Exosomes are emerging targets for biomedical research. However, suitable methods for the isolation of blood plasma-derived exosomes without impurities have not yet been described.Therefore, we investigated the efficiency and purity of exosomes isolated with potentially suitable methods; differential ultracentrifugation (UC) and size exclusion chromatography (SEC).Exosomes were isolated from rat and human blood plasma by various UC and SEC conditions. Efficiency was investigated at serial UC of the supernatant, while in case of SEC by comparing the content of exosomal markers of various fractions. Purity was assessed based on the presence of albumin. We found that the diameter of the majority of isolated particles fell into the size range of exosomes, however, albumin was also present in the preparations, when 1h UC at 4°C was applied. Furthermore, with this method only a minor fraction of total exosomes could be isolated from blood as deduced from the constant amount of exosomal markers CD63 and TSG101 detected after serial UC of rat blood plasma samples. By using UC for longer time or with shorter sedimentation distance at 4°C, or UC performed at 37°C, exosomal yield increased, but albumin impurity was still observed in the isolates, as assessed by transmission electron microscopy, dynamic light scattering and immunoblotting against CD63, TSG101 and albumin. Efficiency and purity were not different in case of using further diluted samples. By using SEC with different columns, we have found that although a minor fraction of exosomes can be isolated without significant albumin content on Sepharose CL-4B or Sephacryl S-400 columns, but not on Sepharose 2B columns, the majority of exosomes co-eluted with albumin.Here we show that it is feasible to isolate exosomes from blood plasma by SEC without significant albumin contamination albeit with low vesicle yield.

Background: Extracellular vesicles (EVs) (isolated from blood plasma) are currently being extensively researched, both as biomarkers and for their therapeutic possibilities. One challenging aspect to this research is the efficient isolation of high-purity EVs from blood plasma in quantities sufficient for in vivo experiments. In accordance with this challenge, the aim of this study was to develop an isolation method in which to separate the majority of EVs from major impurities such as lipoprotein particles and the abundant plasma proteins albumin and fibrinogen. Methods: Samples of rat blood were centrifuged to remove cells, platelets, large EVs and protein aggregates without prior filtration. Density gradient ultracentrifugation was performed by loading plasma sample onto 50, 30, and 10% iodixanol layers and then centrifuged at 120,000 ×g for 24 h. Ten fractions (F1-10) were collected from top to bottom. Fractions with the highest EV content were further purified by ultracentrifugation, size exclusion, or bind-elute chromatography. Efficiency and purity were assessed by Western blots. Morphology and size distribution of particles were examined by dynamic light scattering and electron microscopy (EM). Results: The highest band intensities of EV markers Alix, Tsg101 and CD81 were detected by Western blot in F6 of small-scale DGUC (61.5 ± 10.4%; 48.1 ± 5.8%; 41.9 ± 3.8%, respectively) at a density of 1.128-1.174 g/mL, where the presence of vesicles with a mean diameter of 38 ± 2 nm was confirmed by EM and DLS. Only 1.4 ± 0.5% of LDL and chylomicron marker, 3.0 ± 1.3% of HDL marker, and 9.9 ± 0.4% of albumin remained in the EV-rich F6. However, 32.8 ± 1.5% of the total fibrinogen beta was found in this fraction. Second-step purification by UC or SEC did not improve EV separation, while after BEC on HiScreen Capto Core 700 albumin and lipoprotein contamination were below detection limit in EV-rich fractions. However, BEC decreased efficiency of EV isolation, and fibrinogen was still present in EV-rich fractions. Conclusion: This is the first demonstration that DGUC is able to markedly reduce the lipoprotein content of EV isolates while it separates EVs with high efficiency. Moreover, isolation of lipoprotein- and albumin-free EVs from blood plasma can be achieved by DGUC followed by BEC, however, on the expense of reduced EV yield.

Abstract Funding Acknowledgements Type of funding sources: Public grant(s) – National budget only. Main funding source(s): Momentum grant of the Hungarian Academy of Sciences Introduction Immune checkpoint inhibitors (ICI), such as monoclonal antibodies targeting programmed death ligand-1 (PD-1), revolutionized cancer treatment. However, they can lead to several cardiovascular adverse effects, ranging from mild cardiac dysfunction to fulminant, lethal myocarditis. Nevertheless, the mechanisms and risk factors behind the diverse forms of ICI-induced cardiotoxicity are not entirely understood currently. Purpose In this study, we hypothesized that a prior cardiac ischemic injury, leading to acute immune cell infiltration and activation, but without subsequent heart failure, can exacerbate the cardiotoxicity and cardiac inflammation caused by anti-PD-1 monoclonal antibodies. Furthermore, we aimed to investigate in our mouse model whether abatacept, an inhibitor of T-cell co-stimulation, can ameliorate ICI-induced cardiac effects. Methods First, we treated 8 weeks-old C57BL/6J mice with isoprenaline (ISOP group, 160 mg/kg, n = 43) or with its solvent (CON group, n = 38), to induce reversible cardiac ischemia. Validation of the ischemic injury was performed in 6 randomly selected animals from each group two days after the treatment with histology and echocardiography. After this, the animals underwent 16 weeks of recovery period, followed by echocardiography to confirm cardiac functional recovery. Here, mice from both groups were randomized to three further treatment groups: isotype control, anti-PD-1 alone, or anti-PD-1 combined with abatacept and were treated for two weeks, with three weekly intraperitoneal injections (immune checkpoint inhibition phase). Echocardiography, qRT-PCR and histology was performed to evaluate cardiac function and inflammation. Results Two days after the initial ISOP treatment, mice displayed significant reduction in ejection fraction and infiltration of inflammatory cells were seen on histology. During the recovery period, 8 mice from the ISOP group and one mouse from the CON died. After the immune checkpoint inhibition phase, mice with prior ischemic injury and anti-PD-1 treatment (ISOP + anti-PD-1 alone) showed significant cardiac dysfunction on echocardiography, while animals with abatacept treatment (ISOP+anti-PD-1+abatacept) showed normal cardiac function. With qRT-PCR and histology, increased infiltration of T-cells and macrophages was seen in the myocardium of the ISOP+anti-PD-1 treated group compared to CON animals, with increased expression of pro-inflammatory cytokines, including Il17a, Il23 and Ifng. However, no cardiac infiltration was seen in mice without prior ischemic injury and the pro-inflammatory cytokine response was less pronounced as well. Conclusions Prior cardiac ischemic injury without overt cardiac dysfunction exacerbates cardiac inflammation and cardiotoxicity induced by anti-PD-1 immune checkpoint inhibition therapy. Patients with pre-existing ischemic heart disease may be at greater risk for developing ICI-induced severe cardiac adverse events.Hypothesis

Abstract Background Cardiac remodelling, a crucial aspect of heart failure, is commonly investigated in preclinical models by quantifying cardiomyocyte cross‐sectional area (CSA) and microvascular density (MVD) via histological methods, such as immunohistochemistry. To achieve this, optimized protocols are needed, and the species specificity is dependent on the antibody used. Lectin histochemistry offers several advantages compared to antibody‐based immunohistochemistry, including as cost‐effectiveness and cross‐species applicability. Direct comparisons between the two methods are lacking from the literature. Methods and results In this study, we compared antibody‐ and lectin‐based methods for the histological assessment of cardiomyocyte CSA (with the use of anti‐laminin and wheat germ agglutinin [WGA]) and microvascular density (utilizing anti‐CD31 and isolectin B4 [ILB4]) using different embedding and antigen/carbohydrate retrieval techniques. Here, we describe a detailed, easy‐to‐use combined lectin histochemistry protocol (WGA and ILB4, ‘CardiLect’ protocol) for the histological assessment of cardiac remodelling. The lectin‐based approach has been evaluated on a cross‐species basis, and its efficacy has been demonstrated in zebrafish, rodents, large animals and human samples. We provide an ImageJ script (‘CardiLect Analyser’) for automated image analysis, validated in a preclinical heart failure model by correlating histological parameters with echocardiographic findings. CSA showed a significant positive correlation with left ventricular (LV) mass ( P = 0.0098, r S = 0.7545) and significant negative correlation with markers of systolic function, such as ejection fraction (EF) ( P = 0.0402, r S = −0.6364). Microvascular density showed significant negative correlation with LV mass ( P = 0.0055, r S = −0.7622) and significant positive correlation with EF ( P = 0.0106, r S = 0.7203). Conclusions The described combined lectin histochemistry protocol with the provided ImageJ script is an easy‐to‐use, cost‐effective, cross‐species approach for the histological assessment of cardiac remodelling.