Met EV Fingerprinting labelen onderzoekers EV’s op fluorescente wijze en detecteren ze met flowcytometrie. Dimensionale reductie en clustering van 20 fluorescerende kenmerken levert afzonderlijke EV-populaties op die kwantitatief kunnen worden geanalyseerd over groepen of omstandigheden, waardoor de karakterisering van populatieveranderingen, zoals relatieve grootte, lipidesamenstelling, vrachtexpressie en overvloed, mogelijk wordt. Credit: ACS Nano (2024). DOI: 10.1021/acsnano.3c11561
Biopsieën zijn klinische hulpmiddelen die vaak worden gebruikt om verschillende ziekten te diagnosticeren of om weefsel te controleren op abnormale groei of zelfs afstoting van een transplantaat. Tijdens biopsieën worden weefselmonsters uit het lichaam verwijderd zodat ze nauwkeuriger kunnen worden onderzocht, maar afhankelijk van het type weefsel dat nodig is, kan de procedure nogal invasief zijn.
Onderzoekers van de School of Medicine Basic Sciences hebben onlangs een analytisch instrument ontwikkeld waarmee ‘vloeibare biopsieën’ gebruikt kunnen worden als vervanging voor traditionele biopsieën bij bepaalde patiënten of ziekten.
Het artikel “Multiparametrische Single-Vesicle Flow Cytometry Resolves Extracellular Vesicle Heterogenity and Reveals Selective Regulation of Biogenesis and Cargo Distribution” werd gepubliceerd in gepubliceerd in ACS Nano vanaf april 2024.
De tool, genaamd EV Fingerprinting, was het hoogtepunt van het proefschrift van Ariana von Lersner, een voormalige doctoraalstudente en huidige postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Alissa Weaver, Cornelius Vanderbilt hoogleraar cel- en ontwikkelingsbiologie.
De letter “EV” in EV Fingerprinting staat voor extracellulaire blaasjes. Dit zijn membraangebonden deeltjes die biologisch actieve lading bevatten en die bijdragen aan de cel-celcommunicatie bij gezondheid en ziekte.
Hoewel EV’s al sinds de jaren 80 worden waargenomen, zijn hun oorsprong en doel niet duidelijk gedefinieerd. De laatste twee decennia is het onderzoek naar EV’s enorm toegenomen en is nu gebleken dat EV’s een rol spelen in endocriene processen, immuunreacties en zelfs kankerprogressie bij verschillende soorten, waaronder mensen.
De term “EV” omvat blaasjes van verschillende groottes en ladingen, die elk waarschijnlijk zijn afgestemd op verschillende functies. Veranderingen in de heterogeniteit van EV’s in een organisme kunnen veranderingen in de biologische toestand weerspiegelen, bijvoorbeeld een kankertoestand versus een normale, niet-ziektetoestand, die kunnen dienen als een klinisch informatieve biomarker.
“Met vingerafdrukken kun je EV’s karakteriseren met minimale monstervoorbereiding en met een hoge doorvoersnelheid. Ook kun je de soorten blaasjes in het monster beter classificeren”, aldus von Lersner.
Bij deze techniek worden EV’s geïsoleerd van de rest van de cellulaire inhoud van een monster. Vervolgens worden ze gelabeld met een fluorescerende lipofiele kleurstof die zich in de lipidedubbellaag van de EV’s nestelt. Vervolgens worden ze door een flowcytometer gehaald. Dit is een instrument dat een laser op een monster richt en informatie verzamelt over de manier waarop het licht wordt gebroken of uitgezonden.
De verzamelde informatie wordt samengevoegd tot een ‘vingerafdruk’ die kan worden gebruikt om kwantitatieve analyses uit te voeren van verschillende EV-populaties en te bepalen hoe deze worden veranderd door experimentele manipulatie, moleculaire verstoring of ziektetoestand.
EV-vingerafdrukken vormen een ongekende vooruitgang in de karakterisering van EV’s, omdat hiermee de samenstelling van de lipidedubbellaag van de EV’s in een monster kan worden geanalyseerd en het monster kan worden opgesplitst in afzonderlijke EV-populaties. Dit was met eerdere bulkanalysemethoden niet mogelijk.
Het gebruiken van de samenstelling van de lipidedubbellaagjes om EV-populaties te scheiden is een nieuwe aanpak die gebruikmaakt van een EV-kenmerk dat voorheen over het hoofd werd gezien door het vakgebied.
Het werk werd voltooid dankzij de bijdragen van medewerkers van Vanderbilt van de afdelingen cel- en ontwikkelingsbiologie, chemische en biomoleculaire technologie, en pathologie, microbiologie en immunologie en het Center for EV Research, en externe medewerkers van het Cedars-Sinai Medical Center en Genentech.
Het Center for EV Research, opgericht in 2021, staat onder leiding van Weaver en biedt gedeelde instrumentatie en training voor EV-werkzaamheden, stimuleert de discussie en samenwerking tussen afdelingen door middel van maandelijkse seminars en jaarlijkse retraites en biedt leden financiële middelen om EV-gerelateerd werk uit te voeren of te delen op conferenties.
“EV-vingerafdrukken bevorderen de ontwikkeling van vloeibare biopsieën, waarbij de EV’s kunnen worden gebruikt als biomarkers voor ziekten zoals kanker of neurologische aandoeningen”, aldus von Lersner.
Als u ooit een biopsie nodig hebt en u kunt de traditionele biopsie overslaan en in plaats daarvan gewoon bloed afnemen, dan hebt u deze onderzoekers waarschijnlijk te danken.
Meer informatie:
Ariana K. von Lersner et al, Multiparametrische enkelvoudige-vesikel flowcytometrie lost extracellulaire vesikelheterogeniteit op en onthult selectieve regulatie van biogenese en vrachtverdeling, ACS Nano (2024). DOI: 10.1021/acsnano.3c11561
Aangeboden door Vanderbilt University School of Medicine Basic Sciences
