在实施例11~14中调整了一氧化氮的分压,证明当一氧化氮分压为0.01~0.1%范围内时,可以得到较高的外泌体产量。实施例15~17中,选用了较高浓度的二氧化碳环境,一方面进一步抑制细胞有氧呼吸,同时也刺激细胞分泌产生外泌体,但是当二氧化碳浓度过高时,外泌体的产量也会下降。在实施例18~23中,在实施例15的基础上进一步添加了一定量的脂多糖,证明脂多糖添加浓度在0.05~0.1μg/mL的范围内时,具有较好的提高外泌体产量的效果。
为验证本申请中所提取的外泌体的有效性,现进行如下实验。
实验1、取20只6~8周龄的裸鼠,随机分为两组,背部划定10个1cm2区域进行紫外线照射,每隔一天用紫外线照射裸鼠背侧划定区域,每周的射线总能量为600毫焦耳,持续8周,皮肤损伤处形成显著的皱纹。对其中一组,使用无针注射器向背部注射外泌体的PBS悬浮液,外泌体悬浮液配置为100μg/mL,每天注射100μL,持续三周,另一组不做处理,三周后对小鼠背部紫外线照射区域进行拍照对比(如图1中A部分所示),并通过立体显微镜对皮肤皱纹严重程度进行对比,可见采用外泌体处理的样本(即图中HDF-Ex组)的裸鼠皮肤表面皱纹明显变浅变细,接近正常皮肤,证明本申请中所提取得到的人体皮肤成纤维细胞外泌体具有良好的去皱效果。
实验2、取20只6~8周龄的裸鼠,随机分为两组,在背部进行1.5cm×1.5cm的皮肤全切除,手术后两天,外泌体悬浮液配置为100μg/mL,每天注射100μL,注射四周,背部伤口图像对比如图2所示。图中可见,通过人体皮肤成纤维细胞外泌体治疗后,小鼠背部创口相较于对照组有明显的减小趋势。
本具体实施例仅仅是对本申请的解释,其并不是对本申请的限制,本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改,但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。
Claims (4)
1.一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,其特征在于,具体包括如下步骤:
S1、对人体皮肤成纤维细胞进行扩增培养;
S2、换用无血清培养基,对扩增后的人体皮肤成纤维细胞进行饥饿培养,饥饿培养过程中切换至无氧状态,并通入少量一氧化氮对人体皮肤成纤维细胞进行刺激;
S3、取上清液,并通过滤膜过滤除去细胞和细胞碎片;
S4、通过超速离心法,分离上清液中的外泌体;
在步骤S1中,人体皮肤成纤维细胞采用悬浮培养;
在步骤S2中,饥饿培养至8~15h后,将人体皮肤成纤维细胞转至无氧培养箱中,培养2~3h后,通入一氧化氮,继续培养10~15h,随后停止通入一氧化氮,并继续培养至结束;在无氧培养箱中,一氧化氮的分压占总分压的0.01~0.1%,二氧化碳的浓度为5%。
2.根据权利要求1所述的一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,其特征在于,在无氧培养箱中,二氧化碳的浓度为10~12%,并在培养基中加入3~4g/L的碳酸氢钠。
3.根据权利要求1所述的一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,其特征在于,在步骤S2中,换用无血清培养基对人体皮肤成纤维细胞进行饥饿培养的同时,加入脂多糖,脂多糖的加入量为0.05~0.1μg/mL。
4.根据权利要求3所述的一种人体皮肤成纤维细胞外泌体制备分离方法,其特征在于,在步骤S2中,换用无血清培养基时,将脂多糖掺入无血清培养基中,涡旋均匀后,再用于人体皮肤成纤维细胞的培养。
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GR01 | Patent grant | ||
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