Прямая визуализация внеклеточных везикул на мембране мезенхимных стволовых/стромальных клеток человека методом криоэлектронной микроскопии

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Доступ платный или только для подписчиков

Аннотация

Внеклеточные везикулы (ВВ) играют важную роль в межклеточной коммуникации и влияют на множество физиологических и патологических процессов. Мембранно-ассоциированные внеклеточные везикулы (МАВ) представляют собой особый малоизученный класс внеклеточных везикул. В данной работе продемонстрировано использование метода крио-электронной микроскопии (крио-ЭМ) для изучения МАВ, секретируемых мезенхимными стволовыми/стромальными клетками человека (МСК). С помощью крио-ЭМ удалось обнаружить везикулы с диаметром от 50 до 750 нм, расположенные вблизи поверхности клеток. Полученные результаты помогут в дальнейшем изучении физиологической роли МАВ и установлении их связи с клеточными мембранами.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. В. Моисеенко

Биологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: sokolova@mail.bio.msu.ru
ORCID iD: 0000-0003-1112-2356

науч. сотр.

Россия, Москва

Н. А. Басалова

Медицинский научно-образовательный институт МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: sokolova@mail.bio.msu.ru
ORCID iD: 0000-0002-2597-8879

к.б.н., мл. науч. сотр.

Россия, Москва

Д. В. Багров

Биологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: sokolova@mail.bio.msu.ru
ORCID iD: 0000-0002-6355-7282

к.ф.-м.н., вед. науч. сотр.

Россия, Москва

Т. С. Трифонова

Биологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: sokolova@mail.bio.msu.ru
ORCID iD: 0000-0003-2042-5244

лаборант-исследователь

Россия, Москва

М. А. Виговский

Медицинский научно-образовательный институт МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: sokolova@mail.bio.msu.ru
ORCID iD: 0000-0003-2103-8158

лаборант-исследователь

Россия, Москва

У. Д. Дьячкова

Медицинский научно-образовательный институт МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: sokolova@mail.bio.msu.ru
ORCID iD: 0000-0002-6119-8976

лаборант-исследователь

Россия, Москва

О. А. Григорьева

Медицинский научно-образовательный институт МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: sokolova@mail.bio.msu.ru
ORCID iD: 0000-0003-2954-2420

к.б.н.

Россия, Москва

Е. С. Новоселецкая

Медицинский научно-образовательный институт МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: sokolova@mail.bio.msu.ru
ORCID iD: 0000-0002-0922-9157

к.б.н.

Россия, Москва

А. Ю. Ефименко

Медицинский научно-образовательный институт МГУ имени М.В. Ломоносова

Email: sokolova@mail.bio.msu.ru
ORCID iD: 0000-0002-0696-1369

д.м.н., зав. лаб.

Россия, Москва

О. С. Соколова

Биологический факультет МГУ имени М.В. Ломоносова

Автор, ответственный за переписку.
Email: sokolova@mail.bio.msu.ru
ORCID iD: 0000-0003-4678-232X

д.б.н., проф.

Россия, Москва

Список литературы

  1. Басалова Н.А., Джауари С.С., Юршев Ю.А., Примак А.Л., Ефименко А.Ю., Ткачук В.А., et al. State-of-the-art: применение внеклеточных везикул и препаратов на их основе для нейропротекции. Нейрохимия. 2023. Т. 40. No 4. С. 367–80.
  2. Williams T., Salmanian G., Burns M., Maldonado V., Smith E., Porter R.M., et al. Versatility of mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles in tissue repair and regenerative applications International Society for Cellular Therapy. Biochimie [Internet]. 2023. Vol. 207. PP. 33–48. https://doi.org/10.1016/j.biochi.2022.11.011
  3. Wang J., Xia J., Huang R., Hu Y., Fan J., Shu Q., et al. Mesenchymal stem cell-derived extracellular vesicles alter disease outcomes via endorsement of macrophage polarization. Stem Cell Res Ther. 2020. Vol. 11. No. 1. PP. 1–12.
  4. Guo L., Lai P., Wang Y., Huang T., Chen X., Geng S. International Immunopharmacology Extracellular vesicles derived from mesenchymal stem cells prevent skin fibrosis in the cGVHD mouse model by suppressing the activation of macrophages and B cells immune response. Int Immunopharmacol [Internet]. 2020. Vol. 84. No. 4. P. 106541. https://doi.org/10.1016/j.intimp. 2020.106541
  5. Basalova N., Arbatskiy M., Popov V., Grigorieva O., Vigovskiy M., Zaytsev I., et al. Mesenchymal stromal cells facilitate resolution of pulmonary fibrosis by miR-29c and miR-129 intercellular transfer. Exp Mol Med. 2023. Vol. 55. No. 7. PP. 1399–412.
  6. Manzoor T., Saleem A., Farooq N., Dar L.A., Nazir J., Saleem S., et al. Extracellular vesicles derived from mesenchymal stem cells – a novel therapeutic tool in infectious diseases. Inflamm Regen [Internet]. 2023. Vol. 43. https://doi.org/10.1186/s41232-023-00266-6
  7. Welsh J.A., Arkesteijn G.J.A., Giebel B., Bremer M., Cimorelli M., Rond L. De., et al. A compendium of single extracellular vesicle flow cytometry. J Extracell Vesicles. 2023. Vol. 12. No. 11.
  8. Welsh J.A, Buzas E.I., Blenkiron C., Driscoll L.O., Cai H., Bussolati B., et al. Minimal information for studies of extracellular vesicles (MISEV2023): From basic to advanced approaches. J Extracell Vesicles. 2024. Vol. 13. No. 2.
  9. Tang Q., Zhang X., Zhang W., Zhao S., Chen Y. Identification and characterization of cell-bound membrane vesicles. Biochim Biophys Acta – Biomembr [Internet]. 2017. Vol. 1859. No. 5. PP. 756–66. http://dx.doi.org/10.1016/j.bbamem.2017.01.013
  10. Zhou Y., Qin Y., Sun C., Liu K., Zhang W., Gaman M.-A. Cell-bound membrane vesicles contain antioxidative proteins and probably have an antioxidative function in cells or a therapeutic potential. J Drug Deliv Sci Technol. 2023. Vol. 81.
  11. Zhang X., Chen Y., Chen Y. An AFM-based pit-measuring method for indirect measurements of cell-surface membrane vesicles. Biochem Biophys Res Commun [Internet]. 2014. Vol. 446. No. 1. PP. 375–9. http://dx.doi.org/10.1016/j.bbrc. 2014.02.114
  12. Linares R., Tan S., Gounou C., Brisson A.R. Imaging and Quantification of Extracellular Vesicles by Transmission Electron Microscopy. Methods Mol Biol. 2017. Vol. 1545. PP. 43–54.
  13. Medalia O., Weber I., Frangakis A.S., Nicastro D., Baumeister W. Macromolecular Architecture in Eukaryotic Cells Visualized by Cryoelectron Tomography. Science. 2002. Vol. 298. No. 11. PP. 1209–13.
  14. Hampton C.M., Strauss J.D., Ke Z., Dillard R.S., Jason E., Alonas E., et al. Correlated fluorescence microscopy and cryo-electron tomography of virus-infected or transfected mammalian cells. Nat Protoc. 2017. Vol. 12. No. 1. PP. 150–67.
  15. Braet F., Bomans P., Wisse E., Frederik P. The observation of intact hepatic endothelial cells by cryo-electron microscopy. J Microsc. 2003. Vol. 212. PP. 175–85.
  16. Sartori-rupp A., Cervantes D.C., Pepe A., Gousset K., Delage E., Corroyer-dulmont S., et al. Correlative cryo-electron microscopy reveals the structure of TNTs in neuronal cells. Nat Commun [Internet]. 2019. Vol. 10. PP. 1–16. http://dx.doi.org/10.1038/s41467-018-08178-7
  17. Sartori A., Gatz R., Beck F., Rigort A., Baumeister W., Plitzko J.M. Correlative microscopy : Bridging the gap between fluorescence light microscopy and cryo-electron tomography. J Struct Biol. 2007. Vol. 160. No. 2. PP. 135–45.
  18. Emelyanov A., Shtam T., Kamyshinsky R., Garaeva L., Verlov N., Miliukhina I., et al. Cryo-electron microscopy of extracellular vesicles from cerebrospinal fluid. PLoS One. 2020. Vol. 15. No. 1. PP. 1–11.
  19. Skryabin G.O., Komelkov A.V., Zhordania K.I., Bagrov D.V., Enikeev A.D., Galetsky S.A., et al. Integrated miRNA Profiling of Extracellular Vesicles from Uterine Aspirates , Malignant Ascites and Primary-Cultured Ascites Cells for Ovarian Cancer Screening. Pharmaceutics. 2024. Vol. 16. No. 7.
  20. Kwok Z.H., Wang C., Jin Y. Extracellular Vesicle Transportation and Uptake by Recipient Cells : A Critical Process to Regulate Human Diseases. Process. 2021. Vol. 9. No. 2.
  21. Liu Y.J., Wang C. A review of the regulatory mechanisms of extracellular vesicles - mediated intercellular communication. Cell Commun Signal [Internet]. 2023. Vol. 21. No. 1. PP. 1–12. https://doi.org/10.1186/s12964-023-01103-6

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис.1. Фотографии МСК на золотой сетке: а – фотография, полученная в процессе культивирования клеток с помощью световой микроскопии (масштабный отрезок 50 мкм), фиолетовые стрелки показывают края клеток, b – крио-ЭМ изображение клетки, замороженной на перфорированной углеродной подложке (масштабный отрезок 5 мкм)

Скачать (1MB)
Метаданные
3. Рис.2. Микрография края МСК с везикулами, расположенными вблизи нее, полученная методом крио-ЭМ (масштабный отрезок 200 нм). На изображении a контраст увеличен для наглядности. На изображении b отдельные везикулы и элементы цитоскелета выделены цветом: белым – загрязнения льда, голубым – липидные бислои ВВ и края клетки, оранжевым – отверстие в углеродной подложке (диаметр 1,2 мкм), розовым – цитоскелет клетки

Скачать (2MB)
Метаданные
4. Рис.3. Микрография многослойных ВВ вблизи края клетки МСК, полученная методом крио-ЭМ (масштабный отрезок 200 нм). На изображении a контраст увеличен для наглядности. На изображении b отдельные везикулы, край клетки и элементы цитоскелета выделены цветом: голубым – липидные бислои клетки МСК и ВВ, розовым – цитоскелет

Скачать (2MB)
Метаданные

© Моисеенко А.В., Басалова Н.А., Багров Д.В., Трифонова Т.С., Виговский М.А., Дьячкова У.Д., Григорьева О.А., Новоселецкая Е.С., Ефименко А.Ю., Соколова О.С., 2024