IT202100027725A1 - METHOD FOR OBTAINING CONCENTRATED POPULATIONS OF EXTRACELLULAR VESICULES WASHED OF THEIR PHYSIO-PATHOLOGICAL LOAD - Google Patents
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Description
Domanda di brevetto per invenzione industriale dal titolo: ?METODO PER L?OTTENIMENTO DI POPOLAZIONI CONCENTRATE DI VESCICOLE EXTRACELLULARI LAVATE DEL LORO CARICO FISIO-PATOLOGICO" Patent application for industrial invention entitled: "METHOD FOR OBTAINING CONCENTRATED POPULATIONS OF EXTRACELLULAR VESICULES WASHED OF THEIR PHYSIO-PATHOLOGICAL LOAD"
DESCRIZIONE DESCRIPTION
Campo di applicazione Field of application
Nel suo aspetto pi? generale, la presente invenzione riguarda il settore delle biotecnologie e della nanomedicina basata sulle vescicole extracellulari (EV). Nello specifico, l'invenzione fornisce un nuovo metodo per ottenere una pi? numerosa, omogenea, e internalizzabile, popolazione di vescicole extracellulari partendo da prodotti estratti con le pi? svariate tecniche disponibili, come ad esempio ultracentrifugazione, ultrafiltrazione, precipitazione, ecc... In its most beautiful aspect In general, the present invention concerns the sector of biotechnology and nanomedicine based on extracellular vesicles (EVs). Specifically, the invention provides a new method for obtaining greater numerous, homogeneous, and internalizable, population of extracellular vesicles starting from products extracted with the most various techniques available, such as ultracentrifugation, ultrafiltration, precipitation, etc...
Il metodo consiste in una semplice e riproducibile lisi osmotica delle vescicole extracellulari attraverso l?aggiunta di una soluzione ipotonica, come l?acqua bidistillata, a cui fa seguito un lavaggio, sempre con acqua bidistillata, del campione lisato, rimuovendo gran parte dei componenti del lumen vescicolare fuoriusciti a seguito del processo di lisi. The method consists of a simple and reproducible osmotic lysis of extracellular vesicles through the addition of a hypotonic solution, such as double-distilled water, followed by washing, again with double-distilled water, of the lysed sample, removing most of the components of the vesicular lumen leaked following the lysis process.
La rimozione di questi componenti risulta particolarmente indicata nel caso in cui le EV vengano utilizzate in applicazioni biomedicali/cliniche in quanto potrebbero promuovere effetti immunostimolatori di vario tipo o indurre indesiderate trasformazioni neoplastiche. The removal of these components is particularly indicated when EVs are used in biomedical/clinical applications as they could promote immunostimulatory effects of various types or induce unwanted neoplastic transformations.
Il metodo in seguito descritto e il loro prodotto, ovvero le vescicole prodotte dal riassemblaggio post-lisi, e quindi, purificate del loro carico fisiopatologico, costituiscono entrambi oggetto della presente invenzione, che ? dotata di particolari caratteristiche che ne rende particolarmente utile e vantaggioso l?impiego in applicazioni biomedicali e/o cliniche. The method described below and their product, i.e. the vesicles produced by post-lysis reassembly, and therefore purified of their pathophysiological load, both constitute the object of the present invention, which is equipped with particular characteristics which make its use particularly useful and advantageous in biomedical and/or clinical applications.
Stato dell?arte State of art
Le vescicole extracellulari (EV) sono una popolazione molto eterogenea di vescicole delimitate da un doppio strato fosfolipidico, hanno dimensioni che vanno dalla decina di nanometri ad alcuni micron e contengono al loro interno lipidi, proteine e acidi nucleici. La composizione e la fisiopatologia delle EV dipendono sensibilmente della cellula di origine (parentale) e dal momento in cui vengono prodotte. Ad oggi sono stati definiti diversi sottogruppi di EV quali i corpi apoptotici, le microparticelle, le microvescicole, le vescicole shedding, gli ectosomi, gli esosomi e le vescicole exosome-like. Extracellular vesicles (EVs) are a very heterogeneous population of vesicles delimited by a phospholipid bilayer, have dimensions ranging from tens of nanometers to a few microns and contain lipids, proteins and nucleic acids within them. The composition and pathophysiology of EVs significantly depend on the cell of origin (parental) and the moment in which they are produced. To date, several subgroups of EVs have been defined such as apoptotic bodies, microparticles, microvesicles, shedding vesicles, ectosomes, exosomes and exosome-like vesicles.
La societ? internazionale delle vescicole cellulari (ISEV) ha fornito una classificazione delle EV in base alle loro caratteristiche chimico-fisiche, le dimensioni, l'aspetto in microscopia, la sedimentazione, la composizione lipidica, i principali marcatori proteici e l'origine subcellulare. Le EV vengono classificate in tre gruppi principali: esosomi, microvescicole e corpi apoptotici. Gli esosomi originano grazie all?invaginazione della membrana degli endosomi tardivi, formando delle vescicole intraluminari (ILV) all?interno dei corpi multivescicolari (MVB). Le ILV vengono rilasciate nell?ambiente extracellulare tramite la fusione dei MVB con la membrana plasmatica, prendendo il nome di esosomi e presentano un diametro medio di 50-100 nm. Le microvescicole, chiamate anche vescicole shedding o microparticelle, di forma irregolare aventi diametro medio di 100-1000 nm, si formano per gemmazione diretta della membrana plasmatica cellulare inglobando al loro interno alcune componenti citoplasmatiche. I corpi apoptotici, rilasciati dalle cellule che vanno incontro ad un processo di morte cellulare programmata, chiamata apoptosi, hanno dimensioni medie tra i 1000 e i 5000 nm. A questi tipi principali si aggiungono gli ectosomi, le particelle di membrana di forma tondeggiante con diametro medio di 50-80 nm e le vescicole ectosome-like, con diametro medio di 20-50 nm. [ The company? International Cellular Vesicle (ISEV) classification provided a classification of EVs based on their chemical-physical characteristics, size, appearance under microscopy, sedimentation, lipid composition, main protein markers and subcellular origin. EVs are classified into three main groups: exosomes, microvesicles and apoptotic bodies. Exosomes originate thanks to the invagination of the membrane of late endosomes, forming intraluminal vesicles (ILVs) inside multivesicular bodies (MVBs). ILVs are released into the extracellular environment through the fusion of MVBs with the plasma membrane, taking the name of exosomes and have an average diameter of 50-100 nm. Microvesicles, also called shedding vesicles or microparticles, of irregular shape with an average diameter of 100-1000 nm, are formed by direct budding of the cellular plasma membrane, incorporating some cytoplasmic components within them. The apoptotic bodies, released by cells that undergo a process of programmed cell death, called apoptosis, have an average size between 1000 and 5000 nm. To these main types are added ectosomes, round-shaped membrane particles with an average diameter of 50-80 nm and ectosome-like vesicles, with an average diameter of 20-50 nm. [
Biological properties of extracellular vesicles and their physiological functions. J Extracell Vesicles, 2015.4: p.27066]. Biological properties of extracellular vesicles and their physiological functions. J Extracell Vesicles, 2015.4: p.27066].
Le EV sono prodotte sia da cellule procariotiche che eucariotiche, e sono universalmente riconosciute come elementi fondamentali della comunicazione intercellulare per la loro capacit? di trasferire proteine, lipidi e acidi nucleici, condizionando funzioni fisiologiche e patologiche sia nelle cellule parentali che in quelle bersaglio. EVs are produced by both prokaryotic and eukaryotic cells, and are universally recognized as fundamental elements of intercellular communication due to their ability to to transfer proteins, lipids and nucleic acids, influencing physiological and pathological functions in both parental and target cells.
Le EV prelevate da campioni di sangue, urina e altri fluidi biologici sono utilissimi biomarcatori. In particolare, le proteine e i lipidi presenti sulla loro membrana, riflettendo il contenuto proteico e lipidico delle cellule parentali, insieme alle varie molecole contenute nel lumen sono utilizzate per screening diagnostici e prognostici. EVs taken from samples of blood, urine and other biological fluids are very useful biomarkers. In particular, the proteins and lipids present on their membrane, reflecting the protein and lipid content of the parental cells, together with the various molecules contained in the lumen are used for diagnostic and prognostic screening.
Le EV sono utilizzate sempre pi? di frequentemente nel loro stato nativo o, dopo ingegnerizzazione, per applicazioni terapeutiche di vario tipo. Are EVs used more and more? frequently in their native state or, after engineering, for therapeutic applications of various types.
Le EV, generalmente biocompatibili e dotate di bassa immunogenicit?, presentano un'elevata capacit? di carico di sostanze quali molecole farmaceutiche, proteine, acidi nucleici o nanomateriali. Caratterizzate da una lunga emivita nella circolazione sanguigna e, a seconda dei casi, capaci di attraversare le barriere biologiche, quali le membrane citoplasmatiche e la barriera ematoencefalica, risultano delle ottime candidate per applicazioni di drug delivery. EVs, generally biocompatible and with low immunogenicity, have a high capacity loading of substances such as pharmaceutical molecules, proteins, nucleic acids or nanomaterials. Characterized by a long half-life in the blood circulation and, depending on the case, capable of crossing biological barriers, such as cytoplasmic membranes and the blood-brain barrier, they are excellent candidates for drug delivery applications.
Le EV mostrano evidente specificit? e tropismo verso le cellule tumorali dal momento che sono in esse internalizzate circa dieci volte di pi? rispetto a quanto fannoi liposomi di dimensioni simili [Examination of the specificity of tumor cell derived exosomes with tumor cells in vitro, Smyth, 2014]. Inoltre, vescicole nanometriche, tendono ad accumularsi nel tessuto tumorale piuttosto che nel tessuto sano grazie all'aumentata permeabilit? e ritenzione dei primi (enhanced permeability and retention (EPR) effect). Do the EVs show clear specificity? and tropism towards tumor cells since they are internalized about ten times more? compared to what liposomes of similar size do [Examination of the specificity of tumor cell derived exosomes with tumor cells in vitro, Smyth, 2014]. Furthermore, nanometric vesicles tend to accumulate in tumor tissue rather than in healthy tissue thanks to the increased permeability. and retention of the former (enhanced permeability and retention (EPR) effect).
L?applicazione delle EV come dispositivi di drug delivery richiede di volta in volta un'attenta valutazione della fonte cellulare da cui provengono. Ad esempio, ? stato osservato che le EV derivate da cellule tumorali (TDEV) possono avere un ruolo chiave nella progressione e diffusione di alcuni tipi di tumore, agendo come mediatori in processi quali l'invasione dei tessuti sani, la resistenza ai farmaci, l'angiogenesi ed eventuali meccanismi di fuga dal controllo del sistema immunitario. In effetti, attraverso le EV, le cellule tumorali comunicano non solo tra di loro, ma anche con le cellule sane, modificandone in alcuni casi il fenotipo o differenziandole. ? stato dimostrato ad esempio che le TDEV sono in grado di dirigere la differenziazione dei fibroblasti normali nel microambiente tumorale in fibroblasti tumorali (cancer-addicted fibroblasts CAF) in grado a loro volta di secernere fattori ed EV capaci di promuovere la proliferazione del cancro, l?invasione e la metastatizzazione [ Extracellular vesicles in the tumor microenvironment: old stories, but new tales. Mol Cancer. 2019; 18: 59]. The application of EVs as drug delivery devices requires from time to time a careful evaluation of the cellular source from which they come. For example, ? It has been observed that tumor cell-derived EVs (TDEVs) can play a key role in the progression and spread of some types of tumors, acting as mediators in processes such as invasion of healthy tissues, drug resistance, angiogenesis and possible escape mechanisms from the control of the immune system. In fact, through EVs, tumor cells communicate not only with each other, but also with healthy cells, in some cases modifying their phenotype or differentiating them. ? For example, it has been demonstrated that TDEVs are able to direct the differentiation of normal fibroblasts in the tumor microenvironment into tumor fibroblasts (cancer-addicted fibroblasts CAF) which are in turn capable of secreting factors and EVs capable of promoting cancer proliferation, l? invasion and metastasis [ Extracellular vesicles in the tumor microenvironment: old stories, but new tales. Mol Cancer. 2019; 18:59].
Da ci? ? facile comprendere come l'uso di EV secrete da cellule tumorali come dispositivi per la dispensazione di farmaci debba essere valutato con attenzione valorizzando comunque l?innato tropismo tumorale di queste vescicole. From there? ? It is easy to understand how the use of EVs secreted by tumor cells as devices for drug dispensing must be carefully evaluated while enhancing the innate tumor tropism of these vesicles.
Certamente l?impiego di EV isolate da cellule sane riduce notevolmente i rischi sopra descritti, sebbene l'uso in vivo di materiali non autologhi non escluda possibili effetti indesiderati e risposte immunitarie avverse dopo la somministrazione nell'organismo ricevente. Certainly the use of EVs isolated from healthy cells significantly reduces the risks described above, although the in vivo use of non-autologous materials does not exclude possible side effects and adverse immune responses after administration in the recipient organism.
L?uso di EV isolate dai fluidi corporei o dai surnatanti delle cellule in coltura prelevate dagli stessi pazienti da trattare, in un mero contesto di medicina personalizzata, riduce notevolmente le evenienze sopra descritte. The use of EVs isolated from body fluids or from the supernatants of cultured cells taken from the same patients to be treated, in a mere context of personalized medicine, significantly reduces the eventualities described above.
Molte linee cellulari quali ad esempio le dendritiche immature, le staminali mesenchimali (MSC) e i linfociti risultano ottime candidate per l'isolamento di EV per applicazioni di drug delivery combinando gli effetti del loro cargo originario con quelli di un eventuale carico post isolamento. Many cell lines such as immature dendritic cells, mesenchymal stem cells (MSCs) and lymphocytes are excellent candidates for the isolation of EVs for drug delivery applications by combining the effects of their original cargo with those of a possible post-isolation load.
La nanomedicina basata sull?impiego di EV presenta, quindi, molti vantaggi tra i quali una spiccata biomimesi ed una elevata specificit? del targeting. Tuttavia, questo approccio presenta ancora delle criticit? quali, ad esempio, la mancanza di protocolli ad alta efficienza per gli isolamenti, problemi di immunogenicit? e bassa efficienza nel caricamento del contenuto terapeutico (ad es. nanoparticelle, farmaci o acidi nucleici). Nanomedicine based on the use of EVs therefore presents many advantages including strong biomimicry and high specificity. of targeting. However, this approach still has some critical issues. such as, for example, the lack of high-efficiency protocols for isolations, immunogenicity problems? and low efficiency in loading therapeutic content (e.g. nanoparticles, drugs or nucleic acids).
Per queste ragioni l?utilizzo di EV per applicazioni terapeutiche ? ancora distante dal diventare una realt? consolidata nella pratica clinica. For these reasons, the use of IV for therapeutic applications is ? still far from becoming a reality? consolidated in clinical practice.
Le vescicole possono essere isolate da ogni tipo di fluido biologico, come, ad esempio, surnatanti di colture cellulari, sangue, midollo osseo, liquido pleurico, liquido peritoneale, liquido cerebrospinale, urina, saliva, liquido amniotico, liquido ascitico, liquido di lavaggio bronco-alveolare, liquido sinoviale, latte materno, sudore, lacrime, liquido articolare. Proprio per la variabilit? e la complessit? biologica dei fluidi biologici, il procedimento di isolamento delle vescicole ? molto delicato e critico. Nello stato dell'arte sono noti diversi procedimenti attraverso i quali le vescicole extracellulari possono essere isolate, come l?ultracentrifugazione, l?ultrafiltrazione o con l?ausilio di kit commerciali quali l?optiprep, l?exoquick, l?exo-spin od altri. Il prodotto dell?isolamento ? costituito, di regola, da una certa quantit? di EV risospese in soluzioni acquose saline quali ad esempio il PBS (Phosphate buffered saline=tampone fosfato salino) o la soluzione fisiologica. Vesicles can be isolated from any type of biological fluid, such as, for example, cell culture supernatants, blood, bone marrow, pleural fluid, peritoneal fluid, cerebrospinal fluid, urine, saliva, amniotic fluid, ascitic fluid, bronchus lavage fluid -alveolar, synovial fluid, breast milk, sweat, tears, joint fluid. Precisely because of the variability? and the complexity? biology of biological fluids, the vesicle isolation procedure is very delicate and critical. In the state of the art, various procedures are known through which extracellular vesicles can be isolated, such as ultracentrifugation, ultrafiltration or with the aid of commercial kits such as optiprep, exoquick, exo-spin or others. The product of isolation? consisting, as a rule, of a certain quantity? of EVs resuspended in aqueous saline solutions such as PBS (Phosphate buffered saline) or physiological solution.
Documenti brevettuali Patent documents
La domanda di brevetto WO 2017/161010 descrive un metodo di produzione di una vescicola di membrana partendo da una vescicola extracellulare. Tale metodo prevede di ottenere vescicole a membrana aperta, rimuovendone il contenuto in modo da eliminare molecole indesiderate, e ridurre il possibile rischio di effetti collaterali, in grado di riassemblarsi per formarne di nuove. L'apertura della membrana della vescicola extracellulare ? ottenuta trattando le vescicole con una soluzione acquosa avente un pH compreso fra 9 e 14. Il riassemblaggio ? ottenuto attraverso tecniche di sonicazione, vibrazioni meccaniche, estrusione attraverso membrane porose, corrente elettrica e loro combinazioni. In concomitanza con la prima fase di riassemblaggio delle vescicole svuotate, le vescicole di membrana nuovamente formate possono essere caricate con carichi specifici. Patent application WO 2017/161010 describes a method of producing a membrane vesicle starting from an extracellular vesicle. This method involves obtaining open membrane vesicles, removing their contents in order to eliminate unwanted molecules, and reduce the possible risk of side effects, capable of reassembling to form new ones. The opening of the extracellular vesicle membrane? obtained by treating the vesicles with an aqueous solution having a pH between 9 and 14. Reassembly is obtained through sonication techniques, mechanical vibrations, extrusion through porous membranes, electric current and their combinations. Concomitant with the first phase of reassembly of emptied vesicles, newly formed membrane vesicles can be loaded with specific cargoes.
La domanda di brevetto KR20180122433 descrive un metodo per produrre una vescicola di membrana derivata da una vescicola extracellulare. Tale metodo prevede di ottenere una vescicola a membrana aperta rimuovere il contenuto della vescicola in modo da eliminare molecole indesiderate e ridurre il possibile rischio di effetti collaterali. L?apertura della membrana della vescicola extracellulare ? ottenuta trattando le vescicole con una soluzione acquosa di carbonato di sodio (200 mM, pH 1) per circa 2 ore. Patent application KR20180122433 describes a method for producing a membrane vesicle derived from an extracellular vesicle. This method involves obtaining an open membrane vesicle and removing the contents of the vesicle in order to eliminate unwanted molecules and reduce the possible risk of side effects. The opening of the membrane of the extracellular vesicle is obtained by treating the vesicles with an aqueous solution of sodium carbonate (200 mM, pH 1) for approximately 2 hours.
Tuttavia, i due metodi sopra citati utilizzando i reagenti e le procedure descritte per la lisi ed il successivo riassemblaggio delle vescicole, non rispondono appieno alle richieste dal mercato in termini di biocompatibilit?, sicurezza, efficienza. In particolare, dallo stato dell?arte sopracitato, emerge come vi sia una grande necessit? di disporre di metodi di produzione di vescicole extracellulari standardizzati e riproducibili atti a fornire prodotti biocompatibili con una elevata capacit? di targeting e/o di carico. However, the two methods mentioned above using the reagents and procedures described for the lysis and subsequent reassembly of the vesicles do not fully respond to market demands in terms of biocompatibility, safety and efficiency. In particular, from the state of the art mentioned above, it emerges that there is a great need to have standardized and reproducible extracellular vesicle production methods to provide biocompatible products with a high capacity? targeting and/or loading.
La presente invenzione si pone pertanto come obiettivo di superare le problematiche e gli inconvenienti sopra descritti correlati all'utilizzo delle vescicole extracellulari con particolare applicazione alla nanomedicina ed alla clinica fornendo un nuovo metodo semplice, sicuro ed economico per purificare, aumentare la resa, la biocompatibilit? e l?internalizzazione, di vescicole extracellulari a partire da prodotti estratti con le pi? svariate tecniche ad oggi disponibili. The present invention therefore aims to overcome the problems and drawbacks described above related to the use of extracellular vesicles with particular application to nanomedicine and clinics by providing a new simple, safe and economical method for purifying, increasing yield, biocompatibility. ? and the internalization of extracellular vesicles starting from products extracted with the most various techniques currently available.
Sommario dell'invenzione Summary of the invention
La presente invenzione ha come scopo il superamento dei limiti dello stato dell?arte attualmente noto, legati alla bassa resa e all?eterogeneit? degli isolamenti di EV, all?immunogenicit? dovuti alla provenienza dei campioni e all?inefficienza di carico di molecole all?interno delle EV, fornendo un metodo innovativo di trattamento delle EV post-isolamento e/o conservazione. The aim of the present invention is to overcome the limitations of the currently known state of the art, linked to low yield and heterogeneity. of EV isolations, to immunogenicity? due to the origin of the samples and the inefficiency of loading of molecules within the EVs, providing an innovative method of processing EVs post-isolation and/or conservation.
La lisi delle EV viene eseguita risospendendo le vescicole in acqua bidistillata: tale processo provoca la rottura delle membrane lipidiche delle vescicole favorendo la fuoriuscita delle sostanze contenute al loro interno. EV lysis is performed by resuspending the vesicles in double-distilled water: this process causes the rupture of the lipid membranes of the vesicles, encouraging the release of the substances contained within them.
Nel corso della sperimentazione effettuata, gli inventori hanno verificato che successivi fasi di lavaggio in acqua bidistillata favoriscono la rimozione delle sostanze intravescicolari liberatesi dopo la lisi permettendo la rimozione del contenuto del lumen vescicolare, prima del riassemblaggio delle membrane delle vescicole che, una volta purificate, risultano essere pi? numerose in termini di particelle per unit? di volume (ml). During the experimentation carried out, the inventors verified that subsequent washing phases in double-distilled water favor the removal of the intravesicular substances released after lysis, allowing the removal of the contents of the vesicular lumen, before the reassembly of the membranes of the vesicles which, once purified, turn out to be more numerous in terms of particles per unit? of volume (ml).
Al processo di lisi pu? essere accoppiato un processo di carico. Pi? nel dettaglio, molecole e materiali come, ad esempio, farmaci, nanoparticelle, acidi nucleici, peptidi o derivati biologici possono essere dispersi nella soluzione ipotonica in presenza delle vescicole extracellulari. In questo modo, a seguito della lisi, le nuove vescicole si andranno a riassemblare incapsulando le molecole e/o i nano materiali precedentemente dispersi in soluzione. To the lysis process can? be coupled to a load process. More? in detail, molecules and materials such as, for example, drugs, nanoparticles, nucleic acids, peptides or biological derivatives can be dispersed in the hypotonic solution in the presence of extracellular vesicles. In this way, following lysis, the new vesicles will reassemble, encapsulating the molecules and/or nanomaterials previously dispersed in solution.
Breve descrizione delle figure Brief description of the figures
La presente invenzione verr? descritta qui di seguito mediante alcune forme di attuazione preferite, fornite a titolo esemplificativo e non limitativo, con riferimento ai disegni allegati in cui: Will this invention come? described below through some preferred embodiments, provided by way of example and not by way of limitation, with reference to the attached drawings in which:
La figura 1 ? un grafico della concentrazione delle vescicole extracellulari misurata tramite Nanoparticle Tracking Analysis (NTA); Figure 1 ? a plot of extracellular vesicle concentration measured by Nanoparticle Tracking Analysis (NTA);
La figura 2 ? un grafico della distribuzione delle classi di frequenza delle dimensioni delle vescicole extracellulari; Figure 2? a plot of the frequency class distribution of extracellular vesicle sizes;
La figura 3 ? un grafico del contenuto proteico delle vescicole extracellulari dopo un primo ed un secondo ciclo di lisi osmotica; Figure 3? a graph of the protein content of the extracellular vesicles after a first and second cycle of osmotic lysis;
La figura 4 ? un grafico della internalizzazione delle vescicole extracellulari rilevata mediante citofluorimetria, espressa come percentuale di eventi positivi; Figure 4? a graph of the internalization of extracellular vesicles detected by flow cytometry, expressed as a percentage of positive events;
La figura 5 ? un?immagine di microscopia elettronica a trasmissione contrastata con Acetato di Uranile del carico di nanoparticelle d?oro nelle vescicole lisate ottenute con il metodo oggetto del brevetto; Figure 5? a transmission electron microscopy image contrasted with Uranyl Acetate of the load of gold nanoparticles in the lysed vesicles obtained with the method covered by the patent;
La figura 6 ? un grafico che rappresenta il carico di nanoparticelle d?oro fluorescenti nelle vescicole lisate, rilevato mediante citofluorimetria ed espresso come intensit? di fluorescenza media. Figure 6? a graph representing the load of fluorescent gold nanoparticles in the lysed vesicles, detected by flow cytometry and expressed as intensity? of average fluorescence.
Descrizione dettagliata dell'invenzione Detailed description of the invention
La prima parte del metodo illustrato nella presente invenzione prevede la diluizione delle vescicole extracellulari in una soluzione ipotonica rispetto a quella del campione di partenza, come ad esempio acqua bidistillata, capace di innescare un processo di lisi e riassemblamento delle vescicole che ha come scopo l?ottenimento di una popolazione pi? numerosa di EV di quella di partenza e la purificazione delle EV dal loro cargo fisio-patologico. The first part of the method illustrated in the present invention involves the dilution of the extracellular vesicles in a hypotonic solution compared to that of the starting sample, such as double-distilled water, capable of triggering a process of lysis and reassembly of the vesicles which has as its aim obtaining a larger population? number of EVs than the starting one and the purification of the EVs from their physio-pathological cargo.
Oggetto della presente invenzione ? anche quello di fornire un metodo per ottenere nuove vescicole dotate di caratteristiche specifiche e vantaggiose che possono essere utilizzate per diversi tipi di trattamenti e/o per il rilascio mirato di principi attivi. Object of the present invention? also to provide a method for obtaining new vesicles endowed with specific and advantageous characteristics that can be used for different types of treatments and/or for the targeted release of active ingredients.
Nella seguente descrizione, l?uso di ?ad esempio?, ?ecc.?, ?o / oppure? indica alternative non esclusive senza alcuna limitazione, salvo diversa indicazione; l?uso di ?anche? significa ?tra cui, ma non limitato a? se non diversamente indicato; l?uso di ?include / comprende? significa ?include / comprende, ma non limitato a? a meno che non altrimenti indicato. In the following description, the use of ?for example?, ?etc.?, ?or / or? means non-exclusive alternatives without limitation, unless otherwise indicated; the use of ?also? means ?including, but not limited to? unless otherwise indicated; the use of ?include / comprises? means ?includes / includes, but not limited to? unless otherwise indicated.
Come qui utilizzato, il termine "vescicola extracellulare" comprende esosomi, vescicole shedding, microparticelle, ectosomi, vescicole ectosomelike, vescicola di membrana, e si riferisce ad una vescicola derivata da una qualsiasi cellula, comprendente una membrana che delimita uno spazio interno, tipicamente, di diametro medio compreso tra 20 nm e 400 nm, meglio da 40 nm a 300 nm, ancora meglio da 50 a 250 nm, contenente al suo interno varie entit? macromolecolari endogene, quali acidi nucleici, proteine, carboidrati, lipidi, piccole molecole e/o loro combinazioni, o pu? essere funzionalizzata sulla membrana esterna o caricata con vari composti esogeni quali agenti terapeutici, di contrasto per diagnostica, e/o di targeting. As used herein, the term "extracellular vesicle" includes exosomes, shedding vesicles, microparticles, ectosomes, ectosomelike vesicles, membrane vesicles, and refers to a vesicle derived from any cell, comprising a membrane that delimits an internal space, typically, of average diameter between 20 nm and 400 nm, better from 40 nm to 300 nm, even better from 50 to 250 nm, containing various entities within it? endogenous macromolecular molecules, such as nucleic acids, proteins, carbohydrates, lipids, small molecules and/or combinations thereof, or can? be functionalized on the outer membrane or loaded with various exogenous compounds such as therapeutic, diagnostic contrast, and/or targeting agents.
Come qui utilizzato, il termine "membrana" si riferisce ad una membrana biologica, cio? un rivestimento esterno di cellule ed organelli con la sua tipica struttura formata da un doppio strato lipidico che forma una barriera semipermeabile che separa un compartimento interno dall'ambiente esterno, consente il passaggio di un particolare composto ed ? in grado di fondersi con altri sistemi membranosi che hanno la stessa struttura od analoga, esponendo successivamente il contenuto della vescicola extracellulare o dissociando il contenuto dalla membrana una volta aperta. As used herein, the term "membrane" refers to a biological membrane, i.e. an external covering of cells and organelles with its typical structure formed by a double lipid layer that forms a semi-permeable barrier that separates an internal compartment from the external environment, allows the passage of a particular compound and is capable of fusing with other membranous systems that have the same or similar structure, subsequently exposing the contents of the extracellular vesicle or dissociating the contents from the membrane once opened.
Il metodo di trattamento delle vescicole extracellulari descritto nell'invenzione pu? essere applicato sia subito dopo il processo di isolamento, sia dopo qualsiasi tempo su vescicole isolate ed opportunamente conservate. The method of processing extracellular vesicles described in the invention can? be applied both immediately after the isolation process and after any time on isolated and appropriately preserved vesicles.
In particolare, secondo la forma preferita dell?invenzione, il metodo per trattare vescicole extracellulari post isolamento comprende le seguenti fasi: In particular, according to the preferred form of the invention, the method for treating post-isolation extracellular vesicles includes the following steps:
a) fornire una quantit? di vescicole extracellulari; preferibilmente sospesa in una soluzione acquosa salina (ad esempio, PBS, soluzione fisiologica, terreno di coltura); a) provide a quantity? of extracellular vesicles; preferably suspended in an aqueous saline solution (e.g., PBS, saline, culture medium);
b) trattare la soluzione contenente le vescicole extracellulari preferibilmente con acqua bidistillata, o comunque con soluzione ipotonica rispetto al campione, per ottenere l?apertura delle membrane lipidiche delle EV. La formazione di un gradiente osmotico tra il compartimento interno delle stesse vescicole, ricco di sali, miRNA, DNA, proteine ed enzimi, e quello ipotonico dell?acqua bidistillata determina la rottura della membrana delle EV trattate e la fuoriuscita del materiale contenuto al loro interno. Le vescicole aperte o frammentate si riorganizzano in uno stato energeticamente pi? favorevole, ovvero i doppi strati lipidici si riassociano includendo al loro interno parte del liquido in cui sono disperse; b) treat the solution containing the extracellular vesicles preferably with double-distilled water, or in any case with a hypotonic solution compared to the sample, to obtain the opening of the lipid membranes of the EVs. The formation of an osmotic gradient between the internal compartment of the vesicles themselves, rich in salts, miRNA, DNA, proteins and enzymes, and the hypotonic one of the double-distilled water determines the rupture of the membrane of the treated EVs and the leakage of the material contained within them . The open or fragmented vesicles reorganize themselves into an energetically more stable state. favorable, i.e. the lipid bilayers re-associate, including part of the liquid in which they are dispersed within them;
c) sottoporre il campione lisato a lavaggio (preferibilmente con acqua bidistillata) per la rimozione del materiale contenuto nel lume vescicolare. Questa operazione risulta particolarmente importante per applicazioni biomedicali e/o terapeutiche sia per la possibilit? di recuperare e analizzare il contenuto delle vescicole lisate, sia per evitare effetti immunostimolatori e/o infiammatori nei riceventi i trattamenti; c) subject the lysed sample to washing (preferably with double-distilled water) to remove the material contained in the vesicular lumen. This operation is particularly important for biomedical and/or therapeutic applications both for the possibility to recover and analyze the contents of the lysed vesicles, both to avoid immunostimulatory and/or inflammatory effects in recipients of the treatments;
d) opzionalmente, le EV lisate possono essere ingegnerizzate e caricate per applicazioni nanotecnologiche e di drug delivery andando ad aggiungere nanomateriali, farmaci, acidi nucleici, molecole fluorescenti nella soluzione acquosa durante la fase di lisi, in modo che vengano caricate nelle vescicole durante il loro riassemblaggio. d) optionally, the lysed EVs can be engineered and loaded for nanotechnological and drug delivery applications by adding nanomaterials, drugs, nucleic acids, fluorescent molecules into the aqueous solution during the lysis phase, so that they are loaded into the vesicles during their reassembly.
Il processo di lisi e di purificazione delle EV dal carico fisiopatologico ? particolarmente efficace, veloce e semplice da eseguire e permette di ottenere vescicole neoassemblate con capacit? migliorate rispetto alla popolazione di partenza quali l?efficacia di internalizzazione in cellule tumorali. Tale aspetto ne rende particolarmente interessante ed efficiente l?uso in ambito terapeutico e di medicina personalizzata. The process of lysis and purification of EVs from the pathophysiological burden? particularly effective, fast and simple to perform and allows to obtain newly assembled vesicles with improved compared to the starting population such as the efficacy of internalization into tumor cells. This aspect makes its use in the therapeutic and personalized medicine fields particularly interesting and efficient.
Le vescicole extracellulari una volta aperte e purificate di gran parte delle molecole contenute al loro interno, in ambiente ipotonico, tendono a riassociarsi, auto-assemblandosi in nuove vescicole, le quali, a loro volta, possono essere sottoposte ad un'ulteriore serie di lisi e/o lavaggi, a seconda del tipo di applicazione. The extracellular vesicles, once opened and purified of most of the molecules contained within them, in a hypotonic environment, tend to re-associate, self-assembling into new vesicles, which, in turn, can be subjected to a further series of lysis and/or washing, depending on the type of application.
Secondo l'invenzione, nel caso in cui le vescicole extracellulari vengano utilizzate per applicazioni nanotecnologiche a scopo diagnostico e/o terapeutico, in concomitanza con la lisi e la conseguente rimozione del contenuto fisio-patologico, ? possibile procedere con una fase di carico (fase d), da svolgersi durante il primo o una successiva operazione di lisi, aggiungendo nella soluzione di lisi il componente da caricare nelle EV. According to the invention, in the case in which the extracellular vesicles are used for nanotechnological applications for diagnostic and/or therapeutic purposes, in conjunction with the lysis and the consequent removal of the physio-pathological contents,? It is possible to proceed with a loading phase (phase d), to be carried out during the first or subsequent lysis operation, adding the component to be loaded into the EVs into the lysis solution.
In generale, materiali come farmaci, molecole terapeutiche, nanoparticelle, acidi nucleici, peptidi o derivati biologici, ecc.. sono dispersi nella soluzione di lisi contenente le vescicole extracellulari, in modo che, a seguito della lisi, le vescicole neoformatesi le inglobino al loro interno. In general, materials such as drugs, therapeutic molecules, nanoparticles, nucleic acids, peptides or biological derivatives, etc. are dispersed in the lysis solution containing the extracellular vesicles, so that, following lysis, the newly formed vesicles incorporate them into their internal.
Gli inventori hanno osservato che la popolazione di vescicole ottenute con il metodo sopra descritto ? fino a 100 volte pi? concentrato in termini di particelle per unit? di volume (ml) rispetto al campione di controllo (Figura 1), con una distribuzione dimensionale le cui classi di maggior frequenza si concentrano tra i 100 e 220 nm (Figura 2) e una capacit? di essere significativamente pi? internalizzate in cellule, sia sane che tumorali. Pi? in dettaglio, riferendosi sempre all?internalizzazione in cellula ? stato osservato un aumento dell?internalizzazione in cellule tumorali circa il 5 volte maggiore di quello nelle cellule sane (Figura 4). Inoltre, le vescicole lisate sono in grado, a seguito di una breve incubazione, di caricare delle molecole o delle nanoparticelle, come ad esempio delle nanoparticelle d?oro (Figura 5) con un?efficienza significativamente superiore (p<0.001) rispetto al campione di controllo (Figura 6). The inventors have observed that the population of vesicles obtained with the method described above is ? up to 100 times more? concentrated in terms of particles per unit? of volume (ml) compared to the control sample (Figure 1), with a size distribution whose classes of greatest frequency are concentrated between 100 and 220 nm (Figure 2) and a capacity to be significantly more? internalized in cells, both healthy and tumorous. More? in detail, always referring to internalization in the cell? An increase in internalization was observed in tumor cells approximately 5 times greater than that in healthy cells (Figure 4). Furthermore, the lysed vesicles are able, following a short incubation, to load molecules or nanoparticles, such as gold nanoparticles (Figure 5) with a significantly higher efficiency (p<0.001) compared to the sample control (Figure 6).
Per tali caratteristiche le vescicole ottenute con il metodo secondo la presente invenzione si prestano ad una ampia gamma di applicazioni, tra cui quelle di medicina rigenerativa, quelle terapeutiche e diagnostiche. Due to these characteristics, the vesicles obtained with the method according to the present invention are suitable for a wide range of applications, including those of regenerative medicine, therapeutic and diagnostic ones.
L?efficacia del procedimento secondo l?invenzione ed il chiaro vantaggio derivante dall'utilizzo delle vescicole ottenibili con tale metodo sono stati provati in diverse condizioni operative, come ampiamente descritto negli esempi della sezione sperimentale di seguito riportata. The effectiveness of the process according to the invention and the clear advantage deriving from the use of the vesicles obtainable with this method were tested in different operating conditions, as fully described in the examples of the experimental section reported below.
Si deve intendere, comunque, che non vi ? alcuna intenzione di limitare l?invenzione alle specifiche forme di attuazione illustrate, ma, al contrario, l?invenzione intende coprire tutte le modifiche, forme equivalenti e varianti che ricadano nell?ambito dell?invenzione come definito nelle rivendicazioni. It must be understood, however, that there is no no intention to limit the invention to the specific embodiments illustrated, but, on the contrary, the invention is intended to cover all modifications, equivalent forms and variations that fall within the scope of the invention as defined in the claims.
ESEMPI EXAMPLES
Esempio 1 - Lisi osmotica delle vescicole Example 1 - Osmotic lysis of vesicles
Le EV utilizzate dagli inventori per valutare la bont? e l?efficienza del metodo oggetto dell?invenzione sono state isolate da linfociti B tramite ultracentrifugazione differenziale e conservate a -80 ?C per varie tempistiche in soluzione fisiologica. Per la prova, una quantit? pari a 30 ?l di EV ? stata diluita 1:50 in acqua bidistillata al fine di effettuare la lisi osmotica; per il campione di controllo, 30 ?l di EV sono stati diluiti sempre con un rapporto 1:50 in soluzione fisiologica (soluzione ipotonica con il lumen vescicolare). The EVs used by inventors to evaluate goodness? and the efficiency of the method object of the invention were isolated from B lymphocytes via differential ultracentrifugation and stored at -80 ?C for various times in physiological solution. For the test, a quantity? equal to 30 ?l of EV ? was diluted 1:50 in double-distilled water in order to carry out osmotic lysis; for the control sample, 30 ?l of EV were always diluted with a 1:50 ratio in physiological solution (hypotonic solution with the vesicular lumen).
Entrambi i campioni di prova e di controllo sono stati risospesi con agitatore ?vortex? per 3 minuti e posti in incubazione a 37 ?C per 6 minuti, quindi ulteriormente rimescolati con vortex per 1 minuto. Both test and control samples were resuspended with a ?vortex? for 3 minutes and incubated at 37?C for 6 minutes, then further mixed by vortexing for 1 minute.
I campioni sono stati quindi sottoposti ad ultrafiltrazione con Amicon Ultra-0.5 ml 50 kDa (Merck Millipore). Un volume pari a 0.5 ml di ciascun campione ? stato caricato per ciascun filtro, centrifugato a 14000 g per 10 minuti ed eluito a 1000 g per 2 minuti a temperatura ambiente. The samples were then subjected to ultrafiltration with Amicon Ultra-0.5 ml 50 kDa (Merck Millipore). A volume equal to 0.5 ml of each sample? was loaded for each filter, centrifuged at 14000 g for 10 minutes and eluted at 1000 g for 2 minutes at room temperature.
Il prodotto dell'ultrafiltrazione ? stato poi risospeso in acqua bidistillata, soluzione fisiologica, o in terreno, in un volume variabile a seconda dell?applicazione. The product of ultrafiltration? It was then resuspended in double-distilled water, saline solution, or in medium, in a variable volume depending on the application.
Esempio 2 - Analisi della concentrazione e della distribuzione dimensionale delle vescicole extracellulari purificate del loro carico fisiopatologico Example 2 - Analysis of the concentration and size distribution of purified extracellular vesicles of their pathophysiological cargo
Le vescicole extracellulari del campione di prova, risospese in 150 ?l di acqua bidistillata (1:5 rispetto alla concentrazione di partenza), o quelle del controllo, in 150 ?l di soluzione fisiologica (1:5 rispetto alla concentrazione di partenza), trattate come descritto nell?esempio 1, sono state sottoposte all?analisi della concentrazione e della distribuzione dimensionale tramite la tecnica del Nanoparticle Tracking Analysis (NTA), utilizzando un Nanosight NS300 (Malvern Panalytical) equipaggiato con una sorgente laser con ? = 505 nm, una pompa siringa ed il software NTA vers.3.4. The extracellular vesicles of the test sample, resuspended in 150 ?l of double-distilled water (1:5 compared to the starting concentration), or those of the control, in 150 ?l of physiological solution (1:5 compared to the starting concentration), treated as described in example 1, they were subjected to concentration and size distribution analysis using the Nanoparticle Tracking Analysis (NTA) technique, using a Nanosight NS300 (Malvern Panalytical) equipped with a laser source with ? = 505 nm, a syringe pump and the NTA vers.3.4 software.
Le misure, con i campioni diluiti in maniera tale da assicurare un particle/frame adeguato, sono state effettuate acquisendo tre video di 60 secondi l?uno con una velocit? di infusion della pompa di 50 A.U., lo screen gain impostato a 1 ed il camera level tra 15 e 16. I video sono poi stati analizzati via software con una detection threshold pari a 5. The measurements, with the samples diluted in such a way as to ensure an adequate particle/frame, were carried out by acquiring three videos of 60 seconds each with a speed of of pump infusion of 50 A.U., the screen gain set to 1 and the camera level between 15 and 16. The videos were then analyzed via software with a detection threshold of 5.
Ogni analisi ? stata fatta su ciascun campione in quintuplicato (n=5) ed espresso come valore medio dei risultati ottenuti. I dati delle misurazioni ottenuti sulle vescicole extracellulari dopo lisi osmotica (EVs1) e dei rispettivi controlli dopo lisi in soluzione fisiologica (EVs1 CTRL) dopo un primo ciclo di lisi sono riportati nella seguente Tabella 1 e mostratiin Figura 2. Any analysis? was carried out on each sample in quintuplica (n=5) and expressed as the average value of the results obtained. The measurement data obtained on extracellular vesicles after osmotic lysis (EVs1) and the respective controls after lysis in physiological solution (EVs1 CTRL) after a first cycle of lysis are reported in the following Table 1 and shown in Figure 2.
Tabella 1 - Classi di frequenza delle medie delle dimensioni dei prodotti della lisi in ordine discendente (n=5). Per EVs1 CTRL si intende il campione di controllo, per EVs1 il campione di test. Table 1 - Frequency classes of the average sizes of the lysis products in descending order (n=5). EVs1 CTRL refers to the control sample, EVs1 refers to the test sample.
I risultati ottenuti mostrano che l'ordine di distribuzione delle classi di frequenza per i due tipi di vescicole sono confrontabili, mentre la popolazione di vescicole ottenuta con il procedimento secondo l'invenzione che prevede la fase di lisi osmotica ? molto pi? concentrata (3x10<11>?7x10<10 >vescicole/mL) rispetto al gruppo di controllo in cui il procedimento di lisi viene replicato ma in una soluzione isotonica (7.4x10<9>?1.7x10<9 >vescicole/mL), come mostrato in Figura 1, sebbene in entrambi i casi le dimensioni delle vescicole prodotte siano ben distribuite con un picco intorno a 100 nm (Figura 2). The results obtained show that the order of distribution of the frequency classes for the two types of vesicles are comparable, while the population of vesicles obtained with the process according to the invention which involves the osmotic lysis phase? much more? concentrated (3x10<11>?7x10<10 >vesicles/mL) compared to the control group in which the lysis procedure is replicated but in an isotonic solution (7.4x10<9>?1.7x10<9 >vesicles/mL), as shown in Figure 1, although in both cases the sizes of the vesicles produced are well distributed with a peak around 100 nm (Figure 2).
Il fenomeno potrebbe essere spiegato mettendo in evidenza come con la lisi delle vescicole di partenza si potrebbero essere formate molte vescicole ex novo dai patch di bilayer lipidici riassemblatisi post lisi. L?internalizzazione di parte del liquido di lisi e/o lavaggio non comporta riduzione evidente delle dimensioni della nuova popolazione. The phenomenon could be explained by highlighting how with the lysis of the initial vesicles many vesicles could be formed de novo from the lipid bilayer patches reassembled after lysis. The internalization of part of the lysis and/or washing liquid does not lead to a clear reduction in the size of the new population.
Esempio 3 - Determinazione del contenuto proteico delle vescicole extracellulari Example 3 - Determination of the protein content of extracellular vesicles
Il contenuto proteico delle vescicole neoformatesi dopo un primo (EVs1) ed un secondo ciclo (EVs2) di lisi osmotica ? stato determinato mediante saggio Bradford. Le analisi condotte sui campioni in triplicato, hanno mostrato come le vescicole, ottenute tramite il procedimento di lisi dell'invenzione, siano significativamente pi? ricche rispetto al controllo, sia dopo un solo ciclo di lisi (EVs1) sia dopo un secondo ciclo di lisi (EVs2). I risultati sono presentati in Figura 3 che mostra il grafico delle medie e degli errori standard delle misurazioni ottenute. Comparazioni statistiche effettuate mediante ANOVA a 2 vie. *: p<0.05. The protein content of the newly formed vesicles after a first (EVs1) and a second cycle (EVs2) of osmotic lysis? was determined by Bradford assay. The analyzes conducted on triplicate samples showed how the vesicles, obtained through the lysis process of the invention, are significantly more richer than the control, both after a single lysis cycle (EVs1) and after a second lysis cycle (EVs2). The results are presented in Figure 3 which shows the graph of the means and standard errors of the measurements obtained. Statistical comparisons performed using 2-way ANOVA. *: p<0.05.
Esempio 4 - Capacit? di internalizzazione delle vescicole extracellulari ottenute mediante lisi osmotica Example 4 - Capacity? of internalization of extracellular vesicles obtained by osmotic lysis
La capacit? di internalizzazione delle vescicole extracellulari, prodotte con il metodo oggetto di invenzione ? stata valutata in cellule sane (linfociti B), e in una linea di linfoma di Burkitt (Daudi). The capacity? of internalization of extracellular vesicles, produced with the method of the invention? was evaluated in healthy cells (B lymphocytes), and in a Burkitt lymphoma line (Daudi).
5 ?g/ml di EV per campione (test e controllo), per linea (linfociti e Daudi) e per tempistica (24 e 48 ore), sono state marcate con Wheat Germ Agglutinina coniugata con il colorante Alexa Fluor 647. Le vescicole marcate sono state trattate come descritto nell'Esempio 1. Per ogni linea ed ogni tempistica sono stati piastrati 500 ?l di trattamento con 200000 cellule/ml sia per il controllo che per il test. 5 ?g/ml of EV per sample (test and control), per line (lymphocytes and Daudi) and per time frame (24 and 48 hours), were labeled with Wheat Germ Agglutinin conjugated with the dye Alexa Fluor 647. The labeled vesicles were treated as described in Example 1. For each line and each timing, 500 ?l of treatment were plated with 200,000 cells/ml for both the control and the test.
Dopo 24 o 48 ore di incubazione le cellule sono state recuperate, centrifugate e risospese in 500 ?l di PBS per l?analisi in citofluorimetria dell?internalizzazione. Le analisi sono state condotte con il citofluorimetro Guava Easycyte 6-2L flow cytometer (Merck Millipore) con una velocit? di flusso di 0.59 ?L/s, utilizzando il laser rosso (?ex =642 nm) su 1x10<4 >eventi. I dati delle cellule non trattate (0 ?g/ml) vengono usati come riferimento. I risultati sono rappresentati in termini di eventi positivi, caratterizzati da uno spostamento nell?intensit? di fluorescenza del Red-R (emissione del filtro 661/15) e le percentuali di eventi positivi sono stati comparati alle cellule non trattate. I risultati ottenuti sono rappresentati in Figura 4 e mostrano che le neovescicole ottenuto dopo il processo di lisi vengono internalizzate in misura significativamente pi? elevata dei rispettivi controlli, sia dopo 24 che a 48 ore di trattamento, per entrambe le linee cellulari. Risulta inoltre che le vescicole neoprodotte sono internalizzate in modo significativamente maggiore dalla linea cellulare tumorale rispetto a quella sana, e questa differenza ? gi? rilevata dopo 24 ore di trattamento. Comparazioni statistiche effettuate mediante ANOVA a 3-vie su triplicate. *:p<0,05, **:p<0,001. After 24 or 48 hours of incubation, the cells were recovered, centrifuged and resuspended in 500 liters of PBS for flow cytometric analysis of internalization. The analyzes were conducted with the Guava Easycyte 6-2L flow cytometer (Merck Millipore) with a speed of flow of 0.59 ?L/s, using the red laser (?ex =642 nm) on 1x10<4 >events. Data from untreated cells (0 ?g/ml) are used as a reference. The results are represented in terms of positive events, characterized by a shift in intensity? of Red-R fluorescence (661/15 filter emission) and the percentages of positive events were compared to untreated cells. The results obtained are represented in Figure 4 and show that the neovesicles obtained after the lysis process are internalized to a significantly greater extent? higher than the respective controls, both after 24 and 48 hours of treatment, for both cell lines. It also appears that the newly produced vesicles are internalized significantly more by the tumor cell line than by the healthy one, and this difference is already? detected after 24 hours of treatment. Statistical comparisons performed using 3-way ANOVA on triplicates. *:p<0.05, **:p<0.001.
Esempio 5 - Carico di nanoparticelle d?oro all?interno di vescicole extracellulari ottenute mediante lisi osmotica Example 5 - Loading of gold nanoparticles inside extracellular vesicles obtained by osmotic lysis
Le particelle d?oro sono state caricate all?interno delle EV adattando il protocollo di lisi osmotica descritto nell?esempio 1. Per entrambi i campioni di EV (controllo e test) sono stati utilizzati 5 ?g di EV derivanti da linfociti e 10 ?g di nanoparticelle d?oro (AuNPs) commerciali con diametro di 5 nm. Per il test, la soluzione di EV e AuNPs ? stata diluita 1:50 in acqua bidistillata per effettuare la lisi osmotica e il carico, mentre il campione di controllo ? stato diluito sempre con un rapporto 1:50 in soluzione fisiologica. The gold particles were loaded into the EVs by adapting the osmotic lysis protocol described in example 1. For both EV samples (control and test), 5?g of EVs derived from lymphocytes and 10?g were used. g of commercial gold nanoparticles (AuNPs) with a diameter of 5 nm. For the test, the solution of EV and AuNPs ? was diluted 1:50 in double-distilled water to carry out osmotic lysis and loading, while the control sample was diluted 1:50. always diluted with a 1:50 ratio in physiological solution.
Entrambi i campioni di prova e di controllo sono stati risospesi con agitatore ?vortex? per 3 minuti e posti in incubazione a 37 ?C per 30 minuti in agitazione a 180 rpm, quindi ulteriormente rimescolati con vortex per 1 minuto. Both test and control samples were resuspended with a ?vortex? for 3 minutes and incubated at 37?C for 30 minutes with stirring at 180 rpm, then further mixed with vortex for 1 minute.
I campioni sono stati quindi sottoposti ad ultrafiltrazione con Amicon Ultra-0.5 ml 50 kDa (Merck Millipore). Un volume pari a 0.5 ml di ciascun campione ? stato caricato per ciascun filtro, centrifugato a 14000 g per 10 minuti ed eluito a 1000 g per 2 minuti a temperatura ambiente. The samples were then subjected to ultrafiltration with Amicon Ultra-0.5 ml 50 kDa (Merck Millipore). A volume equal to 0.5 ml of each sample? was loaded for each filter, centrifuged at 14000 g for 10 minutes and eluted at 1000 g for 2 minutes at room temperature.
Esempio 6 - Capacit? di carico delle vescicole extracellulari ottenute mediante lisi osmotica Example 6 - Capacity? loading of extracellular vesicles obtained by osmotic lysis
La capacit? di carico delle vescicole extracellulari, prodotte con il metodo oggetto di invenzione ? stata valutata tramite microscopia elettronica a trasmissione (TEM). Nel dettaglio, 5 ?g di EV e 10 ?g di AuNPs sono state trattate come descritto nell'Esempio 5. Il campione ? stato depositato su un retino per analisi TEM e contrastato con acetato di uranile. Come si pu? notare dalla Figura 5, le AuNPs, opache agli elettroni, sono state caricate con successo nelle pi? chiare, perch? meno elettrondense, vescicole extracellulari. The capacity? of loading of the extracellular vesicles, produced with the method of the invention? was evaluated by transmission electron microscopy (TEM). In detail, 5 ?g of EV and 10 ?g of AuNPs were treated as described in Example 5. The sample? was deposited on a screen for TEM analysis and counterstained with uranyl acetate. How can you? Notice from Figure 5, the electron-opaque AuNPs were successfully loaded into the pi? clear, why? less electron-dense, extracellular vesicles.
Esempio 7 - Capacit? di carico delle vescicole extracellulari ottenute mediante lisi osmotica Example 7 - Capacity? loading of extracellular vesicles obtained by osmotic lysis
La capacit? di carico delle vescicole extracellulari, prodotte con il metodo oggetto di invenzione ? stata valutata adattando il protocollo di analisi delle EV adsorbite su biglie di latex aldeide/solfato descritto da Thery et al. (Isolation and characterization of exosomes from cell culture supernatants and biological fluids, Thery, 2006). The capacity? of loading of the extracellular vesicles, produced with the method of the invention? was evaluated by adapting the analysis protocol of EVs adsorbed on latex aldehyde/sulfate beads described by Thery et al. (Isolation and characterization of exosomes from cell culture supernatants and biological fluids, Thery, 2006).
2.5 ?g di EV e 5 ?g di AuNPs marcate con Cy5 per campione (test e controllo) sono state trattate come descritto nell'Esempio 5. 2.5 ?g of EV and 5 ?g of Cy5-labeled AuNPs per sample (test and control) were treated as described in Example 5.
Il prodotto eluito dall?ultrafiltrazione viene incubato per 15 minuti a temperatura ambiente con 5 ?l di biglie, poi viene portato al volume di 500 ?l con PBS ed incubato per 2 ore su ruota portacampioni per il mescolamento. The product eluted from ultrafiltration is incubated for 15 minutes at room temperature with 5 ?l of beads, then it is brought to a volume of 500 ?l with PBS and incubated for 2 hours on a sample wheel for mixing.
Al termine delle due ore sono eseguiti tre lavaggi in PBS per eliminare le particelle non legate alle biglie e risospeso in un volume di 250 ?l. Viene poi preparato il campione per l?analisi diluendo 5 ?l della soluzione di biglie in 200 ?l di PBS. At the end of the two hours, three washes are performed in PBS to eliminate particles not bound to the beads and resuspended in a volume of 250 ?l. The sample is then prepared for analysis by diluting 5 ?l of the bead solution in 200 ?l of PBS.
Le analisi sono state condotte con il citofluorimetro Guava Easycyte 62L flow cytometer (Merck Millipore) con una velocit? di flusso di 0.12 ?L/s, utilizzando il laser rosso (?ex =642 nm) su 5x10<3 >eventi. I risultati sono rappresentati in Figura 6 in termini di intensit? di fluorescenza media, e mostrano come le EV trattate con il metodo proposto, se caricate con AuNPs marcate, abbiano una fluorescenza statisticamente pi? alta di quelle di controllo tenute in PBS e, quindi, non lisate. Comparazioni statistiche effettuate mediante t-test su dieci replicati, **:p<0,001. The analyzes were conducted with the flow cytometer Guava Easycyte 62L flow cytometer (Merck Millipore) with a speed of flow of 0.12 ?L/s, using the red laser (?ex =642 nm) on 5x10<3 >events. The results are represented in Figure 6 in terms of intensity? of average fluorescence, and show how the EVs treated with the proposed method, if loaded with labeled AuNPs, have statistically more fluorescence? higher than control ones kept in PBS and, therefore, not lysed. Statistical comparisons carried out using t-tests on ten replicates, **:p<0.001.
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