ラマン分光法によるウシ胎盤および末梢血単核細胞由来の細胞外小胞の特性評価

Raman Spectroscopy characterization extracellular vesicles from bovine placenta and peripheral blood mononuclear cells.

• Han Zhang
• Ana Caroline Silva
• Wei Zhang
• Heloisa Rutigliano
• Anhong Zhou

抄録

胎盤由来の細胞外小胞（EV）は、胎盤と母体の免疫細胞間のコミュニケーションに関与しており、母体のT細胞シグナル伝達成分の調節につながる可能性がある。母体の血液中のEVを識別する能力は、妊娠合併症の診断および治療ツールの開発につながる可能性があります。本研究の目的は，ウシ胎盤（trophoblast）および末梢血単核細胞（PBMC）からのEVを，無標識，非侵襲的なラマン分光法により分化させることであった．細胞外小胞は超遠心分離により分離した。動的光散乱（DLS）と走査型電子顕微鏡（SEM）を用いて、EVの存在とサイズ分布を確認した。728 cm-1（コラーゲン）と1573 cm-1（タンパク質）のラマンピークはPBMC由来のEVでのみ観測されたが、702 cm-1（コレステロール）と1553 cm-1（アミド）のピークはトロフォブラスト由来のEVでのみ観測された。異なる動物由来の両タイプのEVのラマンスペクトルフィンガープリントの識別は、主成分分析（PCA）と線形判別分析（LDA）で行った。PCAとLDAの結果から、2種類のEVの間でスペクトルクラスターが明確に分離された。さらに、異なる動物から得られたPBMC由来のEVは区別がつかなかったが、異なる妊娠年齢の3つの胎盤サンプルから得られたtrophoblast由来のEVは別々のクラスターを示した。本研究では、PBMCとtrophoblast由来のEVを識別するためのラマン特性ピークを初めて報告した。また、この方法の開発は、妊娠合併症の原因や治療法の可能性を調査するためのさらなる研究のための可能性を提供します。

Placenta-derived extracellular vesicles (EVs) are involved in communication between the placenta and maternal immune cells possibly leading to a modulation of maternal T-cell signaling components. The ability to identify EVs in maternal blood may lead to the development of diagnostic and treatment tools for pregnancy complications. The objective of this work was to differentiate EVs from bovine placenta (trophoblast) and peripheral blood mononuclear cells (PBMC) by a label-free, non-invasive Raman spectroscopy technique. Extracellular vesicles were isolated by ultracentrifugation. Dynamic light scattering (DLS) and scanning electron microscopy (SEM) were applied to verify the presence and the size distribution of EVs. Raman peaks at 728 cm-1 (collagen) and 1573 cm-1 (protein) were observed only in PBMC-derived EVs, while the peaks 702 cm-1 (cholesterol) and 1553 cm-1 (amide) appeared only in trophoblast-derived EVs. The discrimination of the Raman spectral fingerprints for both types of EVs from different animals was performed by principal component analysis (PCA) and linear discriminant analysis (LDA). The PCA and LDA results clearly segregated the spectral clusters between the two types of EVs. Moreover, the PBMC-derived EVs from different animals were indistinguishable, while the trophoblast-derived EVs from three placental samples of different gestational ages showed separate clusters. This study reports for the first time the Raman characteristic peaks for identification of PBMC and trophoblast-derived EVs. The development of this method also provides a potential tool for further studies investigating the causes and potential treatments for pregnancy complications.