RU2803918C1 - Method of producing purified cultured blood serum depleted in growth factors - Google Patents

Method of producing purified cultured blood serum depleted in growth factors Download PDF

Info

Publication number
RU2803918C1
RU2803918C1 RU2023101769A RU2023101769A RU2803918C1 RU 2803918 C1 RU2803918 C1 RU 2803918C1 RU 2023101769 A RU2023101769 A RU 2023101769A RU 2023101769 A RU2023101769 A RU 2023101769A RU 2803918 C1 RU2803918 C1 RU 2803918C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
microvesicles
chitosan
solution
growth factors
depleted
Prior art date
Application number
RU2023101769A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Руслан Ильхомович Халимов
Николай Александрович Омелько
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет"
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет" filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Алтайский государственный университет"
Application granted granted Critical
Publication of RU2803918C1 publication Critical patent/RU2803918C1/en

Links

Abstract

FIELD: biotechnology.
SUBSTANCE: invention relates to the production of components of nutrient media for eukaryotic cell cultures.
EFFECT: obtaining a method of producing purified cultured blood serum depleted in microvesicles and containing a reduced amount of growth factors and other biologically active molecules.
1 cl, 2 dwg, 2 ex, 1 tbl

Description

Изобретение относится к области биотехнологии, а именно получению компонентов питательных сред для культур клеток эукариот. Предложен способ получения очищенных культуральных сывороток крови, обедненных микровезикулами, и содержащих пониженное количество факторов роста и прочих биологически активных молекул. Предлагаемый способ включает добавление к образцам сыворотки раствора хитозана, предпочтительно с молекулярной массой не менее 200 кДа, в 1% (масс./об.) растворе уксусной кислоты, инкубацию смеси от 1 до 3 часов при 4°С, нейтрализацию, центрифугирование и сбор супернатанта, представляющего собой сыворотку, обедненную микровезикулами и содержащимися в них факторами роста.The invention relates to the field of biotechnology, namely the production of components of nutrient media for eukaryotic cell cultures. A method has been proposed for obtaining purified cultured blood sera depleted in microvesicles and containing a reduced amount of growth factors and other biologically active molecules. The proposed method involves adding a chitosan solution, preferably with a molecular weight of at least 200 kDa, in a 1% (w/v) acetic acid solution to serum samples, incubating the mixture for 1 to 3 hours at 4°C, neutralizing, centrifuging and collecting supernatant, which is serum depleted of microvesicles and the growth factors they contain.

Технический результат - оптимизация процесса получения сывороток, обедненных везикулярными факторами роста, позволяющая сократить затраты времени и часов работы дорогостоящего оборудования.The technical result is the optimization of the process of obtaining serums depleted in vesicular growth factors, allowing to reduce the time spent and operating hours of expensive equipment.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИBACKGROUND ART

Микровезикулы представляют собой гетерогенную совокупность биологических структур, связанных мембранами. Такие структуры имеют билипидный слой, и они могут находиться внутри клетки или во внеклеточном пространстве. Размер микровезикул составляет от приблизительно 20 до 1000 нм. Являясь фрагментами клеточной мембраны, микровезикулы сохраняют характерный отрицательный заряд за счет разницы в концентрации ионов внутри и снаружи векизулы.Microvesicles are a heterogeneous collection of biological structures bound by membranes. Such structures have a bilipid layer, and they can be located inside the cell or in the extracellular space. The size of microvesicles ranges from approximately 20 to 1000 nm. Being fragments of the cell membrane, microvesicles retain a characteristic negative charge due to the difference in the concentration of ions inside and outside the vesicle.

Экзосомы представляют собой микроскопические внеклеточные везикулы диаметром от 30 до 100 нм с билипидным слоем, выделяемые в межклеточное пространство клетками различных тканей и органов. Экзосомы отличаются от других везикул тем, что образуются во внутриклеточном пространстве и затем секретируются клеткой. Белковый состав экзосом во многом отражает их происхождение из эндосом и несколько различается в зависимости от типа клеток, в которых они образуются (RU 2748234 С2).Exosomes are microscopic extracellular vesicles with a diameter of 30 to 100 nm with a bilipid layer, secreted into the intercellular space by cells of various tissues and organs. Exosomes differ from other vesicles in that they are formed in the intracellular space and then secreted by the cell. The protein composition of exosomes largely reflects their origin from endosomes and differs somewhat depending on the type of cells in which they are formed (RU 2748234 C2).

Микровезикулы и экзосомы могут выделяться большинством видов клеток и содержатся во многих биологических жидкостях, включая плазму крови. Значительная биологическая активность, связанная с входящими в их состав факторами паракринной регуляции, обуславливает интерес исследователей к данной группе субклеточных структур. В связи с этим существенная часть работ, составляющих текущий уровень техники, связанна со сбором микровезикул или экзосом для их дальнейшего использования. В этом случае источником микровезикул зачастую служат кондиционированные культуральные среды, т.е. среды для культур клеток, в которых были предварительно прокультивированы клетки, выделяющие микровезикулы. Сбор микровезикул, как правило, проводится с помощью одного из четырех основных методов, описанных в таблице 1, либо их сочетаний, когда одни методы являются подготовительными перед использованием других.Microvesicles and exosomes can be released by most types of cells and are found in many biological fluids, including blood plasma. Significant biological activity associated with the paracrine regulation factors included in their composition determines the interest of researchers in this group of subcellular structures. In this regard, a significant part of the work that makes up the current state of the art is associated with the collection of microvesicles or exosomes for their further use. In this case, the source of microvesicles is often conditioned culture media, i.e. cell culture media in which cells secreting microvesicles have been previously cultured. Collection of microvesicles is typically carried out using one of the four main methods described in Table 1, or a combination of them, with some methods being preparatory to the use of others.

Вместе с тем существует обратная потребность - в получении обедненных экзосомами биологических субстанций. К таковым относятся, например, сыворотки крови лошадей, используемые в качестве бедного факторами роста заменителя сывороток крови эмбрионов крупного рогатого скота. Подобные сыворотки могут применяться, например, в протоколах дифференциации миосателлитных клеток, где целенаправленно создается обедненная среда, вызывающая клеточный ответ. В настоящее время накоплен достаточный объем данных, позволяющих судить о том, что от концентрации микровезикул в сыворотке зависит ее воздействие на поведение и фенотип культивируемых клеток (DOP. 10.3402/jev.v3.24783).At the same time, there is an opposite need - to obtain biological substances depleted in exosomes. These include, for example, horse blood serum, used as a growth factor-poor substitute for bovine fetal blood serum. Such serums can be used, for example, in myosatellite cell differentiation protocols, where a depleted environment is purposefully created to induce a cellular response. At present, a sufficient amount of data has been accumulated to suggest that the concentration of microvesicles in the serum determines its effect on the behavior and phenotype of cultured cells (DOP. 10.3402/jev.v3.24783).

Сложившаяся ситуация делает поиск новых способов получения обедненных сывороток перспективным направлением исследований. Использование полимеров для их осаждение имеет ряд преимуществ, основное из которых - наименьшая зависимость от приборной базы учреждения, в котором реализуется соответствующий протокол. Так, при использовании ультрацентрифугирования необходимо проводить его на специальных дорогостоящих марках центрифуг, обеспечивающих ускорение свыше 100 000 g в течение не менее чем 1 часа, зачастую при постоянном охлаждении, а иммуноаффинный захват требует организации в учреждении работы с антителами.The current situation makes the search for new ways to obtain depleted whey a promising area of research. The use of polymers for their deposition has a number of advantages, the main of which is the least dependence on the instrumentation of the institution in which the corresponding protocol is implemented. Thus, when using ultracentrifugation, it is necessary to carry it out on special expensive brands of centrifuges that provide acceleration of over 100,000 g for at least 1 hour, often with constant cooling, and immunoaffinity capture requires organization of work with antibodies in the institution.

Известен способ осаждения микровезикул полиэтиленгликолем, либо его смесью с протамином (DOT. 10.3892/ijmm.2016.2759). В указанной работе авторы собирали микровезикулы из культуральной среды и биологических жидкостей, в которой выращивали стволовые клетки. Осаждение проводили при помощи добавления раствора полиэтиленгликоля или смеси полиэтиленгликоля с протамином к культуральной среде в соотношении 1:4 и выдерживания в течение ночи при 4°С с последующим центрифугированием при 1 500 g в течение 30 минут. Подобным образом теоретически возможно удалять микровезикулы не только из культуральных сред, но и из сывороток, а также других растворов, содержащих микровезикулы, и нуждающихся в очистке от них.There is a known method for the precipitation of microvesicles with polyethylene glycol or its mixture with protamine (DOT. 10.3892/ijmm.2016.2759). In this work, the authors collected microvesicles from the culture medium and biological fluids in which stem cells were grown. Precipitation was carried out by adding a solution of polyethylene glycol or a mixture of polyethylene glycol with protamine to the culture medium in a ratio of 1:4 and incubating overnight at 4°C, followed by centrifugation at 1,500 g for 30 minutes. In a similar manner, it is theoretically possible to remove microvesicles not only from culture media, but also from sera, as well as other solutions containing microvesicles that need to be purified from them.

Недостатком метода является существенная длительность, которая может привести к распаду или повреждению микровезикул и привести к высвобождению их компонентов в жидкую фазу обрабатываемого раствора, что препятствует его обеднению факторами роста. Также потенциальным недостатком является использование полиэтиленгликоля, который не может подвергаться биоразложению в условиях клеточных культур, а потому будет присутствовать в образцах в дальнейшем и требует включения в протокол дополнительных этапов для очистки.The disadvantage of the method is its significant duration, which can lead to disintegration or damage of microvesicles and lead to the release of their components into the liquid phase of the treated solution, which prevents its depletion in growth factors. Another potential disadvantage is the use of polyethylene glycol, which cannot be biodegraded under cell culture conditions and will therefore be present in samples later and require additional purification steps to be included in the protocol.

Известен способ ускоренного сбора микровезикул с применением полиэтиленгликоля (патент RU 2750928 С1) путем предварительного центрифугирования. В изобретении образцы кондиционированной клеточной среды сначала центрифугировали при 5 000 g в течение 30 минут при 4°С, затем собирали надосадочную жидкость и центрифугировали при 17 000 g в течение 1,5 часов при 4°С. Осадок после второго центрифугирования ресуспендировали в фосфатно-солевом буфере и инкубировали в течение часа с раствором полиэтиленгликоля в соотношении 1:1. После инкубации полиэтиленгликоль с микровезикулами осаждали центрифугированием при 1 500 g в течение 30 минут при 4°С.There is a known method for the accelerated collection of microvesicles using polyethylene glycol (patent RU 2750928 C1) by preliminary centrifugation. In the invention, samples of conditioned cell medium were first centrifuged at 5,000 g for 30 minutes at 4°C, then the supernatant was collected and centrifuged at 17,000 g for 1.5 hours at 4°C. The sediment after the second centrifugation was resuspended in phosphate-buffered saline and incubated for an hour with a polyethylene glycol solution in a 1:1 ratio. After incubation, polyethylene glycol with microvesicles was pelleted by centrifugation at 1500 g for 30 minutes at 4°C.

Одним из недостатков указанного метода является использование в качестве субстрата для выделения микровезикул ресуспендированного осадка, полученного после дробного центрифугирования. Поскольку центрифугирование проводится при относительно небольших ускорениях, существует риск неполного осаждения из раствора микровезикул малого размера. Авторами было проведено качественное подтверждение присутствия микровезикул размером менее 100 нм после выделения, однако не было дано количественной оценки их содержания. Вместе с тем необходимость центрифугирования образцов при 17 000 g накладывает ограничения на учреждения, не обладающие достаточно мощным оборудованием. Также в качестве недостатка можно рассматривать значительное количество полиэтиленгликоля в конечном образце, связанное с использованием полиэтиленгликоля в соотношении 1:1 при концентрации вплоть до 32%.One of the disadvantages of this method is the use of resuspended sediment obtained after fractional centrifugation as a substrate for isolating microvesicles. Since centrifugation is carried out at relatively low accelerations, there is a risk of incomplete sedimentation of small microvesicles from solution. The authors qualitatively confirmed the presence of microvesicles smaller than 100 nm after isolation, but did not quantify their content. However, the need to centrifuge samples at 17,000 g imposes restrictions on institutions that do not have sufficiently powerful equipment. Also considered a disadvantage is the significant amount of polyethylene glycol in the final sample associated with the use of polyethylene glycol in a 1:1 ratio at concentrations up to 32%.

Известен способ RU 2 748 234 С2, заключающийся в предварительной очистке кондиционированной среды путем центрифугирования при 500 g в течение 5 минут и фильтрования через фильтр с диаметром пор 0,22 мкм. Подготовленную среду смешивали с иммобилизованными на магнитных частицах полимерами, включая хитозан, сульфат целлюлозы и полиэтиленгликоль, инкубировали в течение 5 часов при 4°С, отделяли магнитные частицы и элюировали солевым буфером в течение ночи при 4°С.There is a known method RU 2 748 234 C2, which consists in preliminary purification of the conditioned medium by centrifugation at 500 g for 5 minutes and filtering through a filter with a pore diameter of 0.22 μm. The prepared medium was mixed with polymers immobilized on magnetic particles, including chitosan, cellulose sulfate, and polyethylene glycol, incubated for 5 hours at 4°C, the magnetic particles were separated and eluted with saline buffer overnight at 4°C.

Недостатком способа является необходимость обеспечения подложки для иммобилизации экзосом-связывающих лигандов, что делает чрезвычайно кропотливыми подготовку к выделению, равно как и сам процесс сбора микровезикул. Кроме того, использование в качестве подложки магнитных частиц делает необходимым наличие в лаборатории магнитного сепаратора. Расширение перечня оборудования, необходимого для постановки методики, является во многих случаях нежелательным. Несмотря на кажущийся недостаток, связанный с длительностью метода, следует обратить внимание, что основная часть процесса происходит уже после разделения микровезикул и среды, что делает его теоретически пригодным для получения обедненных сывороток.The disadvantage of this method is the need to provide a substrate for the immobilization of exosome-binding ligands, which makes preparation for isolation, as well as the process of collecting microvesicles, extremely laborious. In addition, the use of magnetic particles as a substrate makes it necessary to have a magnetic separator in the laboratory. Expanding the list of equipment required to set up the technique is in many cases undesirable. Despite the apparent disadvantage associated with the duration of the method, it should be noted that the main part of the process occurs after the separation of microvesicles and medium, which makes it theoretically suitable for obtaining depleted sera.

Наиболее близким к заявляемому решению, по лежащему в основе принципу, является способ, предполагающий связывание микровезикул с раствором хитозана и последующим центрифугированием (DOI: 10.1002/jev2.12138). Использовали хитозан с молекулярной массой 60-120 кДа и степенью деацетилирования 75% в виде раствора в 1% уксусной кислоте с нейтрализацией гидроксидом натрия или без таковой. В указанной работе выделение микровезикул достигается следующим образом. Биологическую жидкость либо кондиционированную культуральную среду очищали путем последовательного центрифугирования при 4°С при 3 000 g и 17 000 g в течение 5 и 15 минут, соответственно. К очищенной таким образом от крупного дебриса среде добавляли хитозан, после чего инкубировали при комнатной температуре в течение часа. Затем смесь центрифугировали при 12 000 g в течение 15 минут при 4°С и отмывали осадок хитозана с микровезикулами фосфатно-солевым буфером.The closest to the proposed solution, in terms of the underlying principle, is a method involving the binding of microvesicles to a chitosan solution and subsequent centrifugation (DOI: 10.1002/jev2.12138). Chitosan with a molecular weight of 60-120 kDa and a degree of deacetylation of 75% was used as a solution in 1% acetic acid with or without neutralization with sodium hydroxide. In this work, the isolation of microvesicles is achieved as follows. The biological fluid or conditioned culture medium was purified by sequential centrifugation at 4°C at 3,000 g and 17,000 g for 5 and 15 minutes, respectively. Chitosan was added to the medium thus cleared of large debris, and then incubated at room temperature for an hour. Then the mixture was centrifuged at 12,000 g for 15 minutes at 4°C, and the chitosan precipitate with microvesicles was washed with phosphate-buffered saline.

Несмотря на существенное упрощение и доступность методики, данный способ обладает рядом недостатков, к которым следует относить использование хитозана средней молекулярной массы, что повышает требования к ускорению при центрифугировании. При использовании хитозана другой молекулярной массы могут потребоваться иные условия для формирования осадка.Despite the significant simplification and accessibility of the technique, this method has a number of disadvantages, which include the use of chitosan of medium molecular weight, which increases the requirements for acceleration during centrifugation. When using chitosan of a different molecular weight, different conditions may be required for sediment formation.

Целью настоящего изобретения является оптимизация процесса удаления микровезикул из культуральной сыворотки для устойчивого получения продукта, обедненного везикулярными факторами роста, позволяющая сократить затраты времени и часов работы дорогостоящего оборудования.The purpose of the present invention is to optimize the process of removing microvesicles from culture serum to sustainably obtain a product depleted of vesicular growth factors, allowing to reduce the time and operating hours of expensive equipment.

Для достижения данной цели к образцам сыворотки добавляют раствор хитозана, предпочтительно с молекулярной массой не менее 200 кДа, в 1% (масс/об) растворе уксусной кислоты. Смесь тщательно перемешивают и инкубируют от 1 до 3 часов при 4°С, после чего нейтрализуют до появления опалесценции, предпочтительно добавляя по каплям 5% раствор гидроксида калия или натрия. Опалесцирующую смесь инкубируют дополнительно в течение 30-60 минут, после чего центрифугируют при 12 000 g в течение 20 минут и собирают супернатант, представляющий собой сыворотку, обедненную микровезикулами и содержащимися в них факторами роста.To achieve this goal, a solution of chitosan, preferably with a molecular weight of at least 200 kDa, in a 1% (w/v) acetic acid solution is added to the serum samples. The mixture is thoroughly mixed and incubated for 1 to 3 hours at 4°C, after which it is neutralized until opalescence appears, preferably adding dropwise a 5% solution of potassium or sodium hydroxide. The opalescent mixture is incubated for an additional 30-60 minutes, after which it is centrifuged at 12,000 g for 20 minutes and the supernatant, which is a serum depleted of microvesicles and the growth factors they contain, is collected.

Поставленная цель достигается следующим образом:The goal is achieved as follows:

Приготовляют раствор хитозана, предпочтительно с молекулярной массой не менее 200 кДа, в концентрации от 400 до 600 мкг/мл. Для достижения наилучшего результата расчетное количество хитозана закладывают в половинный объем дистиллированной воды (800-1200 мкг/мл), тщательно перемешивают и оставляют данную взвесь при температуре 4°С для набухания на время от 2 до 16 часов. Отдельно подготавливают 2% (масс/об) раствор уксусной кислоты, а именно растворяют ледяную уксусную кислоту в дистиллированной воде из расчета от 0,32 до 0,36 моль (19,2-21,6 г) кислоты на 1 литр воды. Взвесь хитозана доводят 2% раствором уксусной кислоты до конечной концентрации от 400 до 600 мкг/мл, что соответствует разведению в два раза. Возможно приготовление раствора хитозана напрямую путем смешивания сухого вещества с 1% раствором уксусной кислоты (9,6-10,8 г/литр), однако при таком подходе смесь содержит большое количество пузырьков, что, в свою очередь, может затруднять дозирование. Отдельно подготавливают 5% раствор гидроксида калия или натрия массо-объемным способом из сухой щелочи и дистиллированной воды. Раствор хитозана можно приготовить заранее и он остается пригодным для применения как минимум в течение 4 суток.Prepare a solution of chitosan, preferably with a molecular weight of at least 200 kDa, at a concentration of 400 to 600 μg/ml. To achieve the best result, the calculated amount of chitosan is placed in half the volume of distilled water (800-1200 µg/ml), mixed thoroughly and this suspension is left at a temperature of 4°C to swell for a period of 2 to 16 hours. Separately, prepare a 2% (wt/vol) solution of acetic acid, namely, dissolve glacial acetic acid in distilled water at the rate of 0.32 to 0.36 mol (19.2-21.6 g) acid per 1 liter of water. The chitosan suspension is adjusted with a 2% acetic acid solution to a final concentration of 400 to 600 μg/ml, which corresponds to a twofold dilution. It is possible to prepare a chitosan solution directly by mixing the dry substance with a 1% solution of acetic acid (9.6-10.8 g/liter), however, with this approach the mixture contains a large number of bubbles, which, in turn, can make dosing difficult. Separately, prepare a 5% solution of potassium or sodium hydroxide by mass-volume method from dry alkali and distilled water. The chitosan solution can be prepared in advance and remains usable for at least 4 days.

Образцы обедняемой сыворотки не требуется предварительно очищать фильтрацией или центрифугированием, т.к. хитозан высокой молекулярной массы активно адсорбирует крупные загрязнители, такие, как остатки кровяных телец.Depleted serum samples do not need to be pre-cleaned by filtration or centrifugation because High molecular weight chitosan actively adsorbs large contaminants, such as blood cell debris.

К образцам сыворотки в асептических условиях добавляют полученный раствор хитозана с молекулярной массой не менее 200 кДа, в концентрации от 400 до 600 мкг/мл в соотношении хитозан:сыворотка равном от 1:6 до 1:8. Использование меньшего количества хитозана делает трудным наблюдение образования осадка, в то время как использование большего количества значительно разбавляет сыворотку, что может быть как желательно, так и нежелательно в зависимости от ее дальнейшего экспериментального применения.The resulting chitosan solution with a molecular weight of at least 200 kDa, at a concentration of 400 to 600 μg/ml in a chitosan:serum ratio of 1:6 to 1:8, is added to the serum samples under aseptic conditions. Using less chitosan makes it difficult to observe precipitate formation, while using more significantly dilutes the serum, which may or may not be desirable depending on its further experimental application.

Смесь тщательно перемешивают и инкубируют от 1 до 3 часов при 4°С, после чего в асептических условиях по каплям добавляют 5% раствор гидроксида калия или натрия до появления опалесценции. Опасеценция чаще всего принимает вид тонких белесых волокон у поверхности раствора. При ее появлении добавление щелочи прекращают и оставляют нейтрализованную смесь для дополнительной инкубации на 30-60 минут. После этого смесь центрифугируют при 12 000 g в течение 20 минут и собирают супернатант, представляющий собой сыворотку, обедненную микровезикулами и содержащимися в них факторами роста. Охлаждение смеси при центрифугировании не обязательно, но может быть желательно, если обедненную сыворотку не планируется использовать сразу после получения.The mixture is thoroughly mixed and incubated for 1 to 3 hours at 4°C, after which a 5% solution of potassium or sodium hydroxide is added dropwise under aseptic conditions until opalescence appears. Opaseescence most often takes the form of thin whitish fibers at the surface of the solution. When it appears, stop adding alkali and leave the neutralized mixture for additional incubation for 30-60 minutes. After this, the mixture is centrifuged at 12,000 g for 20 minutes and the supernatant, which is serum depleted of microvesicles and the growth factors they contain, is collected. Cooling the mixture during centrifugation is not necessary, but may be desirable if the depleted whey is not intended to be used immediately after receipt.

Полученная сыворотка обеднена микровезикулами и содержащимися в них факторами роста, однако содержит повышенное количестве ацетата натрия или калия, поэтому в случае ее добавления в культуральную среду в количестве более 10% может потребоваться предварительная очистка от солей путем диализа через мембрану с пропускной способностью не менее 3,5 кДа.The resulting serum is depleted in microvesicles and the growth factors they contain, but contains an increased amount of sodium or potassium acetate, so if it is added to the culture medium in an amount of more than 10%, preliminary purification from salts may be required by dialysis through a membrane with a throughput of at least 3. 5 kDa.

Хитозан - природный полиаминосахарид, обладающий широким спектром биологических свойств. Хитозан представляет собой нерастворимую в воде деацетилированную форму хитина. Ацетилирование хитозана обеспечивает его растворимость в полярных растворителях. Присутствие аминогрупп создает на поверхности молекулы хитозана участки с частичным положительным зарядом, которые способны электростатически притягивать к себе микровезикулы, имеющие отрицательный заряд. Это позволяет в ходе инкубирования сыворотки с раствором хитозана адсорбировать микровезикулы на растворенных молекулах хитозана. После нейтрализации раствора 0,2 М раствором щелочи хитозан перестает растворяться и выпадает в осадок в виде волокон, вместе с адсорбированными микровезикулами.Chitosan is a natural polyaminosaccharide with a wide range of biological properties. Chitosan is a water-insoluble deacetylated form of chitin. Acetylation of chitosan ensures its solubility in polar solvents. The presence of amino groups creates areas on the surface of the chitosan molecule with a partial positive charge, which are capable of electrostatically attracting microvesicles with a negative charge. This allows microvesicles to be adsorbed on dissolved chitosan molecules during incubation of the serum with a chitosan solution. After neutralizing the solution with a 0.2 M alkali solution, chitosan ceases to dissolve and precipitates in the form of fibers, along with adsorbed microvesicles.

Высокая молекулярная масса хитозана позволяет осадить его из раствора на центрифугах, создающих ускорение до 12 000 g, что намного меньше, чем в установках ультрацентрифугирования (свыше 100 000 g) и позволяет выполнять обеднение сыворотки заявляемым способом без применения ультрацентрифуг.The high molecular weight of chitosan allows it to be precipitated from solution in centrifuges that create accelerations of up to 12,000 g, which is much less than in ultracentrifugation units (over 100,000 g) and makes it possible to deplete whey using the claimed method without the use of ultracentrifuges.

Таким образом, достигается сокращение числа манипуляций с сывороткой и требования к аппаратному оснащению лабораторий. Кроме того, поскольку нейтрализация хитозана и его перевод в нерастворимую форму производится in situ, непосредственно после инкубации хитозана с сывороткой, методику можно адаптировать к хитозану с различной растворимостью, например, полученному из нетрадиционных источников.Thus, a reduction in the number of manipulations with serum and requirements for laboratory hardware is achieved. In addition, since the neutralization of chitosan and its conversion to an insoluble form is carried out in situ, immediately after incubation of chitosan with serum, the technique can be adapted to chitosan with different solubilities, for example, obtained from non-traditional sources.

Пример применения 1Application example 1

Подготавливали 5% (об./об.) эмульсию вазелинового масла в воде с добавлением 0,5% (об./об.) ТВИН-20. Искусственно полученная эмульсия использовалась для того, чтобы количество сухого остатка было значительно выше порога обнаружения. К эмульсии добавляли раствор хитозана в концентрации 600 мкг/мл в соотношении 1:6 и инкубировали в течение 3 часов.A 5% (v/v) emulsion of petroleum jelly in water was prepared with the addition of 0.5% (v/v) TWIN-20. An artificially produced emulsion was used to ensure that the amount of solids was well above the detection limit. A chitosan solution at a concentration of 600 μg/ml was added to the emulsion in a ratio of 1:6 and incubated for 3 hours.

После центрифугирования осадок промывали фосфатно-солевым буфером, добавляли гексан и инкубировали в течение 15 минут для растворения вазелинового масла, адсорбированного на волокнах хитозана. Каплю гексана смешивали на предметном стекле с равным объемом спиртового раствора йода и оставляли до полного высыхания. Поскольку вазелиновое масло не является летучим, после высыхания смеси на стекле остаются микроскопические капли, окрашенные в темный цвет растворенным йодом. На фиг. 1 показаны кристаллы, образовавшиеся после высыхания раствора йода в смеси с гексаном. При этом использовался гексан, полученный после инкубирования с осадком, образовавшимся после адсорбции вазелинового масла из эмульсии. На фиг. 2 показаны кристаллы, образовавшиеся после высыхания раствора йода в смеси с гексаном. При этом использовался гексан, полученный после инкубирования с осадком, образовавшимся после проведения экспериментальных процедур с контрольным образцом дистиллированной воды.After centrifugation, the precipitate was washed with phosphate-buffered saline, hexane was added, and incubated for 15 minutes to dissolve the petroleum jelly adsorbed on the chitosan fibers. A drop of hexane was mixed on a glass slide with an equal volume of an alcohol solution of iodine and left until completely dry. Since Vaseline oil is not volatile, after the mixture dries, microscopic drops remain on the glass, colored dark with dissolved iodine. In fig. Figure 1 shows crystals formed after drying a solution of iodine mixed with hexane. In this case, hexane was used, obtained after incubation with the precipitate formed after the adsorption of vaseline oil from the emulsion. In fig. Figure 2 shows crystals formed after drying a solution of iodine mixed with hexane. In this case, hexane was used, obtained after incubation with the precipitate formed after experimental procedures with a control sample of distilled water.

Отдельно собирали супернатант и оценивали сухой остаток на анализаторе влажности A&D MS70 при 60°С. Поскольку вазелиновое масло не может испаряться при данной температуре, метод позволяет количественно измерить его содержание в эмульсии до и после адсорбции капель вазелинового масла с хитозаном. После высушивания масса аликвоты нативной эмульсии снизилась с 3,140 до 0,170 г (5,41% сухого остатка), в то время как масса эмульсии, обработанной хитозаном, снизилась с 3,070 до 0,122 г (3,97% сухого остатка).The supernatant was collected separately and the dry residue was assessed on an A&D MS70 moisture analyzer at 60°C. Since petrolatum oil cannot evaporate at a given temperature, the method makes it possible to quantitatively measure its content in the emulsion before and after the adsorption of petrolatum oil droplets with chitosan. After drying, the weight of the native emulsion aliquot decreased from 3.140 to 0.170 g (5.41% solids), while the weight of the chitosan-treated emulsion decreased from 3.070 to 0.122 g (3.97% solids).

Полученные данные качественно и количественно свидетельствуют, что заявляемый способ позволяет адсорбировать жирорастворимые фракции гетерофазных смесей. Неполная адсорбция связана с отсутствием электростатического взаимодействия между молекулами хитозана и соединений в составе вазелинового масла.The data obtained qualitatively and quantitatively indicate that the proposed method allows the adsorption of fat-soluble fractions of heterophase mixtures. Incomplete adsorption is associated with the lack of electrostatic interaction between the molecules of chitosan and compounds in the composition of petroleum jelly.

Пример применения 2Application example 2

Выделение микровезикул из сыворотки проводили с образцами FBS (эмбриональная телячья сыворотка). К сыворотке добавляли раствор хитозана в концентрации 500 мкг/мл в соотношении 1:8 и инкубировали в течение 1,5 часов. После центрифугирования супернатант сливали, осадок хитозана промывали фосфатно-солевым буфером и гидролизовали избытком 1М раствора соляной кислоты при 80°С в течение 1 часа. Гидролизат охлаждали до комнатной температуры и наблюдали образование на поверхности жирных пятен свободных жирных кислот, что является качественным свидетельством того, что осадок содержал адсорбированные микровезикулы, в состав которых входят мембранные фосфолипиды, гидролизуемые до жирных кислот, глицерина и фосфат-ионов.Isolation of microvesicles from serum was performed with FBS (fetal bovine serum) samples. A chitosan solution at a concentration of 500 μg/ml was added to the serum in a ratio of 1:8 and incubated for 1.5 hours. After centrifugation, the supernatant was discarded, the chitosan precipitate was washed with phosphate-buffered saline and hydrolyzed with an excess of 1 M hydrochloric acid solution at 80°C for 1 hour. The hydrolyzate was cooled to room temperature and the formation of free fatty acid spots on the surface of the fatty acids was observed, which is qualitative evidence that the sediment contained adsorbed microvesicles, which included membrane phospholipids, hydrolyzed to fatty acids, glycerol and phosphate ions.

Claims (1)

Способ получения культуральных сывороток, обедненных микровезикулами и везикулярными факторами роста, отличающийся тем, что обеднение производится путем связывания микровезикул раствором хитозана с молекулярной массой не менее 200 кДа, в 1% (масс./об.) растворе уксусной кислоты с последующей нейтрализацией, центрифугированием при не более чем 12 000 g и сбором супернатанта.A method for obtaining culture sera depleted of microvesicles and vesicular growth factors, characterized in that depletion is carried out by binding microvesicles with a solution of chitosan with a molecular weight of at least 200 kDa, in a 1% (wt./vol.) solution of acetic acid, followed by neutralization, centrifugation at no more than 12,000 g and collection of the supernatant.
RU2023101769A 2023-01-25 Method of producing purified cultured blood serum depleted in growth factors RU2803918C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2803918C1 true RU2803918C1 (en) 2023-09-21

Family

ID=

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2651521C1 (en) * 2017-06-27 2018-04-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Method of microvesicules insulation from blood
CN108546671A (en) * 2018-04-17 2018-09-18 马英淙 A kind of separation method of cells in biological samples microcapsule bubble
RU2748234C2 (en) * 2016-12-23 2021-05-21 Эксофарм Лтд Methods and compositions for purification or isolation of microvesicles and exosomes
US20210245074A1 (en) * 2018-06-18 2021-08-12 Exopharm Limited Methods And Compositions For Purification Or Isolation Of Microvesicles And Exosomes

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2748234C2 (en) * 2016-12-23 2021-05-21 Эксофарм Лтд Methods and compositions for purification or isolation of microvesicles and exosomes
RU2651521C1 (en) * 2017-06-27 2018-04-19 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Ставропольский государственный аграрный университет" Method of microvesicules insulation from blood
CN108546671A (en) * 2018-04-17 2018-09-18 马英淙 A kind of separation method of cells in biological samples microcapsule bubble
US20210245074A1 (en) * 2018-06-18 2021-08-12 Exopharm Limited Methods And Compositions For Purification Or Isolation Of Microvesicles And Exosomes

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
KUMAR A, et. al. The polysaccharide chitosan facilitates the isolation of small extracellular vesicles from multiple biofluids. J Extracell Vesicles. 2021 Sep;10(11):e12138. doi: 10.1002/jev2.12138. CASTELLANO J.J. et. al. LncRNA Quantification from Extracellular Vesicles Isolated from Blood Plasma or Conditioned Media. Methods Mol Biol. 2021;2348:285-304. doi: 10.1007/978-1-0716-1581-2_20. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Bosmann et al. Cellular membranes: the isolation and characterization of the plasma and smooth membranes of HeLa cells
DE60009912T2 (en) METHOD FOR THE RNASE AND ORGANIC SOLVENT-FREE CLEANING OF PLASMID DNA BY TANGENTIAL FLOW FILTRATION
CN114591905B (en) Method for preparing apoptotic vesicles from human erythrocytes and application of apoptotic vesicles
WO2011034115A1 (en) Dissociation method and dissociation agent for avidin and biotin
CN104370997B (en) Remove kit, the preparation method of method and its biological products of bacterial endotoxin in biological products
US20210079377A1 (en) Method of Isolating Exosomes Using Encapsulation And Aqueous Micellar System
US11911713B2 (en) Exosome isolation method by two phase fluid system
CN110540961A (en) annexin V-FITC exosome capture affinity magnetic bead, preparation method thereof and method for extracting exosome by using same
CN112501112A (en) Separation and enrichment method for rapidly extracting tissue extracellular vesicles
EP1274745B1 (en) Magnetic, silanised polyvinylalcohol-basedcarrier materials
JPH0641479B2 (en) Nucleic acid or endotoxin removal agent and removal method
Schultz et al. Enrichment of 5′-nucleotidase in membrane fragments isolated from acathamoeba sp.
JPH0395201A (en) Method for removing bacterial endotoxin from gram-negative polysaccharide
RU2803918C1 (en) Method of producing purified cultured blood serum depleted in growth factors
RU2750928C1 (en) Method for isolating exosomes from conditioned cell culture medium
NL2034093B1 (en) Method for separating exosomes from apostichopus japonicus body fluid sample
Kinsey Purification and properties of the egg plasma membrane
KR102148298B1 (en) Method for preparing nano particle-free cell culture media
Tilden et al. Purification of the amylase of Bacillus macerans
JP6853983B2 (en) Method for preparing membrane vesicles suitable for biophysical analysis
Song et al. Solubilization of 5′-nucleotidase from human liver and reassociation of its activity into membranous vesicles
CN114657125B (en) Method for separating single nucleus cell of shark, dilution of shark and use thereof
CN117095897A (en) Magnetic bead, preparation method thereof and application thereof in extracellular vesicle extraction
CN117095895A (en) Magnetic bead, preparation method thereof and application thereof in extracellular vesicle extraction
CN117095896A (en) Magnetic bead, preparation method thereof and application thereof in extracellular vesicle extraction