細胞外小胞の研究を始めるには

細胞外小胞（EVs）は、真核生物、真正細菌、古細菌の3つの生物分類ドメインの生物がもつすべての細胞から産生され、細胞間のコミュニケーションやシグナル伝達に不可欠な役割を果たしています(1)。

そのため、EVの生成は、合成培地で培養した細胞を用いることで簡便に行うことができます。マイクロプレート、バッフルフラスコ、バイオリアクターなど、様々な培養容器を用いて、接着培養と浮遊培養の両方を、EVの生成に使用できます(2-4)。

一般的に、ほとんどの培養細胞株は、全ての条件下で構成的にEVを産生します (1)。 ただし、EVの品質と収量は、様々な要因に影響を受ける可能性があります。

  • EVの集団は細胞株ごとに大きく異なることが分かっています(1, 4-11)。 サイズの分布や分子量が異なるだけでなく、発現するEVの相対的な濃度も細胞株に依存します(12, 13)。
EV Image from BioLector PPT
  • 細胞株の選択とEVの分離プロセスの効率化は重要ですが、EVの収量は、標準的な振とうフラスコの細胞容量によって制限されます(12)。そのため、EVの収量を向上させるために、連続、半連続、三次元などの新しい培養方法が検討されています。
  • EVの生成に使用する細胞には、通常、標準血清（ウシ胎児血清など）を使用しません。代わりに、これらの培養物は無血清環境で培養されるか、超遠心分離によって使用前に血清を清澄化します。これは、細胞の増殖と完全性を確保しつつ、血清中に含まれる汚染物質であるEVの存在を低減または排除するために行います(14)。
  • 標準的な血清を使用することもできますが、EVを分離する前に培地から血清を除去する必要があり、このプロセスが細胞にストレスを与え、結果的に得られるEVの完全性に影響を与えます。

EVは、血液、尿、羊水、唾液など、ほぼ全てのヒトの体液から非侵襲的に分離することもできます。

 

References

  1. Van Niel G, D'Angelo G, Raposo G. Shedding light on the cell biology of extracellular vesicles. Nat Rev Mol Cell Biol. 2018;19(4):213-28.
  2. Lobb RJ, Becker M, Wen SW, Wong CS, Wiegmans AP, Leimgruber A, et al. Optimized exosome isolation protocol for cell culture supernatant and human plasma. J Extracell Vesicles. 2015;4:27031.
  3. Xu R, Greening DW, Zhu HJ, Takahashi N, Simpson RJ. Extracellular vesicle isolation and characterization: toward clinical application. J Clin Invest. 2016;126(4):1152-62.
  4. Raposo G, Stoorvogel W. Extracellular vesicles: exosomes, microvesicles, and friends. J Cell Biol. 2013;200(4):373-83.
  5. Bruno S, Porta S, Bussolati B. Extracellular vesicles in renal tissue damage and regeneration. Eur J Pharmacol. 2016;790:83-91.
  6. Forsberg MH, Kink JA, Hematti P, Capitini CM. Mesenchymal Stromal Cells and Exosomes: Progress and Challenges. Front Cell Dev Biol. 2020;8:665.
  7. Gimona M, Pachler K, Laner-Plamberger S, Schallmoser K, Rohde E. Manufacturing of Human Extracellular Vesicle-Based Therapeutics for Clinical Use. Int J Mol Sci. 2017;18(6).
  8. Andaloussi SEL, Mager I, Breakefield XO, Wood MJ. Extracellular vesicles: biology and emerging therapeutic opportunities. Nat Rev Drug Discov. 2013;12(5):347-57.
  9. Thery C, Zitvogel L, Amigorena S. Exosomes: composition, biogenesis and function. Nat Rev Immunol. 2002;2(8):569-79.
  10. Zhang X, Yuan X, Shi H, Wu L, Qian H, Xu W. Exosomes in cancer: small particle, big player. J Hematol Oncol. 2015;8:83.
  11. Zhang ZG, Chopp M. Exosomes in stroke pathogenesis and therapy. J Clin Invest. 2016;126(4):1190-7.
  12. Salem I, Naranjo NM, Singh A, DeRita R, Krishn SR, Sirman LS, et al. Methods for extracellular vesicle isolation from cancer cells. Cancer Drug Resist. 2020;3:371-84.
  13. San Lucas FA, Allenson K, Bernard V, Castillo J, Kim DU, Ellis K, et al. Minimally invasive genomic and transcriptomic profiling of visceral cancers by next-generation sequencing of circulating exosomes. Ann Oncol. 2016;27(4):635-41.
  14. De la Torre Gomez C, Goreham RV, Bech Serra JJ, Nann T, Kussmann M. "Exosomics"-A Review of Biophysics, Biology and Biochemistry of Exosomes With a Focus on Human Breast Milk. Front Genet. 2018;9:92.

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