Parkinson's disease (PD) is one of the most common neurodegenerative diseases. It is characterized by the loss of dopaminergic neurons in the substantia nigra pars compacta of the brain. Another feature is represented by the formation in these cells of inclusions called Lewy bodies (LB), principally constituted by fibrillar α-synuclein (αSyn). This protein is considered a key element in the aetiology of a group of neurodegenerative disorders termed synucleinopathies, which include PD, but the cellular and molecular mechanisms involved are not completely clear. It is established that the inflammatory process plays a crucial role in the pathogenesis and/or progression of PD; moreover, it is known that aggregated αSyn, released by neurons, activates microglia cells to produce pro-inflammatory mediators, such as IL-1β. IL-1β is one of the strongest pro-inflammatory cytokines; it is produced as an inactive mediator, and its maturation and activation requires inflammasome activation. In particular, the NLRP3 inflammasome is activated by a wide variety of stimuli, among which are crystallized and particulate material. In this work, we investigated the possibility that IL-1β production, induced by fibrillar αSyn, is involved the inflammasome activation. We demonstrated the competence of monomeric and fibrillar αSyn to induce synthesis of IL-1β, through TLR2 interaction; we found that the secretion of the mature cytokine was a peculiarity of the fibrillated protein. Moreover, we observed that the secretion of IL-1β involves NLRP3 inflammasome activation. The latter relies on the phagocytosis of fibrillar αSyn, followed by increased ROS production and cathepsin B release into the cytosol. Taken together, our data support the notion that fibrillar αSyn, likely released by neuronal degeneration, acts as an endogenous trigger inducing a strong inflammatory response in PD.

Abstract Extracellular vesicles (EVs), through their complex cargo, can reflect the state of their cell of origin and change the functions and phenotypes of other cells. These features indicate strong biomarker and therapeutic potential and have generated broad interest, as evidenced by the steady year‐on‐year increase in the numbers of scientific publications about EVs. Important advances have been made in EV metrology and in understanding and applying EV biology. However, hurdles remain to realising the potential of EVs in domains ranging from basic biology to clinical applications due to challenges in EV nomenclature, separation from non‐vesicular extracellular particles, characterisation and functional studies. To address the challenges and opportunities in this rapidly evolving field, the International Society for Extracellular Vesicles (ISEV) updates its ‘Minimal Information for Studies of Extracellular Vesicles’, which was first published in 2014 and then in 2018 as MISEV2014 and MISEV2018, respectively. The goal of the current document, MISEV2023, is to provide researchers with an updated snapshot of available approaches and their advantages and limitations for production, separation and characterisation of EVs from multiple sources, including cell culture, body fluids and solid tissues. In addition to presenting the latest state of the art in basic principles of EV research, this document also covers advanced techniques and approaches that are currently expanding the boundaries of the field. MISEV2023 also includes new sections on EV release and uptake and a brief discussion of in vivo approaches to study EVs. Compiling feedback from ISEV expert task forces and more than 1000 researchers, this document conveys the current state of EV research to facilitate robust scientific discoveries and move the field forward even more rapidly.

Abstract We herein describe an Atomic Force Microscopy (AFM)-based experimental procedure which allows the simultaneous mechanical and morphological characterization of several hundred individual nanosized vesicles within the hour timescale. When deposited on a flat rigid surface from aqueous solution, vesicles are deformed by adhesion forces into oblate spheroids whose geometry is a direct consequence of their mechanical stiffness. AFM image analysis can be used to quantitatively measure the contact angle of individual vesicles, which is a size-independent descriptor of their deformation and, consequently, of their stiffness. The same geometrical measurements can be used to infer vesicle diameter in its original, spherical shape. We demonstrate the applicability of the proposed approach to natural vesicles obtained from different sources, recovering their size and stiffness distributions by simple AFM imaging in liquid. We show how the combined EV stiffness/size readout is able to discriminate between subpopulations of vesicular and non-vesicular objects in the same sample, and between populations of vesicles with similar sizes but different mechanical characteristics. We also discuss a force spectroscopy calibration procedure to quantitatively link the stiffness of EVs to their average contact angle. Finally, we discuss expected extensions and applications of the methodology.

Abstract The widely overlapping physicochemical properties of lipoproteins (LPs) and extracellular vesicles (EVs) represents one of the main obstacles for the isolation and characterization of these pervasive biogenic lipid nanoparticles. We herein present the application of an atomic force microscopy (AFM)-based quantitative morphometry assay to the rapid nanomechanical screening of mixed LPs and EVs samples. The method can determine the diameter and the mechanical stiffness of hundreds of individual nanometric objects within few hours. The obtained diameters are in quantitative accord with those measured via cryo-electron microscopy (cryo-EM); the assignment of a specific nanomechanical readout to each object enables the simultaneous discrimination of co-isolated EVs and LPs even if they have overlapping size distributions. EVs and all classes of LPs are shown to be characterized by specific combinations of diameter and stiffness, thus making it possible to estimate their relative abundance in EV/LP mixed samples in terms of stoichiometric ratio, surface area and volume. As a side finding, we show how the mechanical behaviour of specific LP classes is correlated to distinctive structural features revealed by cryo-EM. To the best of our knowledge, these results represent the first systematic single-particle mechanical investigation of lipoproteins. The described approach is label-free, single-step and relatively quick to perform. Importantly, it can be used to analyze samples which prove very challenging to assess with several established techniques due to ensemble-averaging, low sensibility to small particles, or both, thus providing a very useful tool for quickly assessing the purity of EV/LP isolates including plasma- and serum-derived preparations.

Abstract Inverse bicontinuous cubic phase membranes are ubiquitous in nature but their properties and functions are still not fully understood. To shed light on this topic, we herein realize thin supported cubic phase lipid films, characterize their structure and provide the first study of the mechanical properties of these non-lamellar architectures.

Abstract Inorganic nanoparticles (NPs) represent promising examples of engineered nanomaterials, providing interesting biomedical solutions in several fields, like therapeutics and diagnostics. Despite the extensive number of investigations motivated by their remarkable potential for nanomedicinal applications, the interactions of NPs with biological interfaces are still poorly understood. The effect of NPs on living organisms is mediated by biological barriers, such as the cell plasma membrane, whose lateral heterogeneity is thought to play a prominent role in NPs adsorption and uptake pathways. In particular, biological membranes feature the presence of rafts, i.e. segregated lipid micro and/or nano-domains in the so-called liquid ordered phase (L o ), immiscible with the surrounding liquid disordered phase (L d ). Rafts are involved in various biological functions and act as sites for the selective adsorption of materials on the membrane. Indeed, the thickness mismatch present along their boundaries generates energetically favorable conditions for the adsorption of NPs. Despite its clear implications in NPs internalization processes and cytotoxicity, a direct proof of the selective adsorption of NPs along the rafts’ boundaries is still missing to date. Here we use multicomponent Supported Lipid Bilayers (SLBs) as reliable synthetic models, reproducing the nanometric lateral heterogeneity of cell membranes. After being characterized by Atomic Force Microscopy (AFM) and Neutron Reflectivity (NR), multi-domain SLBs are challenged by prototypical inorganic nanoparticles, i.e. citrated gold nanoparticles (AuNPs), under simplified and highly controlled conditions. By exploiting AFM, we demonstrate that AuNPs preferentially target lipid phase boundaries as adsorption sites. The herein reported study consolidates and extends the fundamental knowledge on NPs-membrane interactions, which constitute a key aspect to consider when designing NPs-related biomedical applications.

Endometriosis is a chronic inflammatory condition characterized by the presence of endometrium-like tissue outside the uterus, primarily affecting pelvic organs and tissues. In this study, we explored platelet activation in endometriosis. We utilized the STRING database to analyze the functional interactions among proteins previously identified in small extracellular vesicles (EVs) isolated from the peritoneal fluid of endometriosis patients and controls. The bioinformatic analysis indicated enriched signaling pathways related to platelet activation, hemostasis, and neutrophil degranulation. Immunohistochemistry analysis for CD61 and MPO revealed a significant presence of neutrophils and platelets infiltrating endometriotic lesions, suggesting potential cell-cell interactions. Subsequently, we isolated small EVs from the peritoneal fluid of women diagnosed with endometriosis and from women without endometriosis who underwent surgery for non-inflammatory benign diseases. We performed single-particle phenotyping analysis based on platelet biomarkers GPIIb/IIIa and PF4 using nanoflow cytometry, as well as single-particle morphological and nanomechanical characterization through atomic force microscopy. The study demonstrated that patients with endometriosis had a notably higher proportion of particles testing positive for platelet biomarkers compared to the total number of EVs. This finding implies a potential role for platelets in the pathogenesis of endometriosis. Further research is necessary to delve into the mechanisms underlying this phenomenon and its implications for disease progression.

Abstract Since the outbreak of COVID-19 crisis, the handling of biological samples from confirmed or suspected SARS-CoV-2 positive individuals demanded the use of inactivation protocols to ensure laboratory operators safety. While not standardized, these practices can be roughly divided in two categories, namely heat inactivation and solvent-detergent treatments. As such, these routine procedures should also apply to samples intended for Extracellular Vesicles (EVs) analysis. Assessing the impact of virus inactivating pre-treatments is therefore of pivotal importance, given the well-known variability introduced by different pre-analytical steps on downstream EVs isolation and analysis. Arguably, shared guidelines on inactivation protocols tailored to best address EVs-specific requirements will be needed among the EVs community, yet deep investigations in this direction haven’t been reported so far. In the attempt of sparking interest on this highly relevant topic, we here provide preliminary insights on SARS-CoV-2 inactivation practices to be adopted prior serum EVs analysis by comparing solvent/detergent treatment vs. heat inactivation. Our analysis entailed the evaluation of EVs recovery and purity along with biochemical, biophysical and biomolecular profiling by means of Nanoparticle Tracking Analysis, Western Blotting, Atomic Force Microscopy, miRNA content (digital droplet PCR) and tetraspanin assessment by microarrays. Our data suggest an increase in ultracentrifugation (UC) recovery following heat-treatment, however accompanied by a marked enrichment in EVs-associated contaminants. On the contrary, solvent/detergent treatment is promising for small EVs (< 150 nm range), yet a depletion of larger vesicular entities was detected. This work represents a first step towards the identification of optimal serum inactivation protocols targeted to EVs analysis.

Solution-processed organic phototransistors show the best of their potential in multilayer device architectures where each layer is devoted to a specific function, i.e. field-effect charge transport and light sensing. However,...