Cet article décrit une méthode basée sur la lévitation magnétique qui peut détecter spécifiquement la présence d’antigènes, solubles ou liés à la membrane, en quantifiant les changements dans la hauteur de lévitation des billes de capture avec des densités fixes.
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Article de méthode
Quantification des densités cellulaires et des propriétés antigéniques par lévitation magnétique
Dans cet article
Résumé
Résumé
La méthode décrite a été développée sur la base des principes de la lévitation magnétique, qui sépare les cellules et les particules en fonction de leur densité et de leurs propriétés magnétiques. La densité est une propriété d’identification de type cellulaire, directement liée à son taux métabolique, à sa différenciation et à son statut d’activation. La lévitation magnétique permet une approche en une étape pour séparer, imager et caractériser avec succès les cellules sanguines circulantes, et pour détecter l’anémie, la drépanocytose et les cellules tumorales circulantes en fonction de la densité et des propriétés magnétiques. Cette approche se prête également à la détection d’antigènes solubles présents dans une solution en utilisant des ensembles de billes de faible et haute densité recouvertes d’anticorps de capture et de détection, respectivement. Si l’antigène est présent en solution, il reliera les deux ensembles de perles, générant un nouveau complexe perle-perle, qui lévitera entre les rangées de perles recouvertes d’anticorps. Une concentration accrue de l’antigène cible en solution générera un plus grand nombre de complexes perles-billes par rapport à des concentrations plus faibles d’antigène, permettant ainsi des mesures quantitatives de l’antigène cible. La lévitation magnétique est avantageuse pour d’autres méthodes en raison de son temps de préparation des échantillons réduit et de son manque de dépendance aux méthodes de lecture classiques. L’image générée est facilement capturée et analysée à l’aide d’un microscope standard ou d’un appareil mobile, tel qu’un smartphone ou une tablette.
Introduction
La lévitation magnétique est une technique développée pour séparer, analyser et identifier les types de cellules1,2,3,protéines4,5 et opioïdes6 en fonction uniquement de leur densité spécifique et de leurs propriétés paramagnétiques. La densité cellulaire est une propriété intrinsèque unique de chaque type de cellule directement liée à son taux métabolique et à son statut de différenciation7,8,9,<....
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Protocole
Le protocole expérimental utilisé dans cette étude a été approuvé par le Beth Israel Deaconess Medical Center Institutional Review Board (IRB).
1. Configuration de l’instrument
REMARQUE: L’imagerie des cellules en lévitation nécessite que deux aimants en néodyme de terres rares magnétisés sur l’axe z soient placés avec le même pôle face à l’autre pour générer un champ magnétique. La distance entre les aimants peut être personnalisée en fonction de l’intensité du champ magnétique et de la densité des cibles. Dans ce cas, les aimants sont séparés par un espace suffisant de 1 mm pour l’insertion d’un tube capillaire e....
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Résultats
La lévitation magnétique concentre des objets de différentes densités à différentes hauteurs de lévitation en fonction de la densité de l’objet, de sa signature magnétique, de la concentration de solution paramagnétique et de la force du champ magnétique créé par deux aimants puissants de terres rares. Comme les deux aimants sont placés l’un sur l’autre, les échantillons en lévitation ne peuvent être vus, tout en maintenant l’éclairage de Köhler, qu’à l’aide d’un microscope tourné sur le côté(Figure .......
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Discussion
La centrifugation par gradient est actuellement la technique standard pour isoler les composants subcellulaires en fonction de leurs densités uniques. Cette approche nécessite toutefois l’utilisation de milieux de gradient spécialisés ainsi que d’équipements de centrifugeuse. L’approche de lévitation magnétique présentée ici permet une étude détaillée des propriétés morphologiques et fonctionnelles des cellules circulantes, avec un minimum, voire aucune manipulation des cellules, fournissant un accès quasi in vivo
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Déclarations de divulgation
Les auteurs n’ont aucun conflit à divulguer.
Remerciements
Les auteurs tiennent à remercier le Dr Getulio Pereira pour son aide dans le travail sur les vésicules extracellulaires.
Ce travail a été soutenu par les subventions suivantes de l’Institut national de la santé à iCG: RO1CA218500, UG3HL147353 et UG3TR002881.
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Matériaux
| Nom | Entreprise | Numéro de catalogue | Commentaires |
|---|---|---|---|
| Acide 2-(N-Morpholino)éthanesulfonique hydraté | Sigma Aldrich | M-2933 | (MES) ; composant du tampon d’activation |
| Aimants 50x2,5x1 mm, plaqué nickel (Ni-Cu-Ni), grade N52, aimanté sur 5mm (0,197") d’épaisseur | K& J Magnetics | Aimants personnalisés utilisés pour le dispositif de lévitation magnétique | |
| Mastic pour tubes capillaires (Critoseal) | Leica Microsystems | 267620 | Utilisé pour boucher les extrémités des tubes capillaires |
| Filtres pour tubes à centrifuger (Corning, Costar, Spin-X) | Sigma Aldrich | CLS8163 | Utilisé pour laver les billes |
| Compact Lab Jack | Thorlabs | LJ750 | Utilisé pour régler le dispositif de lévitation magnétique |
| DPBS, sans calcium, sans magnésium | Gibco | 14190-144 | Solution pour suspensions de billes |
| Ethanolamine | Sigma Aldrich | E9508-100ML | Utilisé lors d’une étape de lavage pour billes |
| Teinture à membrane plasma fluorescente (CellMask Green) | Invitrogen | C37608 | Utilisé pour colorer les cellules Rh+ |
| Gadoteridol Injection | ProHance | NDC 0270-1111-03 | Gadolinium (Gd3+) ; solution magnétique utilisée pour suspendre les cellules |
| HBSS++ | Gibco | 14025-092 | Solution pour la préparation d’échantillons |
| Humain C5b,6 | complexe Technologie du complément, Inc | A122 | Utilisé pour générer la |
| protéine C7 humaine | Evs Technologie du complément, Inc | A124 | Utilisé pour générer la |
| protéine C8 humaine | RBC Evs Technologie du complément, Inc | A125 | Utilisé pour générer des globules rouges |
| Evs Human C9 | protein Complement Technology, Inc | A126 | Utilisé pour générer des colliers de poteau RBC Evs |
| Mini Series | Thorlabs | MSR2 | Utilisé pour fixer le dispositif de lévitation magnétique aux prises de laboratoire |
| N-(3-Dimethylaminopropyl)-N&prime ;-ethylcarbodiimide chlorhydrate Sigma | Aldrich | E1769-10G | (EDC) ; utilisé dans la réaction de couplage |
| d’anticorps Contrôle normal des IgG | de lapinR& D Systems | AB-105-C | Utilisé pour revêtir les billes en tant que condition de contrôle |
| Solution saline tamponnée au phosphate (solution 10X, pH 7,4) | Boston Bioproducts | BM-220 | Composant du tampon de couplage, utilisé pour les étapes de lavage |
| Polysorbate 20 (Tween 20) | Sigma Aldrich | P7949-500ML | Composant du tampon d’activation |
| Polystyrène carboxyle | Composite Bangs Laboratories | PC06004 | Perles de haute densité (1,05 g/mL), utilisées pour le couplage d’anticorps |
| Rabbit RhD Anticorps polyclonal | Invitrogen | PA5-112694 | Utilisé pour enrober les billes pour la détection du facteur Rh dans les globules rouges |
| Microscope de qualité recherche | Olympus | Provis AX-70 | Microscope utilisé pour monter un dispositif de lévitation magnétique et visualiser les cellules en lévitation |
| Pieds amortisseurs en caoutchouc | Thorlabs | RDF1 | Utilisé pour supporter la table d’essai |
| Tube carré Boro | VitroTubes | 8100-050 | Tube capillaire utilisé pour le chargement d’échantillons dans Maglev |
| Sulfo-NHS | Thermoscientific | 24510 | Utilisé dans la réaction de couplage d’anticorps |
| Etape translationnelle | Thorlabs | PT1 | Utilisé pour la focalisation et pour le balayage du tube capillaire |
Références
- Tasoglu, S., et al. Levitational Image Cytometry with Temporal Resolution. Advanced Materials. 27 (26), 3901-3908 (2015).
- Durmus, N. G., et al. Magnetic levitation of single cells. Proceedings of the National Academy of Sciences o....
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Réimpressions et autorisations
