RU2696075C2 - Method of extracting viral nucleic acids from different fractions of extracellular vesicles - Google Patents

Method of extracting viral nucleic acids from different fractions of extracellular vesicles Download PDF

Info

Publication number
RU2696075C2
RU2696075C2 RU2018100803A RU2018100803A RU2696075C2 RU 2696075 C2 RU2696075 C2 RU 2696075C2 RU 2018100803 A RU2018100803 A RU 2018100803A RU 2018100803 A RU2018100803 A RU 2018100803A RU 2696075 C2 RU2696075 C2 RU 2696075C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
extracellular vesicles
nucleic acids
vesicles
fractions
viral
Prior art date
Application number
RU2018100803A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2018100803A3 (en
RU2018100803A (en
Inventor
Анна Михайловна Лебедева
Елена Викторовна Марюхнич
Оксана Ивановна Иванова
Мурад Сусланович Вагида
Елена Юрьевна Васильева
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова" Министерства здравоохранения Российской Федерации filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова" Министерства здравоохранения Российской Федерации
Priority to RU2018100803A priority Critical patent/RU2696075C2/en
Publication of RU2018100803A publication Critical patent/RU2018100803A/en
Publication of RU2018100803A3 publication Critical patent/RU2018100803A3/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2696075C2 publication Critical patent/RU2696075C2/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P19/00Preparation of compounds containing saccharide radicals
    • C12P19/26Preparation of nitrogen-containing carbohydrates
    • C12P19/28N-glycosides
    • C12P19/30Nucleotides
    • C12P19/34Polynucleotides, e.g. nucleic acids, oligoribonucleotides
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor

Abstract

FIELD: biotechnology; medicine.SUBSTANCE: invention refers to biotechnology, molecular biology and medicine. Disclosed is a method of extracting viral nucleic acids from various fractions of extracellular vesicles. Technical result consists in expansion of viral nucleic acids extraction from most fractions of human extracellular vesicles.EFFECT: invention can be applied in medicine.1 cl, 1 ex

Description

Изобретение относится к области медицины, а именно к клеточной и молекулярной технологии, и может быть использовано в медицинских исследованиях в вирусологии для изучения состава вирусных нуклеиновых кислот в экстраклеточных везикулах с целью выявления роли везикулярного транспорта в распространении вирусных инфекций в организме.The invention relates to medicine, in particular to cellular and molecular technology, and can be used in medical research in virology to study the composition of viral nucleic acids in extracellular vesicles in order to identify the role of vesicular transport in the spread of viral infections in the body.

В последние годы была показана принципиальная роль иммунной системы в прогрессировании атеросклероза, а также дестабилизации и разрыве атеросклеротических бляшек [Libby P. Inflammation in atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vase Biol. - 2012. - №32. - P. 2045-2051; Jonasson L, Holm J, Skalli O, Bondjers G, Hansson GK. Regional accumulations of T cells, macrophages, and smooth muscle cells in the human atherosclerotic plaque. Arteriosclerosis.- 1986. - №6. - P. 131-138]. Несмотря на интенсивные исследования в этой области, до сих пор остается неизвестным триггер активации иммунной системы. Одним из кандидатов на роль триггера в атерогенезе могут быть бактерии и вирусы [Bruggeman С. Cytomegalovirus is involved in vascular pathology. Am Heart J. - 1999. - №138. - P. S473-475]. Так, имеется целый ряд данных о том, что повышенное содержание антител к вирусам гриппа, гепатита, хламидиям, энтеробактериям, цитомегаловирусу (ЦМВ), вирусам герпеса человека 1 и 2 типа и др. коррелирует с развитием и прогрессированием атеросклероза [Jha НС, Srivastava Р, Sarkar R, Prasad J, Mittal A. Chlamydia pneumoniae IgA and elevated level of IL-6 may synergize to accelerate coronary artery disease. J Cardiol. - 2008. - №52. - P. 140-145; Crumpacker CS. Invited commentary: human cytomegalovirus, inflammation, cardiovascular disease, and mortality. Am J Epidemiol. - 2010. - №172. - P. 372-374; Alyan O, Kacmaz F, Ozdemir O, et al. Hepatitis С infection is associated with increased coronary artery atherosclerosis defined by modified Reardon severity score system. Circ J. - 2008. - №72. - P. 1960-1965; Siscovick DS, Schwartz SM, Corey L, et al. Chlamydia pneumoniae, herpes simplex virus type 1, and cytomegalovirus and incident myocardial infarction and coronary heart disease death in older adults: the Cardiovascular Health Study. Circulation. - 2000. - №102. - P. 2335-2340; Cheng J, Ke Q, Jin Z, et al. Cytomegalovirus infection causes an increase of arterial blood pressure. PLoS Pathog. - 2009. - №5. - P. e1000427]. Кроме того, дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) многих из этих агентов также находили внутри самих атеросклеротических бляшек [Keller ТТ, van der Meer JJ, Teeling P, et al. Selective expansion of influenza A virus-specific T cells in symptomatic human carotid artery atherosclerotic plaques. Stroke. - 2008. - №39. - P. 174-179; Reszka E, Jegier B, Wasowicz W, Lelonek M, Banach M, Jaszewski R. Detection of infectious agents by polymerase chain reaction in human aortic wall. Cardiovasc Pathol. - 2008. - №17. - P. 297-302]. Среди изучаемых инфекционных агентов - триггеров атеросклероза, особое место занимает семейство герпесвирусов человека, являющихся широко распространенными в популяции патогенами, способными вызывать хроническую иммунную активацию [Horvath R, Cerny J, Benedfk J, Hokl J, Jelmkova I, Benedfk J. The possible role of human cytomegalovirus (HCMV) in the origin of atherosclerosis. J Clin Virol. - 2000. - №16. - P. 17-24; Aguilar D, Fisher MR, O'Connor CM, et al. Metabolic syndrome, C-reactive protein, and prognosis in patients with established coronary artery disease. Am Heart J. - 2006. - №152. - P. 298-304]. Однако, результаты описанных работ о связи между хронической герпесвирусной инфекцией и атеросклерозом крайне противоречивы, что во многом связано со сложностью определения не только наличия, но и признаков активации инфекции [Heybar Н, Alavi SM, Farashahi Nejad М, Latifi М. Cytomegalovirus infection and atherosclerosis in candidate of coronary artery bypass graft. Jundishapur J Microbiol. - 2015. - №8. -P. el5476; Nieto FJ, Adam E, Sorlie P, et al. Cohort study of cytomegalovirus infection as a risk factor for carotid intimal-medial thickening, a measure of subclinical atherosclerosis. Circulation. - 1996. - №94. - P. 922-927; Barbarash OL, Zykov MV, Pecherina ТВ, Kashtalap VV, Barbarash LS, Kutikhin AG. The prognostic value of peripheral artery diseases in patients with ST-segment elevation myocardial infarction. Dis Markers. - 2013. - №35. - P. 877-882]. В нашей предварительной работе мы обнаружили, что присутствие и распределение ДНК различных герпес-вирусов в ткани атеросклеротических бляшек у пациентов с ишемической болезнью сердца (ИБС) и интактных артериях пациентов без ИБС достоверно не отличается, что может быть связано с обнаружением латентных форм инфекции, не вызывающих иммунной активации и атерогенеза [Никитская ЕА, Гривель ЖШ, Иванова ОИ, и др. Исследование герпесвирусной ДНК в коронарных артериях пациентов, умерших в острой стадии инфаркта миокарда. Креативная кардиология. - 2014. - №4. - С. 52-64]. Однако, в дальнейших исследованиях мы выявили, что цитомегаловирус часто реактивируется у пациентов с острым коронарным синдромом. При этом цитомегаловирусная ДНК определяется не только в клетках крови, но и в плазме, где ее количество в 2 раза выше у пациентов с острыми формами ИБС, чем у здоровых добровольцев [Nikitskaya ЕА, Grivel JC, Maryukhnich EV, et al. Cytomegalovirus in plasma of acute coronary syndrome patients. Acta Naturae. - 2016. - №8. - P. 102-107].In recent years, the fundamental role of the immune system in the progression of atherosclerosis, as well as the destabilization and rupture of atherosclerotic plaques [Libby P. Inflammation in atherosclerosis. Arterioscler Thromb Vase Biol. - 2012. - No. 32. - P. 2045-2051; Jonasson L, Holm J, Skalli O, Bondjers G, Hansson GK. Regional accumulations of T cells, macrophages, and smooth muscle cells in the human atherosclerotic plaque. Arteriosclerosis.- 1986. - No. 6. - P. 131-138]. Despite intensive research in this area, the trigger for activation of the immune system remains unknown. One of the candidates for the role of a trigger in atherogenesis may be bacteria and viruses [Bruggeman C. Cytomegalovirus is involved in vascular pathology. Am Heart J. - 1999. - No. 138. - P. S473-475]. So, there is a whole series of data that the high content of antibodies to influenza viruses, hepatitis, chlamydia, enterobacteria, cytomegalovirus (CMV), human herpes viruses type 1 and 2, etc. correlates with the development and progression of atherosclerosis [Jha HC, Srivastava P , Sarkar R, Prasad J, Mittal A. Chlamydia pneumoniae IgA and elevated level of IL-6 may synergize to accelerate coronary artery disease. J Cardiol. - 2008. - No. 52. - P. 140-145; Crumpacker CS. Invited commentary: human cytomegalovirus, inflammation, cardiovascular disease, and mortality. Am J Epidemiol. - 2010. - No. 172. - P. 372-374; Alyan O, Kacmaz F, Ozdemir O, et al. Hepatitis C infection is associated with increased coronary artery atherosclerosis defined by modified Reardon severity score system. Circ J. - 2008. - No. 72. - P. 1960-1965; Siscovick DS, Schwartz SM, Corey L, et al. Chlamydia pneumoniae, herpes simplex virus type 1, and cytomegalovirus and incident myocardial infarction and coronary heart disease death in older adults: the Cardiovascular Health Study. Circulation. - 2000. - No. 102. - P. 2335-2340; Cheng J, Ke Q, Jin Z, et al. Cytomegalovirus infection causes an increase of arterial blood pressure. Plos pathog. - 2009. - No. 5. - P. e1000427]. In addition, deoxyribonucleic acids (DNA) of many of these agents were also found within the atherosclerotic plaques themselves [Keller TT, van der Meer JJ, Teeling P, et al. Selective expansion of influenza A virus-specific T cells in symptomatic human carotid artery atherosclerotic plaques. Stroke. - 2008. - No. 39. - P. 174-179; Reszka E, Jegier B, Wasowicz W, Lelonek M, Banach M, Jaszewski R. Detection of infectious agents by polymerase chain reaction in human aortic wall. Cardiovasc Pathol. - 2008. - No. 17. - P. 297-302]. Among the studied infectious agents - atherosclerosis triggers, a special place is occupied by the family of human herpes viruses, which are widespread in the population of pathogens that can cause chronic immune activation [Horvath R, Cerny J, Benedfk J, Hokl J, Jelmkova I, Benedfk J. The possible role of human cytomegalovirus (HCMV) in the origin of atherosclerosis. J Clin Virol. - 2000. - No. 16. - P. 17-24; Aguilar D, Fisher MR, O'Connor CM, et al. Metabolic syndrome, C-reactive protein, and prognosis in patients with established coronary artery disease. Am Heart J. - 2006. - No. 152. - P. 298-304]. However, the results of the described studies on the relationship between chronic herpesvirus infection and atherosclerosis are extremely contradictory, which is largely due to the complexity of determining not only the presence but also the signs of infection activation [Heybar H, Alavi SM, Farashahi Nejad M, Latifi M. Cytomegalovirus infection and atherosclerosisis in candidate of coronary artery bypass graft. Jundishapur J Microbiol. - 2015. - No. 8. -P. el5476; Nieto FJ, Adam E, Sorlie P, et al. Cohort study of cytomegalovirus infection as a risk factor for carotid intimal-medial thickening, a measure of subclinical atherosclerosis. Circulation. - 1996. - No. 94. - P. 922-927; Barbarash OL, Zykov MV, Pecherina TV, Kashtalap VV, Barbarash LS, Kutikhin AG. The prognostic value of peripheral artery diseases in patients with ST-segment elevation myocardial infarction. Dis Markers. - 2013. - No. 35. - P. 877-882]. In our preliminary work, we found that the presence and distribution of DNA of various herpes viruses in the tissue of atherosclerotic plaques in patients with coronary heart disease (IHD) and in the intact arteries of patients without IHD is not significantly different, which may be associated with the detection of latent forms of infection, not causing immune activation and atherogenesis [Nikitskaya EA, Grivel ZhSH, Ivanova OI, and others. The study of herpesvirus DNA in the coronary arteries of patients who died in the acute stage of myocardial infarction. Creative cardiology. - 2014. - No. 4. - S. 52-64]. However, in further studies, we found that cytomegalovirus is often reactivated in patients with acute coronary syndrome. Moreover, cytomegalovirus DNA is determined not only in blood cells, but also in plasma, where its amount is 2 times higher in patients with acute forms of coronary heart disease than in healthy volunteers [Nikitskaya EA, Grivel JC, Maryukhnich EV, et al. Cytomegalovirus in plasma of acute coronary syndrome patients. Acta Naturae. - 2016. - No. 8. - P. 102-107].

Известно, что одним из механизмов передачи вирусного материала от клетки к клетки в многоклеточном организме может быть транспорт через экстраклеточные везикулы (ЭВ) [Schorey JS, Cheng Y, Singh PP, Smith VL. Exosomes and other extracellular vesicles in host-pathogen interactions. EMBO Rep.- 2015. - №16. - P. 24-43]. Вирусные белки и нуклеиновые кислоты (НК), продуцируемые инфицированными клетками и передаваемые микровезикулами и экзосомами, могут как усиливать иммунный ответ [Walker JD, Maier CL, Pober JS. Cytomegalovirus-infected human endothelial cells can stimulate allogeneic CD4+ memory T cells by releasing antigenic exosomes. J Immunol. - 2009. - №182. - P. 1548-1559], так и ингибировать его [Dukers DF, Meij P, Vervoort MB, et al. Direct immunosuppressive effects of EBV-encoded latent membrane protein 1. J Immunol. - 2000. - №165. -P. 663-670].It is known that one of the mechanisms of transmission of viral material from cell to cell in a multicellular organism can be transport through extracellular vesicles (EV) [Schorey JS, Cheng Y, Singh PP, Smith VL. Exosomes and other extracellular vesicles in host-pathogen interactions. EMBO Rep.- 2015. - No. 16. - P. 24-43]. Viral proteins and nucleic acids (NKs) produced by infected cells and transmitted by microvesicles and exosomes can both enhance the immune response [Walker JD, Maier CL, Pober JS. Cytomegalovirus-infected human endothelial cells can stimulate allogeneic CD4 + memory T cells by releasing antigenic exosomes. J Immunol. - 2009. - No. 182. - P. 1548-1559], and inhibit it [Dukers DF, Meij P, Vervoort MB, et al. Direct immunosuppressive effects of EBV-encoded latent membrane protein 1. J Immunol. - 2000. - No. 165. -P. 663-670].

Выделен отдельный класс экстраклеточных везикул, вирусоподобные везикулы, внутри которых была обнаружена вирусная ДНК, рибонуклеиновая кислота (РНК) и белки. Было показано, что эти везикулы могут участвовать в процессе передачи и распространения инфекции внутри организма, в том числе клеткам иммунной системы [Jorfi S, Inal JM. The role of microvesicles in cancer progression and drug resistance. Biochem Soc Trans. -2013. - №41. - P. 293-298]. Особенно подробно изучен этот механизм для вируса иммунодефицита человека [Wiley RD, Gummuluru S. Immature dendritic cell-derived exosomes can mediate HIV-1 trans infection. Proc Natl Acad Sci USA.- 2006. - №103. - P. 738-743]. Показана подобная передача вирусной инфекции через экстраклеточные везикулы для вируса гриппа, вирусов гепатита В и С, а также для вируса герпеса 1 и 2 типа [Meckes DG, Raab-Traub N. Microvesicles and viral infection. J Virol. - 2011. - №85. - P. 12844-12854]. Мы показали, что наравне с активацией цитомегаловирусной инфекции у пациентов с острыми формами ИБС отмечается значительное увеличение в крови количества ЭВ, особенно везикул тромбоцитарного происхождения [Vagida М, Arakelyan A, Lebedeva A, et al. Flow analysis of individual blood extracellular vesicles in acute coronary syndrome. Platelets. - 2017. - №28. - P. 165-173].A separate class of extracellular vesicles, virus-like vesicles, inside which viral DNA, ribonucleic acid (RNA) and proteins were detected, was isolated. It was shown that these vesicles can participate in the transmission and spread of infection within the body, including cells of the immune system [Jorfi S, Inal JM. The role of microvesicles in cancer progression and drug resistance. Biochem Soc Trans. 2013. - No. 41. - P. 293-298]. This mechanism has been especially studied in detail for the human immunodeficiency virus [Wiley RD, Gummuluru S. Immature dendritic cell-derived exosomes can mediate HIV-1 trans infection. Proc Natl Acad Sci USA. - 2006. - No. 103. - P. 738-743]. A similar transmission of viral infection through extracellular vesicles for influenza virus, hepatitis B and C viruses, as well as for herpes virus type 1 and 2 [Meckes DG, Raab-Traub N. Microvesicles and viral infection. J Virol. - 2011. - No. 85. - P. 12844-12854]. We showed that, along with the activation of cytomegalovirus infection in patients with acute forms of coronary heart disease, there is a significant increase in the amount of EV, especially vesicles of platelet origin [Vagida M, Arakelyan A, Lebedeva A, et al. Flow analysis of individual blood extracellular vesicles in acute coronary syndrome. Platelets. - 2017. - No. 28. - P. 165-173].

Определение вируса и резервуара инфекции у пациентов с атеросклерозом осложняется тем, что вирусы потенциальные триггеры, в частности, цитомегаловирус и/или вирус иммунодефицита человека (ВИЧ) - находятся в латентной фазе, а передача вирусных частиц при реактивации может происходить путем межклеточного транспорта через экстраклеточные везикулы. В этих условиях количество копий определяемого вируса может быть экстремально мало, кроме того такая упаковка может затруднять выделение НК.The determination of the virus and the reservoir of infection in patients with atherosclerosis is complicated by the fact that viruses, potential triggers, in particular, cytomegalovirus and / or human immunodeficiency virus (HIV), are in the latent phase, and transmission of viral particles during reactivation can occur through intercellular transport through extracellular vesicles . Under these conditions, the number of copies of the detected virus can be extremely small, in addition, such packaging can make it difficult to isolate NK.

Чтобы решить эти задачи, необходимо создать методологический подход, позволяющий объединить в общий рабочий процесс метод избирательного выделения ЭВ, очистки НК из различных субпопуляций ЭВ и высокоточной детекции малых количеств различных вирусных НК.To solve these problems, it is necessary to create a methodological approach that allows you to combine the method of selective EV extraction, NK purification from various subpopulations of EV and high-precision detection of small amounts of various viral NK into a common workflow.

Для выделения ЭВ наиболее часто используют методы, основанные на дифференциальном центрифугировании биологических жидкостей и сред с добавлением преципитирующих реагентов и без них, и методы, основанные на аффинном выделении из бесклеточных сред. Оба подхода имеют свои недостатки и достоинства, но для задач выделения ЭВ несущих НК вирусов нужна специфическая сепарация частиц продуцируемых инфицированными клетками. Кроме того, было показано, что везикулы способны сливаться при центрифугировании, что приводит к кросс-контаминации разных популяций [Momen-Heravi F, Balaj L, Alian S, et al. Impact of biofluid viscosity on size and sedimentation efficiency of the isolated microvesicles. Front Physiol. - 2012. - №3. - P. 162]. Выделение везикул с помощью антител, специфичных к мембранным молекулам, отвечает на вопросы происхождения ЭВ и позволяет выделять различные субпопуляции ЭВ. Всем необходимым требованиям удовлетворяет принцип выделения и анализа ЭВ с помощью магнитных наночастиц, конъюгированных с антителами, специфичными к различным везикулярным и вирусным маркерам. Для точного определения низких значений искомых вирусных НК, выделенных из различных фракций ЭВ, перспективным является использование цифровой полимеразной реакции (ПЦР) и количественной ПЦР в реальном времени [Taylor SC, Laperriere G, Germain H. Droplet Digital PCR versus qPCR for gene expression analysis with low abundant targets: from variable nonsense to publication quality data. Sci Rep. - 2017. - №7. - P. 2409].Methods based on the differential centrifugation of biological fluids and media with and without precipitating reagents and methods based on affinity isolation from cell-free media are most often used to isolate EV. Both approaches have their drawbacks and advantages, but for the task of isolating the EV of NK-bearing viruses, specific separation of particles produced by infected cells is needed. In addition, it was shown that vesicles are able to merge during centrifugation, which leads to cross-contamination of different populations [Momen-Heravi F, Balaj L, Alian S, et al. Impact of biofluid viscosity on size and sedimentation efficiency of the isolated microvesicles. Front Physiol. - 2012. - No. 3. - P. 162]. Isolation of vesicles using antibodies specific for membrane molecules answers the questions of the origin of EV and allows distinguishing various subpopulations of EV. All the necessary requirements are satisfied by the principle of isolation and analysis of EV using magnetic nanoparticles conjugated with antibodies specific for various vesicular and viral markers. The use of digital polymerase reaction (PCR) and real-time quantitative PCR [Taylor SC, Laperriere G, Germain H. Droplet Digital PCR versus qPCR for gene expression analysis with low abundant targets: from variable nonsense to publication quality data. Sci rep. - 2017. - No. 7. - P. 2409].

Для более полной характеристики состава экстраклеточных везикул и их роли в процессе активации и распространения инфекции в организме необходимо проанализировать состав нуклеиновых кислот в различных популяциях экстраклеточных везикул в плазме человека. Одним из основных препятствий к использованию современной технологии полимеразной цепной реакции для всестороннего изучения состава нуклеиновых кислот в экстраклеточных везикулах является сложность выделения отдельных фракций экстраклеточных везикул, из которых в дальнейшем будет возможно провести экстракцию нуклеиновых кислот без их загрязнения или потери в процессе выделения.For a more complete description of the composition of extracellular vesicles and their role in the activation and spread of infection in the body, it is necessary to analyze the composition of nucleic acids in various populations of extracellular vesicles in human plasma. One of the main obstacles to the use of modern polymerase chain reaction technology for a comprehensive study of the composition of nucleic acids in extracellular vesicles is the difficulty in isolating individual fractions of extracellular vesicles, from which it will be possible to extract nucleic acids in the future without contamination or loss during the isolation process.

Известен способ выделения РНК энтеровируса из экстраклеточных везикул, полученных из культуры клеток нейробластомы человека. В способе используется метод центрифугирования и ультрафильтрации культуральной среды для получения фракции экзосом (фракции экстраклеточных везикул малых размеров) с дальнейшим совместным выделением клеточной ДНК и вирусной РНК из общей популяции экзосом. Далее вирусная РНК подвергается амплификации по методике полимеразной цепной реакции в реальном времени для анализа ее количественного состава [Мао L, Wu J, Shen L, Yang J, Chen J, Xu H. Enterovirus 71 transmission by exosomes establishes a productive infection in human neuroblastoma cells. Virus Genes. - 2016. - №52(2). - P. 189-194]. В данном способе анализировались только ЭВ малых размеров, выделенные из культуральной среды клеток нейробластомы человека, что не позволяло оценить состав вирусных нуклеиновых кислот внутри других типов экстраклеточных везикул. Кроме того, в способе проводилось выделение нуклеиновых кислот из общего раствора экзосом, что не позволяло определить фенотип клеток, выделяющих данные везикулы с вирусными нуклеиновыми кислотами. Поэтому данный способ не дает возможности оценить полный состав нуклеиновых кислот энтеровируса в зависимости от фенотипа различных фракций экстраклеточных везикул.There is a method of isolating enterovirus RNA from extracellular vesicles obtained from human neuroblastoma cell culture. The method uses the method of centrifugation and ultrafiltration of the culture medium to obtain exosome fractions (fractions of extracellular vesicles of small sizes) with further joint isolation of cellular DNA and viral RNA from the general exosome population. The viral RNA is then amplified by the real-time polymerase chain reaction technique to analyze its quantitative composition [Mao L, Wu J, Shen L, Yang J, Chen J, Xu H. Enterovirus 71 transmission by exosomes establishes a productive infection in human neuroblastoma cells . Virus Genes. - 2016. - No. 52 (2). - P. 189-194]. In this method, only small-size EVs isolated from the culture medium of human neuroblastoma cells were analyzed, which did not allow us to evaluate the composition of viral nucleic acids inside other types of extracellular vesicles. In addition, the method carried out the selection of nucleic acids from a common solution of exosomes, which did not allow to determine the phenotype of cells that secrete these vesicles with viral nucleic acids. Therefore, this method does not make it possible to evaluate the complete nucleic acid composition of enterovirus depending on the phenotype of various fractions of extracellular vesicles.

Кроме того, известны способы выделения нуклеиновых кислот вируса гепатита С из экзосом, полученных из клеточных линий гепатомы человека [Ramakrishnaiah V, Thumann С, Fofana I, Habersetzer F, Pan Q, de Ruiter P, Willemsen R, Demmers J, Raj V, Jenster G, Kwekkeboom J, Tilanus H, Haagmans B, Baumert T, der Laan L. Exosome-mediated transmission of hepatitis С virus between human hepatoma Huh 7.5 cells. Proc Natl Acad Sci USA.-2013.-№110(32).-P. 13109-13113; Saha B, Kodys K, Adejumo A, Szabo G. Circulating and Exosome-Packaged Hepatitis С Single-Stranded RNA Induce Monocyte Differentiation via TLR7/8 to Polarized Macrophages and Fibrocytes. J Immunol. - 2017. - №198(5). - P. 1974-1984], где из культуральной среды гепатоцитов человека, зараженных вирусом гепатита С, выделялись экзосомы с помощью методики ультрацентрифугирования в сахарозном градиенте. Далее проводилось выделение вирусной РНК из общей популяции выделенных экзосом. Однако, в данных способах нуклеиновые кислоты также выделялись только из фракции экзосом, что не позволяло оценить состав вирусных нуклеиновых кислот внутри других типов экстраклеточных везикул. Кроме того, в обоих способах проводилось выделение нуклеиновых кислот из общей популяции экзосом, что не позволяло определить фенотип клеток, выделяющих данные везикулы с вирусными нуклеиновыми кислотами.In addition, methods are known for isolating hepatitis C virus nucleic acids from exosomes obtained from human hepatoma cell lines [Ramakrishnaiah V, Thumann C, Fofana I, Habersetzer F, Pan Q, de Ruiter P, Willemsen R, Demmers J, Raj V, Jenster G, Kwekkeboom J, Tilanus H, Haagmans B, Baumert T, der Laan L. Exosome-mediated transmission of hepatitis C virus between human hepatoma Huh 7.5 cells. Proc Natl Acad Sci USA.-2013.-No. 110 (32) .- P. 13109-13113; Saha B, Kodys K, Adejumo A, Szabo G. Circulating and Exosome-Packaged Hepatitis C Single-Stranded RNA Induce Monocyte Differentiation via TLR7 / 8 to Polarized Macrophages and Fibrocytes. J Immunol. - 2017. - No. 198 (5). - P. 1974-1984], where exosomes were isolated from the culture medium of human hepatocytes infected with hepatitis C virus using the sucrose gradient ultracentrifugation technique. Then, viral RNA was isolated from the general population of isolated exosomes. However, in these methods, nucleic acids were also isolated only from the exosome fraction, which did not allow us to evaluate the composition of viral nucleic acids inside other types of extracellular vesicles. In addition, in both methods, nucleic acids were isolated from the general exosome population, which did not allow us to determine the phenotype of cells that secrete these vesicles with viral nucleic acids.

Описаны также способы определения нуклеиновых кислот вирусов гепатита Е и гепатита В в составе экзосом, выделенных из культуры инфицированных гепатоцитов человека. В способах проводилось выделение фракции экзосом с помощью ультрацентрифугирования. После этого проводилось отделение определенных фракций экзосом с помощью магнитных бус, специфичных к поверхностным маркерам, типичным для различных фракций экзосом. В дальнейшем проводилась экстракция нуклеиновых кислот из выбранных фракций экзосом [Sanada Т, Hirata Y, Naito Y, Yamamoto N, Kikkawa Y, Ishida Y, Yamasaki C, Tateno C, Ochiya T, Kohara M. Transmission of HBV DNA Mediated by Ceramide-Triggered Extracellular Vesicles. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. - 2016. - №3(2). - P. 272-283; Nagashima S, Takahashi M, Kobayashi T, Nishizawa T, Nishiyama T, Primadharsini PP, Okamoto H. Characterization of the Quasi-Enveloped Hepatitis E Virus Particles Released by the Cellular Exosomal Pathway. J Virol. - 2017. - №91(22). - P. е00822-17]. Так же, как и в предыдущих способах, выделение нуклеиновых кислот в данных исследованиях проводилось из фракции экзосом, выделяющихся одной клеточной линией, что не позволяло оценивать состав НК в остальных субпопуляциях экстраклеточных везикул.Methods for determining the nucleic acids of hepatitis E and hepatitis B viruses as part of exosomes isolated from a culture of infected human hepatocytes are also described. In the methods, the exosome fraction was isolated by ultracentrifugation. After that, certain exosome fractions were separated using magnetic beads specific to surface markers typical of various exosome fractions. Subsequently, nucleic acids were extracted from the selected exosome fractions [Sanada T, Hirata Y, Naito Y, Yamamoto N, Kikkawa Y, Ishida Y, Yamasaki C, Tateno C, Ochiya T, Kohara M. Transmission of HBV DNA Mediated by Ceramide-Triggered Extracellular Vesicles. Cell Mol Gastroenterol Hepatol. - 2016. - No. 3 (2). - P. 272-283; Nagashima S, Takahashi M, Kobayashi T, Nishizawa T, Nishiyama T, Primadharsini PP, Okamoto H. Characterization of the Quasi-Enveloped Hepatitis E Virus Particles Released by the Cellular Exosomal Pathway. J Virol. - 2017. - No. 91 (22). - P. e00822-17]. As in the previous methods, the nucleic acids were isolated in these studies from the exosome fraction secreted by a single cell line, which did not allow us to evaluate the composition of NK in the remaining subpopulations of extracellular vesicles.

Таким образом, по данным литературы существующие на сегодняшний день методы определения состава вирусных нуклеиновых кислот позволяют анализировать их только внутри избранных минорных субпопуляций экстраклеточных везикул без детального определения фенотипа ЭВ и с потерей большого количества везикул за счет необходимости отделения везикул от клеточной фракции методиками градиентного центрифугирования или ультрацентрифугирования. Однако, важно отметить, что большое количество нуклеиновых кислот вирусов может переноситься также другими фракциями ЭВ, отделение которых от клеточных структур затруднено из-за необходимости дополнительной очистки ЭВ от примесей свободно циркулирующих НК. В связи с этим выделение НК из всех субпопуляций ЭВ требует отработки этапов сортировки и фильтрации образцов для отбора ЭВ без их загрязнения свободно циркулирующими нуклеиновыми кислотами и вирусными частицами.Thus, according to the literature, the existing methods for determining the composition of viral nucleic acids allow one to analyze them only within selected minor subpopulations of extracellular vesicles without a detailed determination of the EV phenotype and with the loss of a large number of vesicles due to the necessity of separating the vesicles from the cell fraction by gradient centrifugation or ultracentrifugation methods . However, it is important to note that a large number of nucleic acids of viruses can also be transferred by other fractions of EV, the separation of which from cellular structures is difficult due to the need for additional purification of EV from impurities of freely circulating NAs. In this regard, the selection of ND from all subpopulations of EVs requires the development of the stages of sorting and filtering samples for the selection of EVs without contamination with freely circulating nucleic acids and viral particles.

Известен способ выделения нуклеиновых кислот вируса иммунодефицита человека из субпопуляций лейкоцитарных экстраклеточных везикул [Arakelyan A, Fitzgerald W, Zicari S, Vanpouille С, Margolis L. Extracellular Vesicles Carry HIV Env and Facilitate Hiv Infection of Human Lymphoid Tissue. Scientific Reports. - 2017. - №7. - P. 1695], заключающийся в том, что в качестве материала для определения вирусных нуклеиновых кислот используют образцы культуральной среды от клеток и тканей, инфицированных ВИЧ. Для получения фракции экстраклеточных везикул проводится связывание культуральной среды с магнитными наночастицами (МНЧ) размерами 15 нм, состоящими из оксида железа и покрытыми карбоксильными группами. Эти частицы на предварительном этапе конъюгируют с антителами, специфичными к отобранному поверхностному маркеру ЭВ, который практически не содержится в мембране вирусных частиц (CD45). Для этого 1 мг МНЧ инкубируется 10 минут при комнатной температуре в 200 мкл активирующего буфера, содержащего 1.7 mM 1-(3-диметиламинопропил)-3-этилкарбодиимида и 0.76 mM N-гидроксисульфосукцинимида. После активации 500 мкл связывающего буфера добавляют к магнитным наночастицам, в полученную суспензию немедленно добавляют 1 мг очищенных антител. После двухчасовой инкубации в термомиксере при комнатной температуре при перемешивании реакция останавливается добавлением 10 мкл раствора гашения и проводится 2 отмывки моющим буфером с использованием магнитного сепаратора при 4°С. Конъюгированные с антителами МНЧ растворяют в 2 мл буфера хранения и хранят при 4°С в концентрации 0.5 мг/мл оксида железа.A known method for the isolation of nucleic acids of human immunodeficiency virus from subpopulations of leukocyte extracellular vesicles [Arakelyan A, Fitzgerald W, Zicari S, Vanpouille C, Margolis L. Extracellular Vesicles Carry HIV Env and Facilitate Hiv Infection of Human Lymphoid Tissue. Scientific Reports. - 2017. - No. 7. - P. 1695], which consists in the fact that as a material for determining viral nucleic acids using samples of the culture medium from cells and tissues infected with HIV. To obtain a fraction of extracellular vesicles, the culture medium is coupled with magnetic nanoparticles (MNPs) of size 15 nm, consisting of iron oxide and coated with carboxyl groups. At a preliminary stage, these particles are conjugated with antibodies specific for the selected surface marker of EV, which is practically not contained in the membrane of viral particles (CD45). For this, 1 mg of MNP is incubated for 10 minutes at room temperature in 200 μl of activation buffer containing 1.7 mM of 1- (3-dimethylaminopropyl) -3-ethylcarbodiimide and 0.76 mM of N-hydroxysulfosuccinimide. After activation, 500 μl of binding buffer is added to the magnetic nanoparticles, 1 mg of purified antibodies is immediately added to the resulting suspension. After two-hour incubation in a thermomixer at room temperature with stirring, the reaction is stopped by adding 10 μl of quenching solution and 2 washes with washing buffer using a magnetic separator at 4 ° C. MNP conjugated with antibodies are dissolved in 2 ml of storage buffer and stored at 4 ° C at a concentration of 0.5 mg / ml of iron oxide.

Подготовленные таким образом комплексы МНЧ, конъюгированных с антителами, инкубируют с культуральной средой в течение 40 минут при температуре 37°С.Затем проводится выделение образовавшихся комплексов МНЧ-ЭВ с помощью магнитных колонок в сильном магнитном поле для их очистки от вирусных частиц и свободных нуклеиновых кислот. После иммобилизации комплексов МНЧ-ЭВ в магнитном поле, проводится трехкратное промывание магнитных колонок моющим раствором, содержащим фосфатный буфер, 0,5% BSA, 2 мМ ЭДТА. Следующим этапом содержимое колонки вымывается вне магнитного поля и растворяется в 400 мкл фосфатного буфера. Полученные МНЧ-ЭВ комплексы используются для экстракции нуклеиновых кислот на магнитных кремниевых частицах в высоко-солевых условиях. Для этого выполняется лизис материала путем добавления 200 мкл полученного образца МНЧ-ЭВ к стандартному лизирующему буферу, затем проводится добавление высоко-солевого буфера в лизат для абсорбции выделяющихся НК на магнитных частицах, в процессе чего также абсорбируются магнитные частицы, используемые для выделения ЭВ, что позволяет очистить получаемый раствор НК. Далее проводится отделение НК от магнитных кремниевых частиц путем снижения солевой концентрации раствора с использованием стандартных низко-солевых элюирующих буферов. По окончании экстракции получается раствор вирусных и клеточных нуклеиновых кислот, выделенных из фракций экстраклеточных везикул, который подвергается анализу методом полимеразной цепной реакции. Этот способ выбран за прототип. Недостаток данного способа заключается в том, что при выделении нуклеиновых кислот из экстраклеточных везикул используется среда от клеточных или тканевых культур, в которой содержится ограниченный набор ЭВ преимущественно лейкоцитарного происхождения, что не соответствует распределению популяций ЭВ в организме человека, которые могут участвовать в переносе вирусных НК. Более того, для отделения ЭВ от свободных вирусных частиц используется только поверхностный маркер CD45, который позволяет анализировать состав ЭВ только лейкоцитарного происхождения. В связи с этим, анализ вирусных нуклеиновых кислот внутри ЭВ другого клеточного происхождения с использованием данного способа становится не возможным.The complexes of MNPs conjugated with antibodies prepared in this way are incubated with the culture medium for 40 minutes at a temperature of 37 ° C. Then, the formed MNP-EV complexes are separated using magnetic columns in a strong magnetic field to clear them of viral particles and free nucleic acids . After immobilization of MNP-EV complexes in a magnetic field, the magnetic columns are washed three times with a washing solution containing phosphate buffer, 0.5% BSA, 2 mM EDTA. In the next step, the contents of the column are washed out of the magnetic field and dissolved in 400 μl of phosphate buffer. The obtained MNP-EV complexes are used for the extraction of nucleic acids on magnetic silicon particles under high salt conditions. To do this, the material is lysed by adding 200 μl of the obtained MNP-EV sample to a standard lysis buffer, then a high-salt buffer is added to the lysate to absorb the released NC on magnetic particles, during which the magnetic particles used to separate the EV are also absorbed, which allows you to clean the resulting solution NK. Next, the NC is separated from magnetic silicon particles by reducing the salt concentration of the solution using standard low-salt eluting buffers. Upon completion of the extraction, a solution of viral and cellular nucleic acids is obtained, isolated from fractions of extracellular vesicles, which is subjected to analysis by polymerase chain reaction. This method is selected for the prototype. The disadvantage of this method is that when isolating nucleic acids from extracellular vesicles, a medium from cell or tissue cultures is used, which contains a limited set of EV mainly of leukocyte origin, which does not correspond to the distribution of the population of EV in the human body that can participate in the transfer of viral NK . Moreover, for the separation of EV from free viral particles, only the surface marker CD45 is used, which allows one to analyze the composition of EV only of leukocyte origin. In this regard, the analysis of viral nucleic acids inside the EV of a different cellular origin using this method becomes impossible.

Задачей изобретения является повышение эффективности оценки состава нуклеиновых кислот вирусов в различных субпопуляциях экстраклеточных везикул.The objective of the invention is to increase the efficiency of assessing the composition of nucleic acids of viruses in various subpopulations of extracellular vesicles.

Технический результат заключается в выделении вирусных нуклеиновых кислот из различных фракций экстраклеточных везикул человека, необходимых для определения механизмов распространения вирусной инфекции в организме человека с помощью везикулярного транспорта.The technical result consists in the isolation of viral nucleic acids from various fractions of extracellular human vesicles, necessary to determine the mechanisms of the spread of viral infection in the human body using vesicular transport.

Это достигается за счет того, что для анализа используют полный состав экстраклеточных везикул из обедненной тромбоцитами плазмы крови человека, при выделении везикул из обедненной тромбоцитами плазмы используют магнитную сортировку вирусных частиц специфичным гликопротеином, а вслед за этим проводят выделение фракций экстраклеточных везикул за счет использования магнитных наночастиц с антителами, специфичными к различным поверхностным маркерам везикул.This is achieved due to the fact that the analysis uses the full composition of extracellular vesicles from platelet-depleted human blood plasma, when isolating vesicles from platelet-depleted plasma, magnetic sorting of viral particles by specific glycoprotein is used, and after that fractions of extracellular vesicles are isolated by using magnetic nanoparticles with antibodies specific for various surface markers of vesicles.

В предлагаемом способе выделения нуклеиновых кислот из субпопуляций экстраклеточных везикул в качестве источника образца вирусных нуклеиновых кислот вместо культуральной среды от инфицированных клеток и тканей используется обедненная тромбоцитами плазма пациентов, инфицированных вирусом, за счет чего для анализа становятся доступными фракции ЭВ любого клеточного происхождения, циркулирующие в крови.In the proposed method for the isolation of nucleic acids from subpopulations of extracellular vesicles, instead of the culture medium from infected cells and tissues, the platelet-depleted plasma of patients infected with the virus is used as a source of the sample of viral nucleic acids instead of the culture medium, due to which fractions of EV of any cellular origin that circulate in the blood become available for analysis .

Кроме того, вместо проведения магнитной сортировки на наиболее редкие для вирусных частиц поверхностные маркеры, введен этап конъюгации раствора вирусных частиц и экстраклеточных везикул с магнитными бусами, связанными с антителами к гликопротеину вируса, необходимому для его инфицирования клеток. В экспериментах было показано, что гликопротеины оболочки вируса больших размеров содержатся в мембране менее, чем у 15% общей популяции экстраклеточных везикул, что подтверждает эффективность предлагаемого способа. В связи с этим для анализа вирусных нуклеиновых кислот внутри ЭВ возможно использование раствора везикул, не связавшихся с вирусным гликопротеином и проходящих через магнитную колонку. За счет этого проводилось отделение свободных вирусных частиц от экстраклеточных везикул без утраты основных субпопуляций ЭВ. Более того, также был добавлен следующий этап конъюгации раствора экстраклеточных везикул с магнитными наночастицами, связанными с антителами к разнообразным клеточным маркерам. За счет этого проводилось выделение нуклеиновых кислот из фракций ЭВ различного клеточного происхождения (тромбоцитарного, лейкоцитарного и т.д.).In addition, instead of conducting magnetic sorting onto surface markers that are most rare for viral particles, the stage of conjugation of a solution of viral particles and extracellular vesicles with magnetic beads associated with antibodies to the virus glycoprotein necessary for its infection has been introduced. It was shown in experiments that glycoproteins of the large virus envelope are contained in the membrane in less than 15% of the total population of extracellular vesicles, which confirms the effectiveness of the proposed method. In this regard, for the analysis of viral nucleic acids inside the EV, it is possible to use a solution of vesicles that did not bind to the viral glycoprotein and pass through a magnetic column. Due to this, the separation of free viral particles from extracellular vesicles was carried out without loss of the main subpopulations of EV. Moreover, the next stage of conjugation of the solution of extracellular vesicles with magnetic nanoparticles bound to antibodies to various cell markers was also added. Due to this, nucleic acids were isolated from EV fractions of various cellular origin (platelet, leukocyte, etc.).

Способ осуществляется следующим образом:The method is as follows:

В качестве материала для выделения нуклеиновых кислот используют образец крови пациента, инфицированного вирусом, взятый из периферической вены в вакуумную пробирку с 3,2% раствором цитратом натрия, образец крови хранят при комнатной температуре не более 15 минут; пробирки с кровью центрифугируют дважды в течение 15 мин при ускорении 3000g при комнатной температуре, отбирают верхнюю фракцию, получая обедненную тромбоцитами плазму; после чего раствор плазмы замораживают, хранят при температуре не выше -80°С не менее 6 часов до продолжения исследования; затем плазму размораживают при комнатной температуре; после чего проводят связывание свободных вирусных частиц из подготовленной плазмы крови с МНЧ размерами 15 нм, предварительно конъюгированными с антителами, специфичными к гликопротеину оболочки вируса; для связывания вирусных частиц с МНЧ и отделения их от ЭВ, раствор плазмы инкубируют в течение 40 минут при температуре 37°С при постоянном перемешивании; затем с помощью магнитных колонок в магнитном поле проводят выделение образовавшихся комплексов МНЧ-вирусная частица путем трехкратного промывания магнитных колонок моющим раствором, содержащим фосфатный буфер, 0,5% BSA, 2 мМ ЭДТА; далее проводят сбор раствора плазмы с ЭВ, которые повторно связывают с МНЧ размерами 15 нм, предварительно конъюгированными с антителами, специфичными к различным поверхностным маркерам везикул (CD45, CD31, CD41 и т.д.); после иммобилизации меченых антителами комплексов МНЧ-ЭВ в магнитном поле проводят трехкратное промывание магнитных колонок моющим раствором; затем содержимое колонки вымывают вне магнитного поля и растворяют в 400 мкл фосфатного буфера; далее проводят лизис выделенных фракций ЭВ путем добавления 200 мкл образца МНЧ-ЭВ к стандартному лизирующему буферу с абсорбцией лизата в высоко-солевом буфере на магнитных кремниевых частицах; нуклеиновые кислоты отделяют от магнитных кремниевых частиц путем снижения солевой концентрации раствора и подвергают анализу методом полимеразной цепной реакции.A sample of the blood of a patient infected with a virus taken from a peripheral vein into a vacuum tube with a 3.2% solution of sodium citrate is used as a material for the isolation of nucleic acids; the blood sample is stored at room temperature for no more than 15 minutes; blood tubes are centrifuged twice for 15 min at an acceleration of 3000 g at room temperature, the upper fraction is taken, obtaining platelet-poor plasma; after which the plasma solution is frozen, stored at a temperature not exceeding -80 ° C for at least 6 hours until the study is continued; then the plasma is thawed at room temperature; after which they carry out the binding of free viral particles from the prepared blood plasma with 15 nm nanoparticles, previously conjugated with antibodies specific for the envelope of the virus; to bind viral particles to MNPs and separate them from EV, the plasma solution is incubated for 40 minutes at 37 ° C with constant stirring; then, using magnetic columns in a magnetic field, the resulting MNP-virus particle complexes are separated by washing the magnetic columns three times with a washing solution containing phosphate buffer, 0.5% BSA, 2 mM EDTA; then a plasma solution is collected with EV, which is re-coupled with 15 nm nanoparticles, pre-conjugated with antibodies specific for different surface vesicle markers (CD45, CD31, CD41, etc.); after the immobilization of antibody-labeled MNP-EV complexes in a magnetic field, the magnetic columns are washed three times with a washing solution; then the contents of the column are washed out of the magnetic field and dissolved in 400 μl of phosphate buffer; then, the isolated fractions of the EV are lysed by adding 200 μl of the MNP-EV sample to a standard lysing buffer with lysate absorption in a high salt buffer on magnetic silicon particles; nucleic acids are separated from magnetic silicon particles by lowering the salt concentration of the solution and are subjected to polymerase chain reaction analysis.

Пример №1.Example No. 1.

В качестве источника исследуемого материала была взята плазма крови пациента мужского пола 36 лет, инфицированного цитомегаловирусом. Кровь была взята из периферической вены в вакуумную пробирку с 3,2% раствором цитратом натрия. Образец крови хранился при комнатной температуре 5 минут. Затем образцы крови были центрифугированы двукратно в течение 15 минут при ускорении 3000g. Из пробирок была отобрана верхняя фракция - плазма крови, свободная от тромбоцитов. Раствор плазмы был заморожен и хранился до последующего анализа в течение 1 месяца при температуре -83°С. Далее образцы плазмы разморозили при комнатной температуре. Затем образцы плазмы связывали с МНЧ, которые на подготовительном этапе были конъюгированы с антителами, специфичными к гликопротеину оболочки цитомегаловируса gpB. Для связывания вирусных частиц с МНЧ, конъюгированными с антителами, образцы плазмы крови инкубировали с комплексами МНЧ в течение 40 минут при температуре 37°С при постоянном перемешивании. Далее проводилось трехкратное промывание магнитных колонок моющим раствором, содержащим фосфатный буфер, 0,5% BSA, 2 мМ ЭДТА.The blood plasma of a 36-year-old male patient infected with cytomegalovirus was taken as the source of the test material. Blood was taken from a peripheral vein into a vacuum tube with a 3.2% solution of sodium citrate. A blood sample was stored at room temperature for 5 minutes. Then, blood samples were centrifuged twice for 15 minutes with an acceleration of 3000g. The upper fraction was taken from the tubes - blood plasma free from platelets. The plasma solution was frozen and stored until subsequent analysis for 1 month at a temperature of -83 ° C. Next, plasma samples were thawed at room temperature. Then, plasma samples were associated with MNPs, which at the preparatory stage were conjugated to antibodies specific for the cypomegalovirus gpB membrane glycoprotein. To bind viral particles to MNPs conjugated with antibodies, plasma samples were incubated with MNP complexes for 40 minutes at 37 ° C with constant stirring. Next, the magnetic columns were washed three times with a washing solution containing phosphate buffer, 0.5% BSA, 2 mM EDTA.

Следующим этапом раствор ЭВ, прошедших через магнитную колонку, разделяли на 3 части и связывали с МНЧ, которые на подготовительном этапе были конъюгированы с антителами, специфичными к поверхностным маркерам ЭВ (CD31, CD41, CD45, CD63, CD81). Далее была проведена иммобилизация образовавшихся комплексов МНЧ-ЭВ с помощью магнитных колонок в сильном магнитном поле и трехкратное промывание магнитных колонок моющим раствором. Затем содержимое колонок вымывали вне магнитного поля, растворяли в 400 мкл фосфатного буфера и проводили лизис выделенных фракций ЭВ путем добавления 200 мкл образца МНЧ-ЭВ к стандартному лизирующему буферу с абсорбцией лизата в высоко-солевом буфере на магнитных кремниевых частицах. Полученные нуклеиновые кислоты отделяли от магнитных кремниевых частиц путем снижения солевой концентрации раствора и подвергали анализу их концентрации методом полимеразной цепной реакции.In the next step, the solution of EV that passed through the magnetic column was divided into 3 parts and associated with MNPs, which at the preparatory stage were conjugated with antibodies specific for surface markers of EV (CD31, CD41, CD45, CD63, CD81). Then, the resulting MNP-EV complexes were immobilized using magnetic columns in a strong magnetic field and the magnetic columns were washed three times with a washing solution. Then, the contents of the columns were washed out of the magnetic field, dissolved in 400 μl of phosphate buffer, and the isolated fractions of EV were lysed by adding 200 μl of the MNP-EV sample to a standard lysis buffer with lysate absorption in a high salt buffer on magnetic silicon particles. The obtained nucleic acids were separated from magnetic silicon particles by lowering the salt concentration of the solution and subjected to analysis of their concentration by polymerase chain reaction.

При анализе с помощью полимеразной цепной реакции цитомегаловирусной ДНК, выделенной из различных фракций экстраклеточных везикул, были получены следующие результаты:When analyzing a polymerase chain reaction of cytomegalovirus DNA isolated from various fractions of extracellular vesicles, the following results were obtained:

Количество ДНК цитомегаловируса в обедненной тромбоцитами плазме = 6893 копии на 1 мл плазмы крови.The amount of cytomegalovirus DNA in platelet-poor plasma = 6893 copies per 1 ml of blood plasma.

Количество ДНК цитомегаловируса в общей фракции ЭВ, не несущих на поверхности вирусного гликопротеина = 4554 копии на 1 мл плазмы крови.The amount of cytomegalovirus DNA in the total fraction of EV that do not carry viral glycoprotein on the surface = 4554 copies per 1 ml of blood plasma.

Количество ДНК цитомегаловируса во фракции ЭВ, несущих на своей поверхности маркер CD31 = 924 копии на 1 мл плазмы крови.The amount of cytomegalovirus DNA in the EV fraction containing on its surface a marker CD31 = 924 copies per 1 ml of blood plasma.

Количество ДНК цитомегаловируса во фракции ЭВ, несущих на своей поверхности маркер CD41 = 1320 копий на 1 мл плазмы крови.The amount of cytomegalovirus DNA in the EV fraction containing on its surface a marker CD41 = 1320 copies per 1 ml of blood plasma.

Количество ДНК цитомегаловируса во фракции ЭВ, несущих на своей поверхности маркер CD45 = 858 копий на 1 мл плазмы крови.The amount of cytomegalovirus DNA in the EV fraction carrying on its surface a marker CD45 = 858 copies per 1 ml of blood plasma.

Количество ДНК цитомегаловируса во фракции ЭВ, несущих на своей поверхности маркер CD63 = 858 копий на 1 мл плазмы крови.The amount of cytomegalovirus DNA in the EV fraction containing on its surface a marker CD63 = 858 copies per 1 ml of blood plasma.

Количество ДНК цитомегаловируса во фракции ЭВ, несущих на своей поверхности маркер CD81 = 396 копий на 1 мл плазмы крови.The amount of DNA of cytomegalovirus in the EV fraction, carrying on its surface a marker CD81 = 396 copies per 1 ml of blood plasma.

Таким образом, нами было успешно исследовано распределение цитомегаловирусных нуклеиновых кислот в различных фракциях экстраклеточных везикул.Thus, we have successfully studied the distribution of cytomegalovirus nucleic acids in various fractions of extracellular vesicles.

Claims (1)

Способ выделения вирусных нуклеиновых кислот из различных фракций экстраклеточных везикул, заключающийся в том, что осуществляют забор плазмы крови у пациентов, инфицированных вирусом, путем центрифугирования в течение 15 мин в охлаждающей центрифуге с поворотно-бакетным ротором при ускорении 3000g, отделяют экстраклеточные везикулы от вирусных частиц с помощью магнитной сортировки по гликопротеину оболочки вируса после конъюгирования в термомиксере с орбитой 3 мм и ускорением 350 rpm, разделяют фракции экстраклеточных везикул с помощью магнитной сортировки по клеточным поверхностным маркерам CD45, CD31, CD41, лизируют выделенные фракции экстраклеточных везикул и экстрагируют нуклеиновые кислоты с помощью магнитных кремниевых частиц размерами 1-5 мкм в стандартных высокосолевых условиях с последующим проведением полимеразной цепной реакции, отличающийся тем, что для анализа используют полный состав экстраклеточных везикул из обедненной тромбоцитами плазмы крови человека, при выделении везикул из обедненной тромбоцитами плазмы используют магнитную сортировку вирусных частиц специфичным гликопротеином, а вслед за этим проводят выделение фракций экстраклеточных везикул за счет использования магнитных наночастиц с антителами, специфичными к различным поверхностным маркерам везикул.A method for isolating viral nucleic acids from various fractions of extracellular vesicles, which consists in collecting blood plasma from patients infected with a virus by centrifuging for 15 minutes in a cooling centrifuge with a rotary-bucket rotor at an acceleration of 3000 g, separating the extracellular vesicles from the viral particles using magnetic sorting by the glycoprotein of the virus envelope after conjugation in a thermomixer with an orbit of 3 mm and an acceleration of 350 rpm, the fractions of extracellular vesicles are separated using sorting by cell surface markers CD45, CD31, CD41, lyses the extracted fractions of extracellular vesicles and extract nucleic acids using magnetic silicon particles 1-5 μm in size under standard high salt conditions followed by polymerase chain reaction, characterized in that the analysis uses a complete the composition of extracellular vesicles from platelet-depleted human blood plasma; when isolating vesicles from platelet-depleted plasma, magnetic sorting of viral parts is used it with a specific glycoprotein, and after this, fractions of extracellular vesicles are isolated by using magnetic nanoparticles with antibodies specific to various surface markers of the vesicles.
RU2018100803A 2018-01-11 2018-01-11 Method of extracting viral nucleic acids from different fractions of extracellular vesicles RU2696075C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018100803A RU2696075C2 (en) 2018-01-11 2018-01-11 Method of extracting viral nucleic acids from different fractions of extracellular vesicles

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2018100803A RU2696075C2 (en) 2018-01-11 2018-01-11 Method of extracting viral nucleic acids from different fractions of extracellular vesicles

Publications (3)

Publication Number Publication Date
RU2018100803A RU2018100803A (en) 2019-07-11
RU2018100803A3 RU2018100803A3 (en) 2019-07-17
RU2696075C2 true RU2696075C2 (en) 2019-07-30

Family

ID=67308312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2018100803A RU2696075C2 (en) 2018-01-11 2018-01-11 Method of extracting viral nucleic acids from different fractions of extracellular vesicles

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2696075C2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113512610A (en) * 2021-04-22 2021-10-19 川北医学院 Experimental method for correlation analysis of HBV-DNA and HBV infection and progress in serum exosome

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2583940C1 (en) * 2014-12-17 2016-05-10 государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of determining composition of individual extracellular vesicles in human blood

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2583940C1 (en) * 2014-12-17 2016-05-10 государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный медико-стоматологический университет имени А.И. Евдокимова" Министерства здравоохранения Российской Федерации Method of determining composition of individual extracellular vesicles in human blood

Non-Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ESTHER NOLTE-‘T HOEN et al. Extracellular vesicles and viruses: Are they close relatives? Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2016; 113(33): 9155-9161. *
LEIDY LAGOS et al. Isolation and Characterization of Serum Extracellular Vesicles (EVs) from Atlantic Salmon Infected with Piscirickettsia Salmonis. Proteomes 2017, 5, 34. *
LEIDY LAGOS et al. Isolation and Characterization of Serum Extracellular Vesicles (EVs) from Atlantic Salmon Infected with Piscirickettsia Salmonis. Proteomes 2017, 5, 34. ЛЕБЕДЕВА АННА МИХАЙЛОВНА. Цитомегаловирусная инфекция у пациентов с острым инфарктом миокарда и ее влияние на функции эндотелия. ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИКО-СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени А.И. ЕВДОКИМОВА" 14.01.05 "Кардиология" (медицинские науки). Диссертация на Соискание ученой степени кандидата медицинских наук. Москва 2017 г. М.С. ВАГИДА et al. Анализ экстраклеточных везикул с использованием магнитных наночастиц в крови больных с острым коронарным синдромом. Биохимия, vol. 81, no. 4, p. 527-537. ESTHER NOLTE-‘T HOEN et al. Extracellular vesicles and viruses: Are they close relatives? Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 2016; 113(33): 9155-9161. NIHAL ALTAN-BONNET. Extracell *
NIHAL ALTAN-BONNET. Extracellular vesicles are the Trojan horses of viral infection. Current opinion in microbiology. 2016; 32: 77-81. *
ЛЕБЕДЕВА АННА МИХАЙЛОВНА. Цитомегаловирусная инфекция у пациентов с острым инфарктом миокарда и ее влияние на функции эндотелия. ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МЕДИКО-СТОМАТОЛОГИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени А.И. ЕВДОКИМОВА" 14.01.05 "Кардиология" (медицинские науки). Диссертация на Соискание ученой степени кандидата медицинских наук. Москва 2017 г. *
М.С. ВАГИДА et al. Анализ экстраклеточных везикул с использованием магнитных наночастиц в крови больных с острым коронарным синдромом. Биохимия, vol. 81, no. 4, p. 527-537. *

Also Published As

Publication number Publication date
RU2018100803A3 (en) 2019-07-17
RU2018100803A (en) 2019-07-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9829483B2 (en) Methods of isolating extracellular vesicles
US10184950B2 (en) HIV viral load testing
US6958392B2 (en) Methods for the isolation of nucleic acids and for quantitative DNA extraction and detection for leukocyte evaluation in blood products
KR0148693B1 (en) Nucleic Acid Isolation Method
JP6712383B2 (en) Exosome isolation method and exosome isolation kit
Fenwick The infuence of poliovirus infection on RNA synthesis in mammalian cells
JPS63154696A (en) Isolation and purification of nucleic acid from bio-specimen
WO2011100458A2 (en) Methods for fractionating and processing microparticles from biological samples and using them for biomarker discovery
US10758573B2 (en) Compositions and methods for enrichment of cells
Hackett et al. The separation of infectious and autointerfering particles in vesicular stomatitis virus preparations
Larsson et al. PRODUCTIVE CYTOMEGALOVIRUS (CMV) INFECTION EXCLUSIVELY IN CD13-POSITIVE PERIPHERAL BLOOD MONONUCLEAR CELLS FROM CMV-INFECTED INDIVIDUALS: Implications for Prevention of CMV Transmission: 1
CN112226432B (en) Rapid nucleic acid extraction kit by magnetic bead method and application thereof
CN111500534B (en) Kit for separating and purifying fetal nucleated red blood cells
CN102676503A (en) Method for quickly extracting DNA (deoxyribonucleic acid)
Dörries et al. Association of human polyomavirus JC with peripheral blood of immunoimpaired and healthy individuals
US5498520A (en) Method for testing blood units for viral contamination
Qasba et al. DNA and gene therapy: transfer of mouse DNA to human and mouse embryonic cells by polyoma pseudovirions
RU2696075C2 (en) Method of extracting viral nucleic acids from different fractions of extracellular vesicles
JPH08507150A (en) Method and apparatus for testing blood units for viral contamination
EP0944829B1 (en) Selective lysis of cells
US20130052647A1 (en) Methods for fractionating and processing microparticles from biological samples and using them for biomarker discovery
Nielsen Isolation and functional activity of human blood monocytes after adherence to plastic surfaces: comparison of different detachment methods
US5663045A (en) Method for testing blood units for viral contamination
US4581331A (en) Method for the rapid detection of virus and viral antigens
Ginzburg-Tietz et al. Studies on nuclear ribosomes II. Transfer of ribosomes from nucleus to cytoplasm in the early stages of viral infection

Legal Events

Date Code Title Description
HE9A Changing address for correspondence with an applicant