Dans une étude récente publiée dans la revue Communications naturellesles chercheurs utilisent des feuilles de nanofibres de cellulose (CNF) pour montrer l’hétérogénéité géographique des vésicules extracellulaires (EV) par analyse spatiale des exosomes.
Étude: L’analyse spatiale des exosomes à l’aide de feuilles de nanofibres de cellulose révèle l’hétérogénéité de localisation des vésicules extracellulaires. Crédit d’image : SciePro/Shutterstock.com
Sommaire
Que sont les véhicules électriques ?
Toutes les cellules vivantes libèrent des véhicules électriques, essentiels à la communication intercellulaire. Les propriétés biologiques des véhicules électriques peuvent refléter leur fonction, leur origine et leur biogenèse, ce qui donne lieu à une large gamme de véhicules électriques produits dans les fluides physiologiques.
Comprendre les sous-populations de véhicules électriques est essentiel ; cependant, la véritable hétérogénéité est inaccessible en raison du déplacement continu des véhicules électriques dans les fluides physiologiques. Par exemple, les tumeurs de la cavité abdominale, telles que celles présentes dans les cancers gastro-intestinaux et gynécologiques, peuvent conduire à l’accumulation d’ascite maligne chez ces individus. Au sein de l’ascite, les véhicules électriques peuvent contribuer à la progression tumorale, indiquant ainsi leur potentiel en tant que cible pour de nouveaux traitements contre le cancer.
À propos de l’étude
Dans la présente étude, les chercheurs ont proposé d’utiliser du papier CNF pour capturer et préserver les véhicules électriques à partir de traces de fluides corporels du patient pendant l’intervention chirurgicale.
En raison de leur faible densité, de leur haute résistance, de leurs multiples groupes hydroxyle, de leurs grandes surfaces, de leur forte absorption d’eau, de leur biocompatibilité, de leur durabilité et de leur biodégradabilité, les CNF sont idéaux pour fabriquer des nanofeuilles avec des nanostructures modifiables. Les CNF peuvent être fabriqués à grande échelle pour des activités industrielles. Des feuilles de nanofibres de cellulose ont été fabriquées à partir de CNF en utilisant de la pâte jamais séchée pour créer des nanopapiers dotés de nanostructures modifiables.
Dix litres d’échantillon de liquide corporel ont été injectés sur des feuilles CNF pour collecter les véhicules électriques provenant de l’approvisionnement en liquide corporel. Les feuilles séchées ont été rincées dans une solution saline tamponnée au phosphate (PBS) pendant 10 secondes. Après lavage, les feuilles ont été vortexées pendant 30 secondes dans un tube de 1,5 ml rempli de PBS. Au bout de cinq minutes, les feuilles CNF ont été retirées, laissant les véhicules électriques dans la solution PBS.
Les véhicules électriques extraits ont été examinés par microscopie cryoélectronique (cryo-EM), analyse par transfert Western et réaction en chaîne par polymérase-transcription inverse quantitative (qRT-PCR) pour l’expression de l’acide micro-ribonucléique (miARN). Des cellules épithéliales du cancer de l’ovaire ID8 ont été utilisées pour évaluer le développement de tumeurs provenant de maladies localisées.
Les chercheurs ont proposé d’utiliser les pores ouverts et la biocompatibilité du nano-papier pour la capture directe des véhicules électriques à partir des fluides corporels humains et d’exploiter les pores fermés après séchage et les caractéristiques de barrière à l’oxygène qui en résultent pour le stockage des véhicules électriques. Les nanopapiers poreux de cellulose ont été personnalisés pour capturer et stocker les véhicules électriques provenant des fluides corporels présents dans les tissus humains.
Les diamètres des pores ont été déterminés en fonction de la taille de l’EV, tandis que l’épaisseur du papier a été déterminée en fonction de la maniabilité et de l’adhérence aux tissus corporels. Les polluants de surface ont été détectés à l’aide d’échantillons de salive et de microscopie électronique à balayage à émission de champ (FE-SEM).
Avant l’utilisation de la feuille CNF pour extraire les EV des organes humides, la collecte des EV dans les sérums des patients a été étudiée. Après avoir éliminé les microARN sans EV, l’ARN a été isolé. Pour tester l’efficacité de l’opération de lavage pour l’élimination des microARN sans EV, des microARN synthétiques ont été libérés sur la feuille CNF. Les feuilles ont ensuite été laissées sécher et ont été conservées pendant une semaine.
Après lavage, l’extraction des microARN a été réalisée à l’aide d’un tampon de lyse, suivie d’une analyse qRT-PCR et d’un séquençage d’ARN de petite taille. Les chercheurs ont étudié l’utilisation de microARN sans EV pour capturer l’ascite sur des tissus tels que l’utérus, l’ovaire, l’omentum, le foie, le péritoine et d’autres organes de la cavité péritonéale.
Résultats de l’étude
Les feuilles CNF ont permis l’étude des composés bioactifs dans les véhicules électriques en fournissant une approche unique pour collecter et stocker les véhicules électriques à partir de fluides biologiques. De plus, les CNF ont capturé les véhicules électriques sous forme de traces d’ascite en collant des feuilles de CNF sur des organes humides, ce qui est adéquat pour le séquençage d’ARN de petite taille.
Les fiches CNF pourraient identifier les miARN associés au cancer du cancer de l’ovaire dès le stade initial, lorsque les animaux ne présentaient pas d’ascite. Les changements dans les profils de miARN EV étaient basés sur la localisation, les profils indiquant les circonstances de la maladie.
Les EV positifs à la différenciation 63 (CD63) extraits des sérums à l’aide de la feuille CNF présentaient des formes sphériques recouvertes de membranes bicouches lipidiques tout en conservant la taille de l’EV. Les feuilles sèches de CNF retenaient des vésicules extracellulaires exprimant CD63 à 1011 particules/mL pendant plus de 90 jours, confirmant ainsi le stockage à long terme des VE sur feuilles CNF.
Les distributions de taille des pores de la feuille de CNF après le traitement au tampon de lyse ont montré que le tampon de lyse pouvait ouvrir les pores tout en libérant également des miARN à l’intérieur des véhicules électriques.
En raison de la répétabilité des profils de miARN, deux études de séquençage indépendantes ont été réalisées sur le même matériel. Les profils EV de la feuille CNF du quatrième jour différaient considérablement de ceux du jour initial, les profils évoluant vers ceux de l’ascite de quatre semaines.
L’approche de fixation de la feuille CNF a capturé les EV physiologiques et a permis l’étude de la croissance tumorale à ses premiers stades. L’utilisation des fiches CNF a révélé des profils de cancer jusqu’alors inconnus chez les patients et pourrait conduire à une connaissance plus complète de la biologie du cancer.
Conclusions
Les résultats de l’étude révèlent une plateforme CNF permettant de récolter des véhicules électriques de haute pureté à partir de biofluides et de les conserver dans des conditions sèches pendant sept jours. Cette technologie a permis d’examiner l’hétérogénéité de localisation des véhicules électriques dans le corps humain, contribuant ainsi à de nouvelles applications médicales et à une meilleure compréhension des causes pathogènes.
L’approche de fixation de feuille CNF a vérifié les sous-types de EV CD63-positifs et identifié les EV sur les surfaces des organes constituant des sous-populations de EV jusqu’alors inconnues. La surface du foie et le péritoine pelvien présentaient des profils distincts.
Des investigations fonctionnelles supplémentaires pourraient révéler des processus jusqu’alors inconnus et offrir de nouvelles cibles de traitement.
