Криоэлектронная микроскопия демонстрирует полиморфизм малых внеклеточных везикул

В рамках данного исследования была создана компьютерная программа Veronica – специализированная среда для разметки изображений, полученных методом криоэлектронной микроскопии. Она позволяет выделять контуры замкнутых и незамкнутых объектов и сохранять их в удобном для анализа формате, а также определять заданные метрики для исследования морфологии. С помощью программы Veronica была охарактеризована морфология образцов малых внеклеточных везикул, выделенных из желудочного сока пациентов с аденокарциномой желудка, а также условно здоровых доноров. Предложен подход к разметке изображений и расчета показателей для описания везикул, основанный на измерении параметров вложенности (меры количества частиц, вложенных друг в друга) и ветвистости (меры количества расположенных рядом частиц, окруженных общей мембраной).

1. Brent A., Shirmast P., McMillan N.A.J. Extracellular vesicle lipids and their role in delivery. J. Extracell. Biol. 2025;4(6):e70064.

2. Lamorte D., De Luca L., Tartarone A., Trino S., Giulivo I., De Stradis A., Maietti M., Caivano A., Laurenzana I. Serum extracellular vesicle microRNAs as potential biomarkers to predict pembrolizumab response and prognosis in metastatic non-small cell lung cancer patients. Front. Immunol. 2025;16:1540906.

3. Pan R., Chen D., Hou L., Hu R., Jiao Z. Small extracellular vesicles: a novel drug delivery system for neurodegenerative disorders. Front. Aging Neurosci. 2023;15:1184435.

4. Моисеенко А.В., Басалова Н.А., Багров Д.В., Трифонова Т.С., Виговский М.А., Дьячкова У.Д., Дьячкова У.Д., Григорьева О.А., Новоселецкая Е.С., Ефименко А.Ю., Соколова О.С. Прямая визуализация внеклеточных везикул на мембране мезенхимных стволовых/стромальных клеток человека методом криоэлектронной микроскопии. Наноиндустрия. 2024;17(7–8):434–443.

5. Emelyanov A., Shtam T., Kamyshinsky R., Garaeva L., Verlov N., Miliukhina I., Kudrevatykh A., Gavrilov G., Zabrodskaya Y., Pchelina S., Konevega A. Cryo-electron microscopy of extracellular vesicles from cerebrospinal fluid. PLoS One. 2020;15(1):e0227949.

6. Miroshnikova V.V., Dracheva K.V., Kamyshinsky R.A., Yastremsky E.V., Garaeva L.A., Pobozheva I.A., Landa S.B., Anisimova K.A., Balandov S.G., Hamid Z.M., Vasilevsky D.I., Pchelina S.N., Konevega A.L., Shtam T.A. Cryo-electron microscopy of adipose tissue extracellular vesicles in obesity and type 2 diabetes mellitus. PLoS One. 2023;18(2):e0279652.

7. Kapoor K.S., Kong S., Sugimoto H., Guo W., Boominathan V., Chen Y.L., Biswal S.L., Terlier T., McAndrews K.M., Kalluri R. Single extracellular vesicle imaging and computational analysis identifies inherent architectural heterogeneity. ACS Nano. 2024;18(18):11717–11731.

8. Wagner T., Merino F., Stabrin M., et al. SPHIREcrYOLO is a fast and accurate fully automated particle picker for cryo-EM. Commun. Biol. 2019;2:218.

9. Punjani A., Rubinstein J.L., Fleet D.J., Brubaker M.A. cryoSPARC: algorithms for rapid unsupervised cryo-EM structure determination. Nat. Methods. 2017;14(3):290–296.

10. Schönnenbeck P., Junglas B., Sachse C. CryoVIA: An image analysis toolkit for the quantification of membrane structures from cryo-EM micrographs. Structure. 2025;33(4): 808–819.

11. Skryabin G.O., Vinokurova S.V., Galetsky S.A., Elkin D.S., Senkovenko A.M., Denisova D.A., Komelkov A.V., Stilidi I.S., Peregorodiev I.N., Malikhova O.A., Imaraliev O.T., Enikeev A.D., Tchevkina E.M. Isolation and characterization of extracellular vesicles from gastric juice. Cancers. 2022;14(14):3314.

12. Mastronarde D.N. Automated electron microscope tomography using robust prediction of specimen movements. J. Struct. Biol. 2005;152(1):36–51. 14. Kruskal W.H., Wallis W.A. Use of ranks in one-criterion variance analysis. J. Am. Stat. Assoc. 47(260):583–621.

13. Schindelin J., Arganda-Carreras I., Frise E., Kaynig V., Longair M., Pietzsch T., Preibisch S., Rueden C., Saalfeld S., Schmid B., Tinevez J.Y. Fiji: an open-source platform for biological-image analysis. Nat. Methods. 2012;9(7):676–682.

14. Skryabin G., Enikeev A., Beliaeva A., Galetsky S., Bagrov D., Moiseenko A., Vnukova A., Imaraliev O., Karasev I., Tchevkina E. Distinctive features of extracellular vesicles present in the gastric juice of patients with gastric cancer and healthy subjects. Int. J. Mol. Sci. 2025;26(12):5857.

15. Saadeldin I.M., Seif E., Jongki C. Relevance of multilamellar and multicompartmental vesicles in biological fluids: understanding the significance of proportional variations and disease correlation. Biomarker Res. 2023;11(1):77.