نحن وصف نهج جزيء واحد لقياسات تقارب الأجسام المضادة المضادة باستخدام القياس الضوئي الشامل (MP). البروتوكول المستندة إلى MP سريع ودقيق، ويستخدم كمية صغيرة جدا من المواد، ولا يتطلب تعديل البروتين.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
نحن وصف نهج جزيء واحد لقياسات تقارب الأجسام المضادة المضادة باستخدام القياس الضوئي الشامل (MP). البروتوكول المستندة إلى MP سريع ودقيق، ويستخدم كمية صغيرة جدا من المواد، ولا يتطلب تعديل البروتين.
إن قياسات خصوصية وتقارب تفاعلات الأجسام المضادة للأجسام المضادة ذات أهمية حاسمة للتطبيقات الطبية والبحثية. في هذا البروتوكول، نحن وصف تنفيذ تقنية جزيء واحد جديد، قياس ضوئي الشامل (MP)، لهذا الغرض. MP هو تقنية خالية من التسمية والشل الحركة التي تكشف عن الكتل الجزيئية وفئات الأجسام المضادة ومجمعات الأجسام المضادة على مستوى جزيء واحد. MP يحلل عينة الأجسام المضادة للمضادات في غضون دقائق، مما يسمح لتحديد دقيق من تقارب ملزمة وفي وقت واحد توفير المعلومات عن علم التشنج والدولة القلية من البروتينات. هذا هو تقنية بسيطة ومباشرة التي تتطلب سوى بيكومويل كميات من البروتين والمواد الاستهلاكية لا مكلفة. ويمكن استخدام نفس الإجراء لدراسة البروتين البروتين ملزمة للبروتينات مع كتلة الجزيئية أكبر من 50 كيلو Da. للتفاعلات البروتينية المتعددة التكافؤ، يمكن الحصول على تقارب مواقع الربط المتعددة في قياس واحد. ومع ذلك، فإن طريقة قياس الجزيء الواحد وعدم وجود العلامات تفرض بعض القيود التجريبية. هذه الطريقة تعطي أفضل النتائج عند تطبيقها على قياسات تقارب التفاعل دون ميكرومولار، مستضدات مع كتلة جزيئية من 20 كيلو أم أيه أو أكبر، و نقي نسبيا عينات البروتين. كما أننا نُصف الإجراء اللازم لتنفيذ خطوات التركيب والحساب المطلوبة باستخدام برنامج تحليل البيانات الأساسي.
أصبحت الأجسام المضادة أدوات في كل مكان من البيولوجيا الجزيئية وتستخدم على نطاق واسع في كل من التطبيقات الطبية والبحثية. في الطب، فهي ذات أهمية حاسمة في التشخيص، ولكن تطبيقاتها العلاجية تتوسع أيضاً ويتم تطوير العلاجات الجديدة القائمة على الأجسام المضادة باستمرار1،2،3،4. وتشمل التطبيقات العلمية للأجسام المضادة العديد من التقنيات المختبرية التي لا غنى عنها مثل immunofluorescence5، المناعي6، تدفق cytometry7، ELISA ، والنشاف الغربية. بالنسبة لكل من هذه التطبيقات، فإن الحصول على قياسات دقيقة لخصائص الربط للجسم المضاد، بما في ذلك تقارب الربط وخصوصيته، أمر بالغ الأهمية.
منذ أول جهاز الرنين البلازمون سطح التجارية (SPR) تم إدخالها في عام 1990، أصبحت أجهزة الاستشعار الحيوي البصرية "المعيار الذهبي" لتوصيف الأجسام المضادة، ولكن التقنيات الأخرى، بما في ذلك ELISA، تستخدم أيضا بشكل روتيني لقياس تقارب الأجسام المضادة8،9. هذه الطرق عادة ما تتطلب شل أو وضع العلامات على الجزيئات المحللة، والتي يمكن أن تؤثر على التفاعل بين الفائدة. كما أنها بطيئة نسبياً، وتنطوي على خطوات مقارنة متعددة قبل أن يتسنى جمع النتائج لتحليل البيانات. A وضعت مؤخرا واحد جزيء طريقة، القياس الضوئي الشامل (MP)، يكتشف الجزيئات مباشرة في الحل عندما تهبط على سطح المجهر يغطي10،11. لا يتطلب الكشف البصري القائم على تشتت الضوء الذي يستخدمه النائب وضع العلامات على البروتين أو تعديله. يتم تسجيل جزيئات البروتين الفردية بواسطة المجهر التشتت التداخلي كما البقع الداكنة التي تظهر في الصورة (الشكل 1D) ، ويمكن الكشف عن عدة آلاف من الجزيئات خلال الحصول على البيانات لمدة دقيقة واحدة12. يتم تحديد كمية الإشارة التي يتم إنشاؤها بواسطة كل جسيم على حدة، ويتم حساب قيمة التباين (ظلام نسبي). وتتناسب قيم التباين التداخلي مع الكتل الجزيئية للبروتينات، مما يسمح بتحديد الأنواع المقيدة والحرّة في خليط الأجسام المضادة للمضادات. في الوقت نفسه، من خلال عد أحداث الهبوط الجزيئي، MP يقيس مباشرة مجموعات الأنواع. وهذا يعطي MP الأساليب المستندة إلى قدرة فريدة لتحديد بشكل مستقل تقارب مواقع الربط المتعددة.
ربط المستضد (Ag) يمكن وصف جزيئات إلى موقعين ملزمين من الأجسام المضادة سليمة (Ab) كما :
مع الثوابت اقتران التوازن Ka1 و Ka2 تعريف ك:
حيث ci و fi تمثل التركيز وجزء من المكون i، على التوالي. يمكن التعبير عن تركيز المستضد الكلي (cAg)على النحو:
منذ تركيزات مجموع الأجسام المضادة (جAb)tot و antigen (cAg) من المعروفأن هذه المعادلة يمكن استخدامها لتناسب مباشرة الكسور المكون التجريبية التي تم الحصول عليها من قياسات MP وحساب ثوابت اقتران التوازن Ka1 و Ka2 (انظر المعلومات التكميلية).
ويمكن أيضا أن تستخدم بيانات MP لتقدير التعاون بين موقعين للجسم المضاد ملزمة11. لاثنان جسم مضادّة ثوابت مع ثوابت متماثلة مجهريّة ملزمة, العاملات إحصائيّة يصف العملية من مجموعة سكان من ال أب· Ag وAb· Ag2 المجمعات تملي أن الثوابت التوازن العيان واضح Ka1 و Ka2 لن تكون متساوية عدديا، وKa1 = 4Ka2. ولذلك، تشير القيم التجريبية لـ Ka1 < 4Ka2 إلى التعاون الإيجابي بين موقعي ربط الأجسام المضادة. وبالمثل، Ka1 > 4Ka2 يشير إلى التعاونية السلبية.
قياسات MP لتقارب الربط المضاد للجسم سريع ويتطلب كمية صغيرة من المواد. توفر التوزيعات الكتلة النائب المستخدمة في عمليات حسابية ثابتة التوازن معلومات إضافية حول خصائص العينة وتمكن من تقييم نقاء العينة، oligomerization، وتجميع في تجربة واحدة. ويمكن استخدام نفس الطريقة لقياس نسبة عالية من البروتين البروتين ملزمة، وMP مفيد بشكل خاص لدراسات التفاعلات البروتينية متعددة التكافؤ. وعادة ما يكون المجمعات متعددة البروتينات كتل جزيئية كبيرة، الأمثل للكشف عن النائب، ويمكن استخدام بيانات جزيء واحد لقياس stoichiometry وحساب تقارب مواقع الربط متعددة في وقت واحد. عادةً ما يصعب الحصول على هذه المعلومات باستخدام أساليب مجمعة.
دون تعديلات، والبروتوكول الحالي هو مناسبة لقياسات تقارب عالية نسبيا، تفاعلات دون micromolar مع مستضدات من كتلة جزيئية من 20 كيلو أم لا أو أكبر. للحصول على أفضل النتائج، يجب أن تكون مخزونات البروتين من درجة النقاء العالية، ولكن لا توجد متطلبات محددة العازلة. باستخدام MP، يمكن تقييم ربط الأجسام المضادة المضادة في أقل من خمس دقائق. يمكن إجراء جمع البيانات والتحليل المطلوبة لإجراء حسابات Kd دقيقة في غضون 30 دقيقة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
1. إعداد غرف التدفق
2. إعداد عينات مستضد الأجسام المضادة لقياسات تقارب

3. جمع بيانات القياس الضوئي الشامل
4. تحليل بيانات النائب

5. حساب التوازن القيم الثابتة

الشكل 1: صور قياس ضوئي شامل. (أ)صورة عرض أصلية تمثيلية لمخزن التصوير المؤقت الذي تم جمعه على غطاء نظيف و (B) على غطاء مع عيوب سطحية. (C) صورة نسبة تفاضلية من العازلة التصوير و (D) و AHT · HT الحل. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.

الشكل 2: MP تدفق غرفة إعداد والتحميل. (أ) Coverslip عقد الموقف لإجراء التنظيف. (B) محاذاة 24 × 24 مم الأغطية (الطبقة الوسطى) والشريط على الوجهين (الطبقة العليا) على سطح رقائق الألومنيوم (الطبقة السفلية، لا تظهر). خطوط زرقاء متقطعة تظهر موقع خطوط قطع. (C) عرض علوي وجانبي لغرفة التدفق المجمعة مع قناتين للعينة، وصورة لغرفة التدفق المجمعة. (D)الإجراء الخاص بالتحميل في قناة تدفق مسبقًا. الرجاء النقر هنا لعرض نسخة أكبر من هذا الرقم.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
لقد سبق فحصنا التفاعل بين الإنسان α-ثرومبين (HT) والماوس أحادية النسيلة المضادة البشرية ثرومبين الأجسام المضادة (AHT) باستخدام MP يستند إلى المقايسة11. وبما أن الكتلة الجزيئية لـ HT (37 كيلو Da) أقل من حد الكشف عن 40 كيلو Da، فإن الحد الأقصى لتركيز العينة يمكن أن يتجاوز الحد الأقصى من تركيز MP 50 nM دون التأثير سلباً على دقة التوزيعات الجماعية. وقد تم التخطيط للتجربة كسلسلة المعايرة مع الأجسام المضادة AHT بتركيز ثابت 25 nM، وHT بتركيزات 7.5 nM، 15 nM، 30 nM، 60 nM و 120 nM. وي...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يوفر بروتوكول القياس الضوئي الشامل الموضح هنا طريقة سريعة ودقيقة لقياس تقاربات ربط الأجسام المضادة. يستخدم تحليل MP كمية صغيرة جدًا من المواد، ويمكن تقييم المعلومات الإضافية - بما في ذلك قياس الرزينة ، oligomerization ، والنقاء - من نفس البيانات (الشكل 5). دون تعديلات، وهذا الأسلوب ينطبق على قياسات ثوابت الانفصام في ما يقرب من 5 nM إلى 500 nM نطاق، وبالنسبة للجزيئات ليجوند مع كتلة جزيئية من 20 كيلو أم أي أو أكبر تقريبا. ويمكن استخدام نفس البروتوكول ليس فقط لتحليل المضادة المضادة للأجسام ملزم...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ليس لدى أصحاب البلاغ ما يكشفون عنه.
نشكر كير نيومان على قراءته النقدية للمخطوطة. وقد دعم هذا العمل البرنامج داخل الأمعاء في المعهد الوطني للصحة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| جمع البيانات | AcquireMP | Refeyn | |
| تقنيات الدم المضادة للثرومبين البشري | AHT-5020 | RRID: AB_2864302 | |
| أدوات تطبيق ذات رؤوس قطنية | مسحات بصرية من القطن Thorlabs | CTA10 | لتنظيف العدسات |
| أغطية 24 × 24 مم | Globe Scientific | 1405-10 | |
| أغطية 24x50 مم | فيشر Scientific | 12-544-EP | |
| DiscoverMP | Refeyn | MP برنامج معالجة البيانات | |
| ملقط | المجهر الإلكتروني | 78080-CF | ملقط ناعم الرؤوس للمناولة مع |
| الطبقات البشرية & ألفا الثرومبين | تقنيات الدم | HCT-0020 | |
| زيت الغمر | Thorlabs | MOIL-30 | |
| Isopropanol | Alfa Aesar | 36644 | |
| Microsoft Excel | Microsoft جدول بيانات | OneMP | |
| Refeyn | أداة قياس ضوئية | ||
| الكتلة Origin | Lab | برنامج الرسوم البيانية العلمية | |
| PBS | Corning | 46-013-CM | 10x مخزون |
| مرشح حقنة | Millipore | SLGSR33SS | المخزن المؤقت والعينة تصفيه |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.