ABSTRACT Extracellular vesicles (EVs) are small, heterogeneous and difficult to measure. Flow cytometry (FC) is a key technology for the measurement of individual particles, but its application to the analysis of EVs and other submicron particles has presented many challenges and has produced a number of controversial results, in part due to limitations of instrument detection, lack of robust methods and ambiguities in how data should be interpreted. These complications are exacerbated by the field's lack of a robust reporting framework, and many EV‐FC manuscripts include incomplete descriptions of methods and results, contain artefacts stemming from an insufficient instrument sensitivity and inappropriate experimental design and lack appropriate calibration and standardization. To address these issues, a working group (WG) of EV‐FC researchers from ISEV, ISAC and ISTH, worked together as an EV‐FC WG and developed a consensus framework for the minimum information that should be provided regarding EV‐FC. This framework incorporates the existing Minimum Information for Studies of EVs (MISEV) guidelines and Minimum Information about a FC experiment (MIFlowCyt) standard in an EV‐FC‐specific reporting framework (MIFlowCyt‐EV) that supports reporting of critical information related to sample staining, EV detection and measurement and experimental design in manuscripts that report EV‐FC data. MIFlowCyt‐EV provides a structure for sharing EV‐FC results, but it does not prescribe specific protocols, as there will continue to be rapid evolution of instruments and methods for the foreseeable future. MIFlowCyt‐EV accommodates this evolution, while providing information needed to evaluate and compare different approaches. Because MIFlowCyt‐EV will ensure consistency in the manner of reporting of EV‐FC studies, over time we expect that adoption of MIFlowCyt‐EV as a standard for reporting EV‐ FC studies will improve the ability to quantitatively compare results from different laboratories and to support the development of new instruments and assays for improved measurement of EVs.

ABSTRACT Extracellular vesicles (EVs) mediate targeted cellular interactions in normal and pathophysiological conditions and are increasingly recognised as potential biomarkers, therapeutic agents and drug delivery vehicles. Based on their size and biogenesis, EVs are classified as exosomes, microvesicles and apoptotic bodies. Due to overlapping size ranges and the lack of specific markers, these classes cannot yet be distinguished experimentally. Currently, it is a major challenge in the field to define robust and sensitive technological platforms being suitable to resolve EV heterogeneity, especially for small EVs (sEVs) with diameters below 200 nm, i.e. smaller microvesicles and exosomes. Most conventional flow cytometers are not suitable for the detection of particles being smaller than 300 nm, and the poor availability of defined reference materials hampers the validation of sEV analysis protocols. Following initial reports that imaging flow cytometry (IFCM) can be used for the characterisation of larger EVs, we aimed to investigate its usability for the characterisation of sEVs. This study set out to identify optimal sample preparation and instrument settings that would demonstrate the utility of this technology for the detection of single sEVs. By using CD63eGFP‐labelled sEVs as a biological reference material, we were able to define and optimise IFCM acquisition and analysis parameters on an Amnis ImageStreamX MkII instrument for the detection of single sEVs. In addition, using antibody‐labelling approaches, we show that IFCM facilitates robust detection of different EV and sEV subpopulations in isolated EVs, as well as unprocessed EV‐containing samples. Our results indicate that fluorescently labelled sEVs as biological reference material are highly useful for the optimisation of fluorescence‐based methods for sEV analysis. Finally, we propose that IFCM will help to significantly increase our ability to assess EV heterogeneity in a rigorous and reproducible manner, and facilitate the identification of specific subsets of sEVs as useful biomarkers in various diseases.

Extracellular vesicles (EVs) can be harvested from cell culture supernatants and from all body fluids. EVs can be conceptually classified based on their size and biogenesis as exosomes and microvesicles. Nowadays, it is however commonly accepted in the field that there is a much higher degree of heterogeneity within these two subgroups than previously thought. For instance, the surface marker profile of EVs is likely dependent on the cell source, the cell's activation status, and multiple other parameters. Within recent years, several new methods and assays to study EV heterogeneity in terms of surface markers have been described; most of them are being based on flow cytometry. Unfortunately, such methods generally require dedicated instrumentation, are time-consuming and demand extensive operator expertise for sample preparation, acquisition, and data analysis. In this study, we have systematically evaluated and explored the use of a multiplex bead-based flow cytometric assay which is compatible with most standard flow cytometers and facilitates a robust semi-quantitative detection of 37 different potential EV surface markers in one sample simultaneously. First, assay variability, sample stability over time, and dynamic range were assessed together with the limitations of this assay in terms of EV input quantity required for detection of differently abundant surface markers. Next, the potential effects of EV origin, sample preparation, and quality of the EV sample on the assay were evaluated. The findings indicate that this multiplex bead-based assay is generally suitable to detect, quantify, and compare EV surface signatures in various sample types, including unprocessed cell culture supernatants, cell culture-derived EVs isolated by different methods, and biological fluids. Furthermore, the use and limitations of this assay to assess heterogeneities in EV surface signatures was explored by combining different sets of detection antibodies in EV samples derived from different cell lines and subsets of rare cells. Taken together, this validated multiplex bead-based flow cytometric assay allows robust, sensitive, and reproducible detection of EV surface marker expression in various sample types in a semi-quantitative way and will be highly valuable for many researchers in the EV field in different experimental contexts.

Flow cytometry (FCM) offers a multiparametric technology capable of characterizing single extracellular vesicles (EVs). However, most flow cytometers are designed to detect cells, which are larger than EVs. Whereas cells exceed the background noise, signals originating from EVs partly overlap with the background noise, thereby making EVs more difficult to detect than cells. This technical mismatch together with complexity of EV-containing fluids causes limitations and challenges with conducting, interpreting and reproducing EV FCM experiments. To address and overcome these challenges, researchers from the International Society for Extracellular Vesicles (ISEV), International Society for Advancement of Cytometry (ISAC), and the International Society on Thrombosis and Haemostasis (ISTH) joined forces and initiated the EV FCM working group. To improve the interpretation, reporting, and reproducibility of future EV FCM data, the EV FCM working group published an ISEV position manuscript outlining a framework of minimum information that should be reported about an FCM experiment on single EVs (MIFlowCyt-EV). However, the framework contains limited background information. Therefore, the goal of this compendium is to provide the background information necessary to design and conduct reproducible EV FCM experiments. This compendium contains background information on EVs, the interaction between light and EVs, FCM hardware, experimental design and preanalytical procedures, sample preparation, assay controls, instrument data acquisition and calibration, EV characterization, and data reporting. Although this compendium focuses on EVs, many concepts and explanations could also be applied to FCM detection of other particles within the EV size range, such as bacteria, lipoprotein particles, milk fat globules, and viruses.

Abstract Extracellular vesicles (EVs) are released from basically all cells. Over the last decade, small EVs (sEVs; 50–150 nm) have gained enormous attention in diagnostics and therapy. However, methodological limitations coupled to the lack of EV standards leave many questions in this quickly evolving field unresolved. Recently, by using enhanced green fluorescent protein (eGFP)‐labeled sEVs as biological reference material, we systematically optimized imaging flow cytometry for single sEV analysis. Furthermore, we showed that sEVs stained with different fluorescent antibodies can be analyzed in a multiparametric manner. However, many parameters potentially affecting the sEV staining procedure still require further evaluation and optimization. Here, we present a concise, systematic evaluation of the impact of the incubation temperature (4°C, room temperature and 37°C) during sEV antibody staining on the outcome of experiments involving the staining of EVs with fluorescence‐conjugated antibodies. We provide evidence that both the staining intensity and the sample recovery can vary depending on the incubation temperature applied, and that observed differences are less pronounced following prolonged incubation times. In addition, this study can serve as an application‐specific example of parameter evaluation in EV flow cytometry. © 2020 The Authors. Cytometry Part A published by Wiley Periodicals, Inc. on behalf of International Society for Advancement of Cytometry.

Abstract Extracellular vesicles (EVs) harvested from cell culture supernatants of human mesenchymal stromal cells (MSCs) suppress acute inflammation in preclinical models of various diseases. Furthermore, they promote regeneration of damaged tissues. Following successful clinical treatment of a steroid-refractory Graft-versus-Host-Disease (GvHD) patient with EVs prepared from conditioned media of human bone marrow (BM)-derived MSCs, we aim to improve MSC-EV production and quality control towards clinical application. Observing functional differences of independent MSC-EV preparations in vitro , we established an optimized murine GvHD model for the analysis of independent MSC-EV preparations in vivo . To this end, T cell depleted allogeneic BM cells co-transplanted with naïve allogeneic spleen-derived T cells induced GvHD symptoms with reproducible strengths in mice being preconditioned by ionizing irradiation. Administration of MSC-EV preparations with confirmed in vitro immune modulatory properties at three consecutive days significantly suppressed GvHD symptoms. In contrast, application of MSC-EV preparations lacking these in vitro immune modulating capabilities failed to suppress GvHD symptoms. Thus, our results reveal therapeutic differences among independent MSC-EV preparations that had been produced in a standardized manner. Thus, given this functional heterogeneity, any individual MSC-EV preparation considered for the clinical application should be evaluated for its potency prior to administration to patients.

Mesenchymal stem or stromal cells (MSCs) are widely applied in regenerative and immune modulating therapies. Initially, it was assumed that administered MSCs integrate into damaged tissues to exert their clinical functions. However, in recent years accumulating evidence has been provided that MSCs rather act in a paracrine than a cellular manner. To this end, extracellular vesicles (EVs), which are secreted by MSCs in vivo and in vitro, seem to exert the MSCs’ therapeutic effects. So far, MSC‐EVs have been shown to improve functional recoveries following ischemic events, such as stroke and myocardial infarction, and to suppress symptoms in inflammatory diseases, such as in Graft‐versus‐Host disease (GvHD). Here, we summarize and discuss some current aspects regarding the therapeutic potential of MSC‐EVs.