Extracellular vesicles represent a rich source of novel biomarkers in the diagnosis and prognosis of disease. However, there is currently limited information elucidating the most efficient methods for obtaining high yields of pure exosomes, a subset of extracellular vesicles, from cell culture supernatant and complex biological fluids such as plasma. To this end, we comprehensively characterize a variety of exosome isolation protocols for their efficiency, yield and purity of isolated exosomes. Repeated ultracentrifugation steps can reduce the quality of exosome preparations leading to lower exosome yield. We show that concentration of cell culture conditioned media using ultrafiltration devices results in increased vesicle isolation when compared to traditional ultracentrifugation protocols. However, our data on using conditioned media isolated from the Non-Small-Cell Lung Cancer (NSCLC) SK-MES-1 cell line demonstrates that the choice of concentrating device can greatly impact the yield of isolated exosomes. We find that centrifuge-based concentrating methods are more appropriate than pressure-driven concentrating devices and allow the rapid isolation of exosomes from both NSCLC cell culture conditioned media and complex biological fluids. In fact to date, no protocol detailing exosome isolation utilizing current commercial methods from both cells and patient samples has been described. Utilizing tunable resistive pulse sensing and protein analysis, we provide a comparative analysis of 4 exosome isolation techniques, indicating their efficacy and preparation purity. Our results demonstrate that current precipitation protocols for the isolation of exosomes from cell culture conditioned media and plasma provide the least pure preparations of exosomes, whereas size exclusion isolation is comparable to density gradient purification of exosomes. We have identified current shortcomings in common extracellular vesicle isolation methods and provide a potential standardized method that is effective, reproducible and can be utilized for various starting materials. We believe this method will have extensive application in the growing field of extracellular vesicle research.

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 Motivation: Extracellular vesicles (EVs) are spherical bilayered proteolipids, harboring various bioactive molecules. Due to the complexity of the vesicular nomenclatures and components, online searches for EV-related publications and vesicular components are currently challenging. Results: We present an improved version of EVpedia, a public database for EVs research. This community web portal contains a database of publications and vesicular components, identification of orthologous vesicular components, bioinformatic tools and a personalized function. EVpedia includes 6879 publications, 172 080 vesicular components from 263 high-throughput datasets, and has been accessed more than 65 000 times from more than 750 cities. In addition, about 350 members from 73 international research groups have participated in developing EVpedia. This free web-based database might serve as a useful resource to stimulate the emerging field of EV research. Availability and implementation: The web site was implemented in PHP, Java, MySQL and Apache, and is freely available at http://evpedia.info. Contact: ysgho@postech.ac.kr

Abstract Hypoxia within a tumor acts as a strong selective pressure that promotes angiogenesis, invasion, and metastatic spread. In this study, we used immune competent bone marrow chimeric mice and syngeneic orthotopic mammary cancer models to show that hypoxia in the primary tumor promotes premetastatic niche formation in secondary organs. Injection of mice with cell-free conditioned medium derived from hypoxic mammary tumor cells resulted in increased bone marrow–derived cell infiltration into the lung in the absence of a primary tumor and led to increased metastatic burden in mammary and melanoma experimental metastasis models. By characterizing the composition of infiltrating bone marrow–derived cells, we identified CD11b+/Ly6Cmed/Ly6G+ myeloid and CD3−/NK1.1+ immune cell lineages as key constituents of the premetastatic niche. Furthermore, the cytotoxicity of natural killer (NK) cells was significantly decreased, resulting in a reduced antitumor response that allowed metastasis formation in secondary organs to a similar extent as ablation of NK cells. In contrast, metastatic burden was decreased when active NK cells were present in premetastatic lungs. Together, our findings suggest that primary tumor hypoxia provides cytokines and growth factors capable of creating a premetastatic niche through recruitment of CD11b+/Ly6Cmed/Ly6G+ myeloid cells and a reduction in the cytotoxic effector functions of NK cell populations. Cancer Res; 72(16); 3906–11. ©2012 AACR.

Abstract Glycosylation is the most common post‐translational modification of proteins and regulates a myriad of fundamental biological processes under normal, and pathological conditions. Altered protein glycosylation is linked to malignant transformation, showing distinct glycopatterns that are associated with cancer initiation and progression by regulating tumor proliferation, invasion, metastasis, and therapeutic resistance. The glycopatterns of small extracellular vesicles (sEVs) released by cancer cells are promising candidates for cancer monitoring since they exhibit glycopatterns similar to their cell‐of‐origin. However, the clinical application of sEV glycans is challenging due to the limitations of current analytical technologies in tracking the trace amounts of sEVs specifically derived from tumors in circulation. Herein, a sEV GLYcan PHenotype (EV‐GLYPH) assay that utilizes a microfluidic platform integrated with surface‐enhanced Raman scattering for multiplex profiling of sEV glycans in non‐small cell lung cancer is clinically validated. For the first time, the EV‐GLYPH assay effectively identifies distinct sEV glycan signatures between non‐transformed and malignantly transformed lung cells. In a clinical study evaluated on 40 patients, the EV‐GLYPH assay successfully differentiates patients with early‐stage malignant lung nodules from benign lung nodules. These results reveal the potential to profile sEV glycans for noninvasive diagnostics and prognostics, opening up promising avenues for clinical applications and understanding the role of sEV glycosylation in lung cancer.

Genome-wide association studies have identified 196 high confidence independent signals associated with breast cancer susceptibility. Variants within these signals frequently fall in distal regulatory DNA elements that control gene expression. We designed a Capture Hi-C array to enrich for chromatin interactions between the credible causal variants and target genes in six human mammary epithelial and breast cancer cell lines. We show that interacting regions are enriched for open chromatin, histone marks for active enhancers and transcription factors relevant to breast biology. We exploit this comprehensive resource to identify candidate target genes at 139 independent breast cancer risk signals, and explore the functional mechanism underlying altered risk at the 12q24 risk region. Our results demonstrate the power of combining genetics, computational genomics and molecular studies to rationalize the identification of key variants and candidate target genes at breast cancer GWAS signals.

Fine-mapping of breast cancer GWAS regions has identified 195 high confidence signals containing more than 5,000 credible causal variants (CCVs). The CCVs are predominantly noncoding and enriched in regulatory elements and thus may confer the risk by altering gene expression in cis. We analyzed allelic expression imbalance (AEI) of genes surrounding known breast cancer signals, using normal breast and breast tumor transcriptome data and imputed genotypes. Fourteen genes, including NTN4, were identified whose expression was associated with CCV genotype. We showed that CCVs at this signal were located within an enhancer that physically interacts with the NTN4 promoter. Furthermore, knockdown of NTN4 in breast cells increased cell proliferation in vitro and tumor growth in vivo. Here, we present the most comprehensive AEI analysis of breast cancer CCVs resulting in identification of new candidate risk genes.