COMPARISON OF METHODS FOR ASSESSING THE CONCENTRATION OF EXTRACELLULAR VESICLES ISOLATED FROM DIFFERENT BIOLOGICAL FLUIDS

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Тек жазылушылар үшін

Аннотация

Accurate quantification of extracellular vesicles (EVs) remains a significant challenge in biomedical research. Although various analytical methods have been developed, their reliability is often limited by the presence of non-vesicular nanoparticles and biological contaminants, particularly in biological fluids. Moreover, for some sources of EVs, such as uterine aspirates and gastric juice, quantitative evaluation has been scarcely addressed. The aim of the study is to perform a comparative analysis of three EV quantification methods: total protein content measurement, nanoparticle tracking analysis (NTA), and esterase activity assessment using the commercial FluoroCet exosome quantitation kit in EVs isolated from various biological fluids: blood plasma, ascitic fluid, uterine aspirates, gastric juice, and conditioned medium of ovarian and non-small cell lung cancer cell lines. For EV samples derived from conditioned medium, all three methods demonstrated strong correlation, supporting their validity for in vitro EV quantification in highly purified samples. In contrast, plasma, ascitic fluid, and uterine aspirates exhibited discrepancies between methods, likely attributable to the presence of non-vesicular nanoparticles. Notably, EVs from gastric juice demonstrated a strong correlation between protein content and esterase activity, indicating a prevalence of vesicle-associated proteins and a potentially unique EV composition in this fluid. The findings underscore the necessity for a multifactorial approach to EV quantification, taking into account factors such as sample origin and limitations inherent to the specific method employed. These results may serve as a basis for the development of standardized protocols for EV quantification, which is particularly relevant for clinical sample analysis.

Авторлар туралы

G. Skryabin

Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Moscow, Russia

A. Enikeev

Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Moscow, Russia

A. Beliaeva

Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Moscow, Russia

K. Zhordania

Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Moscow, Russia

S. Galetsky

Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Moscow, Russia

D. Bagrov

Blokhin National Medical Research Center of Oncology; Faculty of Biology, Lomonosov Moscow State University

Moscow, Russia; Moscow, Russia

O. Imaraliev

Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Moscow, Russia

I. Karasev

Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Moscow, Russia

E. Tchevkina

Blokhin National Medical Research Center of Oncology

Email: tchevkina@mail.ru
Moscow, Russia

Әдебиет тізімі

  1. Kalluri, R., and LeBleu, V. S. (2020) The biology, function, and biomedical applications of exosomes, Science, 367, eaau6977, https://doi.org/10.1126/science.aau6977.
  2. Hu, C., Jiang, W., Lv, M., Fan, S., Lu, Y., Wu, Q., and Pi, J. (2022) Potentiality of exosomal proteins as novel cancer biomarkers for liquid biopsy, Front. Immunol., 13, 792046, https://doi.org/10.3389/fimmu.2022.792046.
  3. Han, Q.-F., Li, W.-J., Hu, K.-S., Gao, J., Zhai, W.-L., Yang, J.-H., and Zhang, S.-J. (2022) Exosome biogenesis: machinery, regulation, and therapeutic implications in cancer, Mol. Cancer, 21, 207, https://doi.org/10.1186/s12943-022-01671-0.
  4. Welsh, J. A., Goberdhan, D. C. I., O'Driscoll, L., Buzas, E. I., Blenkiron, C., Bussolati, B., Cai, H., Di Vizio, D., Driedonks, T. A. P., and Erdbrugger, U. (2024) Minimal information for studies of extracellular vesicles (MISEY2023): from basic to advanced approaches, J. Extracell. Vesicle, 13, e12404, https://doi.org/10.1002/jev2.12404.
  5. Vogel, R., Coumans, F. A. W., Maltesen, R.G., Böing, A. N., Bonnington, K. E., Broekman, M.L., Broom, M. F., Buzas, E. I., Christiansen, G., Haiji, N., Kristensen, S. R., Kuehn, M. J., Lund, S. M., Maas, S. L., Nieuwland, R., Ostelkoetxea, X., Schnoor, R., Scicluna, B. J., Shambrook, M., de Vrij, J., and Pedersen, S. (2016) A standardized method to determine the concentration of extracellular vesicles using tunable resistive pulse sensing, J. Extracell. Vesicles, 5, 31242, https://doi.org/10.3402/jev.v5.31242.
  6. Hartjes, T. A., Mytnyk, S., Jenster, G. W., van Steijn, V., and van Royen, M. E. (2019) Extracellular vesicle quantification and characterization: common methods and emerging approaches, Bioengineering, 6, 7, https://doi.org/10.3390/bioengineering6010007.
  7. Jeppesen, D. K., Zhang, Q., Franklin, J. L., and Coffey, R. J. (2023) Extracellular vesicles and nanoparticles: emerging complexities, Trends Cell Biol., 33, 667-681, https://doi.org/10.1016/j.tcb.2023.01.002.
  8. Willms, E., Cabafias, C., Mäger, I., Wood, M. J., and Vader, P. (2018) Extracellular vesicle heterogeneity: subpopulations, isolation techniques, and diverse functions in cancer progression, Front. Immunol., 9, 738, https://doi.org/10.3389/fimmu.2018.00738.
  9. Brennan, K., Martin, K., FitzGerald, S. P., O'Sullivan, J., Wu, Y., Blanco, A., Richardson, C., and Mc Gee, M. M. (2020) A comparison of methods for the isolation and separation of extracellular vesicles from protein and lipid particles in human serum, Sci. Rep., 10, 1039, https://doi.org/10.1038/s41598-020-57497-7.
  10. Xu, R., Rai, A., Chen, M., Suwakulsiri, W., Greening, D. W., and Simpson, R. J. (2018) Extracellular vesicles in cancer – implications for future improvements in cancer care, Nat. Rev. Clin. Oncol., 15, 617-638, https://doi.org/10.1038/s41571-018-0036-9.
  11. Comfort, N., Cai, K., Bloomquist, T. R., Strait, M. D., Ferrante, A. W. Jr, and Baccarelli, A.A. (2021) Nanoparticle tracking analysis for the quantification and size determination of extracellular vesicles, J. Vis. Exp., 169, e62447, https://doi.org/10.3791/62447.
  12. Maas, S. L. N., Breakefield, X. O., and Weaver, A. M. (2017) Extracellular vesicles: unique intercellular delivery vehicles, Trends Cell Biol., 3, 172-188, https://doi.org/10.1016/j.tcb.2016.11.003.
  13. Tian, Y., Ma, L., Gong, M., Su, G., Zhu, S., Zhang, W., Wang, S., Li, Z., Chen, C., Li, L., Wu, L., and Yan, X. (2018) Protein profiling and sizing of extracellular vesicles from colorectal cancer patients via flow cytometry, ACS Nano, 12, 671-680, https://doi.org/10.1021/acsnano.7b07782.
  14. Skryabin, G. O., Beliaeva, A. A., Enikeev, A. D., Bagrov, D. V., Keremet, A. M., Komelkov, A. V., Elkin, D. S., Sylantieva, D. M., and Tchevkina, E. M. (2024) Analysis of miRNAs miR-125a-Sp, -27a-Sp, -193a-Sp, -135b-Sp, -451a, -495-Sp and -136-Sp in parental ovarian cancer cells and secreted extracellular vesicles, Adv. Mol. Oncol., 11, 113-123, https://doi.org/10.17650/2313-805X-2024-11-1-113-123.
  15. Skryabin, G. O., Komelkov, A. V., Zhordania, K. I., Bagrov, D. V., Enikeev, A. D., Galetsky, S.A., Beliaeva, A. A., Kopnin, P. B., Moiseenko, A. V., Senkovenko, A. M., and Tchevkina E. M. (2024) Integrated miRNA profiling of extracellular vesicles from uterine aspirates, malignant ascites and primary-cultured ascites cells for ovarian cancer screening, Pharmaceautics, 16, 902, https://doi.org/10.3390/pharmaceutics16070902.
  16. Skryabin, G. O., Vinokurova, S. V., Galetsky, S. A., Elkin, D. S., Senkovenko, A. M., Denisova, D. A., Komelkov, A. V., Stillid, I. S., Peregorodiev, I. N., Malikhova, O. A., Imaraliev, O. T., Enikeev, A. D., and Tchevkina, E. M. (2022) Isolation and characterization of extracellular vesicles from gastric juice, Cancers (Basel), 14, 3314, https://doi.org/10.3390/cancers14143314.
  17. Thery, C., Amigorena, S., Raposo, G., and Clayton, A. (2006) Isolation and characterization of exosomes from cell culture supernatants and biological fluids, Curr. Protoc. Cell Biol., 30, 3.22.1-3.22.29, https://doi.org/10.1002/0471143030.cb0322830.
  18. Skryabin, G. O., Komelkov, A. V., Galetsky, S. A., Bagrov, D. V., Evtushenko, E. G., Nikishin, I. I., Zhordania, K. I., Savelyeva, E. E., Akselrod, M. E., Paianidi, I. G., and Tchevkina E. M. (2021) Stomatin is highly expressed in exosomes of different origin and is a promising candidate as an exosomal marker, J. Cell Biochem., 122, 100-115, https://doi.org/10.1002/jcb.29834.
  19. Beauregard, G., and Roufogalis, B. D. (1979) Characterization of lipid-protein interactions in acetylcholinesterase lipoprotein extracted from bovine erythrocytes, Biochem. J., 179, 109-117, https://doi.org/10.1042/bj1790109.
  20. Escudero-Cernuda, S., Eiro, N., Fraile, M., Vizoso, F. J., Fernández-Colomer, B., and Fernández-Sánchez, M. L. (2025) Limitations and challenges in the characterization of extracellular vesicles from stem cells and serum, Mikrochim. Acta, 192, 311, https://doi.org/10.1007/s00604-025-07147-4.
  21. Tkach, M., and Thery, C. (2016) Communication by extracellular vesicles: where we are and where we need to go, Cell, 164, 1226-1232, https://doi.org/10.1016/j.cell.2016.01.043.
  22. Liao, Z., Jaular, L. M., Soueidi, E., Jouve, M., Muth, D. C., Schøyen, T. H., Seale, T., Haughey, N. J., Ostrowski, M., Thery, C., and Witwer, K. W. (2019) Acetylcholinesterase is not a generic marker of extracellular vesicles, J. Extracell. Vesicles, 8, 1628592, https://doi.org/10.1080/20013078.2019.1628592.
  23. Grigor'eva, A. E., Dyrkheeva, N. S., Bryzgunova, O. E., Tamkovich, S. N., Chelobanov, B. P., and Ryabchikova, E. I. (2017) Contamination of exosome preparations, isolated from biological fluids, Biomed. Khim., 63, 91-96, https://doi.org/10.18097/PBMC20176301991.
  24. Skryabin, G., Enikeev, A., Beliaeva, A., Galetsky, S., Bagrov, D., Moiseenko, A., Vnukova, A., Imaraliev, O., Karasev, I., and Tchevkina, E. (2025) Distinctive features of extracellular vesicles present in the gastric juice of patients with gastric cancer and healthy subjects, Int. J. Mol. Sci., 26, 5857, https://doi.org/10.3390/ijms26125857.
  25. Webber, J., and Clayton, A. (2013) How pure are your vesicles? J. Extracell. Vesicles, 2, 19861, https://doi.org/10.3402/jew.v20i.19861.
  26. Nelson, B. C., Maragh, S., Ghiran, I. C., Jones, J. C., DeRose, P. C., Elsheikh, E., Vreeland, W. N., and Wang, L. (2020) Measurement and standardization challenges for extracellular vesicle therapeutic delivery vectors, Nanomedicine (Lond), 15, 2149-2170, https://doi.org/10.2217/nnm-2020-0206.
  27. Erdbrügger, U., and Lannigan, J. (2016) Analytical challenges of extracellular vesicle detection: a comparison of different techniques, Cytometry A, 89, 123-134, https://doi.org/10.1002/cyto.a.22795.
  28. Zhou, E., Li, Y., Wu, F., Guo, M., Xu, J., Wang, S., et al. (2021) Circulating extracellular vesicles are effective biomarkers for predicting response to cancer therapy, eBioMedicine, 67, 103365, https://doi.org/10.1016/j.ebiom.2021.103365.
  29. Pink, R.C., Beaman, E.-M., Samuel, P., Brooks, S.A., and Carter, D.R.F. (2022) Utilising extracellular vesicles for early cancer diagnostics: benefits, challenges and recommendations for the future, Br. J. Cancer, 126, 323-330, https://doi.org/10.1038/s41416-021-01668-4.
  30. Stevic, I., Buescher, G., and Ricklefs, F. L. (2020) Monitoring therapy efficiency in cancer through extracellular vesicles, Cells, 9, 130, https://doi.org/10.3390/cells9010130.

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
2. Асцитическая жидкость_1
Жүктеу (54KB)
3. Асцитическая жидкость_2
Жүктеу (57KB)
4. Асцитическая жидкость_3
Жүктеу (55KB)
5. Асцитическая жидкость_4
Жүктеу (56KB)
6. Асцитическая жидкость_5
Жүктеу (55KB)
7. Асцитическая жидкость_7
Жүктеу (58KB)
8. Асцитическая жидкость_8
Жүктеу (56KB)
9. Асцитическая жидкость_9
Жүктеу (49KB)
10. Асцитическая жидкость_10
Жүктеу (57KB)
11. Желудочный сок_1
Жүктеу (49KB)
12. Желудочный сок_2
Жүктеу (47KB)
13. Желудочный сок_3
Жүктеу (49KB)
14. Желудочный сок_4
Жүктеу (50KB)
15. Желудочный сок_5
Жүктеу (51KB)
16. Желудочный сок_6
Жүктеу (50KB)
17. Желудочный сок_7
Жүктеу (49KB)
18. Желудочный сок_8
Жүктеу (49KB)
19. Желудочный сок_9
Жүктеу (50KB)
20. Желудочный сок_10
Жүктеу (29KB)
21. Желудочный сок_11
Жүктеу (47KB)
22. Желудочный сок_12
Жүктеу (51KB)
23. Желудочный сок_13
Жүктеу (29KB)
24. Желудочный сок_14
Жүктеу (49KB)
25. Желудочный сок_15
Жүктеу (48KB)
26. Желудочный сок_16
Жүктеу (50KB)
27. Желудочный сок_17
Жүктеу (49KB)
28. Желудочный сок_18
Жүктеу (49KB)
29. Кондиционированная среда_1
Жүктеу (51KB)
30. Кондиционированная среда_2
Жүктеу (52KB)
31. Кондиционированная среда_3
Жүктеу (49KB)
32. Кондиционированная среда_4
Жүктеу (49KB)
33. Кондиционированная среда_5
Жүктеу (48KB)
34. Кондиционированная среда_6
Жүктеу (49KB)
35. Кондиционированная среда_7
Жүктеу (52KB)
36. Кондиционированная среда_8
Жүктеу (48KB)
37. Кондиционированная среда_9
Жүктеу (49KB)
38. Кондиционированная среда_10
Жүктеу (48KB)
39. Кондиционированная среда_11
Жүктеу (49KB)
40. Кондиционированная среда_12
Жүктеу (48KB)
41. Кондиционированная среда_13
Жүктеу (48KB)
42. Маточные аспираты_1
Жүктеу (27KB)
43. Маточные аспираты_2
Жүктеу (29KB)
44. Маточные аспираты_3
Жүктеу (29KB)
45. Маточные аспираты_4
Жүктеу (27KB)
46. Маточные аспираты_5
Жүктеу (25KB)
47. Маточные аспираты_6
Жүктеу (47KB)
48. Маточные аспираты_7
Жүктеу (47KB)
49. Маточные аспираты_8
Жүктеу (48KB)
50. Маточные аспираты_9
Жүктеу (49KB)
51. Маточные аспираты_10
Жүктеу (47KB)
52. Маточные аспираты_11
Жүктеу (48KB)
53. Маточные аспираты_12
Жүктеу (48KB)
54. Маточные аспираты_13
Жүктеу (29KB)
55. Маточные аспираты
Жүктеу (47KB)
56. Плазма_1
Жүктеу (52KB)
57. Плазма_2
Жүктеу (49KB)
58. Плазма_3
Жүктеу (50KB)
59. Плазма_4
Жүктеу (50KB)
60. Плазма_5
Жүктеу (48KB)
61. Плазма_6
Жүктеу (50KB)
62. Плазма_7
Жүктеу (51KB)
63. Плазма_8
Жүктеу (52KB)
64. Плазма_9
Жүктеу (51KB)
65. Плазма_10
Жүктеу (57KB)
66. Плазма_11
Жүктеу (50KB)
67. Плазма_12
Жүктеу (58KB)

© Russian Academy of Sciences, 2025

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».