transmedТрансляционная медицинаTranslational Medicine2311-44952410-5155Almazov National Medical Research Centre, Saint Petersburg, Russia10.18705/2311-4495-2025-12-1-37-50XHTWOBtransmed-980Research ArticleТКАНЕВЫЕ, КЛЕТОЧНЫЕ, ГЕНОМНЫЕ И ПРОТЕОМНЫЕ ТЕХНОЛОГИИCELL, TISSUE, AND GENE THERAPYПреципитация малых внеклеточных везикул крови в кислых условиях и использование этого метода для выделения везикул нейронального происхожденияPrecipitation of small extracellular blood vesicles under acidic conditions and the use of this method to isolate vesicles of neuronal originКостинаВ. В.KostinaV. V.

 Костина Василиса Васильевна, бакалавр 

 Москва 

Vasilisa V. Kostina, Bachelor’s degree 

 Moscow 

lessliss00@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0003-2546-5130ЯковлевА. А.YakovlevA. A.

Яковлев Александр Александрович, д.б.н., внештатный научный сотрудник лаборатории функциональной биохимии нервной системы 

ул. Бутлерова, д. 5А, Москва, 117485 

Alexander A. Yakovlev, Ph.D., Senior Researcher, Laboratory of Functional Biochemistry of the Nervous System 

Butlerova str., 5A, Moscow, 117485 

al_yakovlev@rambler.ruФедеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук»; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский национальный исследовательский медицинский университет имени Н. И. Пирогова» Министерства здравоохранения Российской ФедерацииРоссияInstitute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences; Russian National Research Medical University named after N. I. PirogovRussian FederationФедеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт высшей нервной деятельности и нейрофизиологии Российской академии наук»; Государственное бюджетное учреждение здравоохранения города Москвы «Научно-практический психоневрологический центр имени З. П. Соловьева Департамента здравоохранения Москвы»РоссияInstitute of Higher Nervous Activity and Neurophysiology, Russian Academy of Sciences; Scientific and Practical Psychoneurological Center named after Z. P. SolovyovRussian Federation202507052025121Внеклеточные везикулы: большие перспективы маленьких объектов3750Copyright © Костина В.В., Яковлев А.А., 20252025Костина В.В., Яковлев А.А.Kostina V.V., Yakovlev A.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://transmed.almazovcentre.ru/jour/article/view/980

Актуальность. Исследования состава и свойств малых внеклеточных везикул (мВВ) сегодня становятся все более востребованными в связи с их значимостью для диагностики и терапии многих патологий. При всей актуальности подобных исследований надежные универсальные методы выделения и изучения мВВ все еще не разработаны. Цель. Разработать модификацию метода выделения мВВ и использовать новый подход для выделения мВВ нейронального происхождения. Материалы и методы. С помощью преципитации полиэтиленгликолем (ПЭГ) при разных значениях рН и ионной силы выделяли мВВ из крови здоровых добровольцев. С помощью иммунопреципитации выделяли мВВ нейронального происхождения. Нейрональные мВВ биотинилировали, биотинилированные белки идентифицировали с помощью масс-спектрометрии. Результаты. В результате проведенной работы была разработана модификация метода преципитации ПЭГ при кислых значениях рН, позволившая в несколько раз увеличить выход нейрональных мВВ. Идентифицированы поверхностные белки мВВ, этими белками оказались сывороточный альбумин, аполипопротеин В, компоненты системы комплемента С1r, С1q, С1s, С3 и тяжелые цепи иммуноглобулинов. Заключение. Преципитация ПЭГ в кислых условиях позволяет выделять больше нейрональных мВВ из сыворотки крови, чем преципитация ПЭГ в нейтральной среде. При этом нейрональные мВВ в крови, скорее всего, существуют в комплексе с белками крови, представляющими собой так называемую белковую шубу.

Relevance. Studies of the composition and properties of small extracellular vesicles (sEVs) are becoming more and more important due to their usefulness for the diagnosis and therapy of many pathologies. However, reliable universal methods of sEVs isolation and study have not been developed yet. Objective. To develop a modification of the method of sEVs isolation and to use the modified method for isolation of sEVs of neuronal origin. Materials and Methods. Using polyethylene glycol (PEG) precipitation at different pH and ionic strength values, sEVs were isolated from the blood of healthy volunteers. Immunoprecipitation was used to isolate sEVs of neuronal origin. Neuronal sEVs were biotinylated, and biotinylated proteins were identified by mass spectrometry. Results. As a result of this work, a modification of the PEG precipitation method at acidic pH values was developed, which allowed to increase the yield of neuronal sEVs several times. The surface proteins of sEVs were identified; these proteins were serum albumin, apolipoprotein B, complement system components C1r, C1q, C1s, C3 and immunoglobulin heavy chains. Conclusion. PEG precipitation under acidic conditions allows the isolation of more neuronal sEVs from serum than PEG precipitation did in neutral medium. At the same time, neuronal sEVs in blood most likely exist in complex with blood proteins, representing the so-called protein “corona”.

астроцитыбиотинилированиемалые внеклеточные везикулынейроныповерхностные белкиполиэтиленгликольastrocytesbiotinylationneuronspolyethylene glycolsmall extracellular vesiclessurface proteinsРабота выполнена при финансовой поддержке РНФ, проект № 23-25-00011.ReferencesLiu YJ, Wang C. A review of the regulatory mechanisms of extracellular vesicles-mediated intercellular communication. Cell Communication and Signaling. 2023;21(1):77. DOI:10.1186/s12964-023-01104-5.Liu YJ, Wang C. A review of the regulatory mechanisms of extracellular vesicles-mediated intercellular communication. Cell Communication and Signaling. 2023;21(1):77. DOI:10.1186/s12964-023-01104-5.Welsh JA, Goberdhan DCI, O’Driscoll L, et al. Minimal information for studies of extracellular vesicles (MISEV2023): From basic to advanced approaches. Journal of Extracellular Vesicles. 2024;13(2):e12404. DOI:10.1002/ jev2.12404.Welsh JA, Goberdhan DCI, O’Driscoll L, et al. Minimal information for studies of extracellular vesicles (MISEV2023): From basic to advanced approaches. Journal of Extracellular Vesicles. 2024;13(2):e12404. DOI:10.1002/ jev2.12404.Herrmann IK, Wood MJA, Fuhrmann G. Extracellular vesicles as a next-generation drug delivery platform. Nat Nanotechnol. 2021;16(7):748–759. DOI:10.1038/s41565-021-00931-2.Herrmann IK, Wood MJA, Fuhrmann G. Extracellular vesicles as a next-generation drug delivery platform. Nat Nanotechnol. 2021;16(7):748–759. DOI:10.1038/s41565-021-00931-2.Hoshino A, Costa-Silva B, Shen TL, et al. Tumour exosome integrins determine organotropic metastasis. Nature. 2015;527(7578):329–335. DOI:10.1038/nature15756.Hoshino A, Costa-Silva B, Shen TL, et al. Tumour exosome integrins determine organotropic metastasis. Nature. 2015;527(7578):329–335. DOI:10.1038/nature15756.Rider MA, Hurwitz SN, Meckes DG. ExtraPEG: A Polyethylene Glycol-Based Method for Enrichment of Extracellular Vesicles. Sci Rep. 2016;6:23978. DOI:10.1038/srep23978.Rider MA, Hurwitz SN, Meckes DG. ExtraPEG: A Polyethylene Glycol-Based Method for Enrichment of Extracellular Vesicles. Sci Rep. 2016;6:23978. DOI:10.1038/srep23978.Goetzl EJ, Boxer A, Schwartz JB, et al. Altered lysosomal proteins in neural-derived plasma exosomes in preclinical Alzheimer disease. Neurology. 2015;85(1):40– 47. DOI:10.1212/WNL.0000000000001708.Goetzl EJ, Boxer A, Schwartz JB, et al. Altered lysosomal proteins in neural-derived plasma exosomes in preclinical Alzheimer disease. Neurology. 2015;85(1):40– 47. DOI:10.1212/WNL.0000000000001708.Yakovlev AA, Druzhkova TA, Stefanovich A, et al. Elevated Level of Small Extracellular Vesicles in the Serum of Patients With Depression, Epilepsy and Epilepsy with Depression. Neurochemical Journal. 2023;17(4):571–583. DOI:10.1134/S1819712423040149.Yakovlev AA, Druzhkova TA, Stefanovich A, et al. Elevated Level of Small Extracellular Vesicles in the Serum of Patients With Depression, Epilepsy and Epilepsy with Depression. Neurochemical Journal. 2023;17(4):571–583. DOI:10.1134/S1819712423040149.Shevchenko A, Wilm M, Vorm O, Mann M. Mass spectrometric sequencing of proteins from silver-stained polyacrylamide gels. Analytical Chemistry. 1996;68(5):850– 858. DOI:10.1021/ac950914h.Shevchenko A, Wilm M, Vorm O, Mann M. Mass spectrometric sequencing of proteins from silver-stained polyacrylamide gels. Analytical Chemistry. 1996;68(5):850– 858. DOI:10.1021/ac950914h.Ban JJ, Lee M, Im W, Kim M. Low pH increases the yield of exosome isolation. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2015;461(1):76– 79. DOI:10.1016/j.bbrc.2015.03.171.Ban JJ, Lee M, Im W, Kim M. Low pH increases the yield of exosome isolation. Biochemical and Biophysical Research Communications. 2015;461(1):76– 79. DOI:10.1016/j.bbrc.2015.03.171.Zhang X, Borg EGF, Liaci AM, et al. A novel three step protocol to isolate extracellular vesicles from plasma or cell culture medium with both high yield and purity. J Extracell Vesicles. 2020;9(1):1791450. DOI:10.1080/20013 078.2020.1791450.Zhang X, Borg EGF, Liaci AM, et al. A novel three step protocol to isolate extracellular vesicles from plasma or cell culture medium with both high yield and purity. J Extracell Vesicles. 2020;9(1):1791450. DOI:10.1080/20013 078.2020.1791450.Tóth EÁ, Turiák L, Visnovitz T, et al. Formation of a protein corona on the surface of extracellular vesicles in blood plasma. J Extracell Vesicles. 2021;10(11):e12140. DOI:10.1002/jev2.12140.Tóth EÁ, Turiák L, Visnovitz T, et al. Formation of a protein corona on the surface of extracellular vesicles in blood plasma. J Extracell Vesicles. 2021;10(11):e12140. DOI:10.1002/jev2.12140.Yerneni SS, Solomon T, Smith J, et al. Radioiodination of extravesicular surface constituents to study the biocorona, cell trafficking and storage stability of extracellular vesicles. Biochim Biophys Acta Gen Subj. 2022;1866(2):130057. DOI:10.1016/j.bbagen.2021.130057.Yerneni SS, Solomon T, Smith J, et al. Radioiodination of extravesicular surface constituents to study the biocorona, cell trafficking and storage stability of extracellular vesicles. Biochim Biophys Acta Gen Subj. 2022;1866(2):130057. DOI:10.1016/j.bbagen.2021.130057.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.