تصف هذه الورقة طريقة قائمة على الارتفاع المغناطيسي يمكنها الكشف على وجه التحديد عن وجود المستضدات ، إما قابلة للذوبان أو مقيدة بالغشاء ، عن طريق تحديد التغيرات في ارتفاع ارتفاع حبات الالتقاط ذات الكثافات الثابتة.
Method Article
تصف هذه الورقة طريقة قائمة على الارتفاع المغناطيسي يمكنها الكشف على وجه التحديد عن وجود المستضدات ، إما قابلة للذوبان أو مقيدة بالغشاء ، عن طريق تحديد التغيرات في ارتفاع ارتفاع حبات الالتقاط ذات الكثافات الثابتة.
تم تطوير الطريقة الموصوفة على أساس مبادئ الارتفاع المغناطيسي ، الذي يفصل بين الخلايا والجسيمات على أساس كثافتها وخصائصها المغناطيسية. الكثافة هي نوع الخلية تحديد الممتلكات، ترتبط مباشرة إلى معدل الأيض، والتمايز، وحالة التنشيط. يسمح الارتفاع المغناطيسي بنهج خطوة واحدة لفصل خلايا الدم المتداولة بشكل ناجح، وصورها وتوصيفها، والكشف عن فقر الدم، وأمراض الخلايا المنجلية، وتعميم الخلايا السرطانية على أساس الكثافة والخصائص المغناطيسية. هذا النهج قابل أيضا للكشف عن المستضدات القابلة للذوبان الموجودة في محلول باستخدام مجموعات من الخرز منخفض الكثافة وعالي الكثافة المغلفة بالأجسام المضادة للالتقاط والكشف ، على التوالي. إذا كان المستضد موجودا في الحل ، فإنه سيتم جسر مجموعتين من الخرز ، وتوليد مجمع حبة حبة جديدة ، والتي سوف ترتفع بين صفوف الخرز المغلفة بالأجسام المضادة. زيادة تركيز المستضد المستهدف في المحلول سوف تولد عددا أكبر من مجمعات حبة الخرز بالمقارنة مع تركيزات أقل من المستضد، مما يسمح بإجراء قياسات كمية للمضاد المستهدف. الارتفاع المغناطيسي مفيد لطرق أخرى بسبب انخفاض وقت إعداد العينة وعدم الاعتماد على طرق القراءة الكلاسيكية. يتم التقاط الصورة التي تم إنشاؤها بسهولة وتحليلها باستخدام المجهر القياسي أو الجهاز المحمول، مثل الهاتف الذكي أو الكمبيوتر اللوحي.
الارتفاع المغناطيسي هو تقنية تم تطويرها لفصل وتحليل وتحديد أنواع الخلايا1و2و3والبروتينات4و5 والمواد الأفيونية6 استنادا فقط إلى كثافتها المحددة وخصائصها المغناطيسية. كثافة الخلية هي فريدة من نوعها، خاصية جوهرية من كل نوع الخلية ذات الصلة مباشرة لمعدل الأيض والتمايز حالة7،8،9،10،11،12،13،14. إن تحديد التغيرات الدقيقة والعابرة في كثافة الخلايا خلال ظروف الحالة الثابتة، وخلال مجموعة متنوعة من عمليات الخلايا، يمكن أن يوفر للمرء نظرة ثاقبة لا مثيل لها في فسيولوجيا الخلايا والفيزيولوجيا المرضية. وترتبط التغيرات في كثافة الخلية مع تمايز الخلية15،16، تطور دورة الخلية9،17،18،19، موت الخلايا المبرمج20،21،22،23، والتحول الخبيث24،25،26 . لذلك ، يمكن استخدام القياس الكمي للتغيرات المحددة في كثافة الخلايا ، للتمييز بين الخلايا من أنواع مختلفة ، وكذلك التمييز بين نفس النوع من الخلايا التي تخضع لعمليات تنشيط مختلفة. وهذا يمكن التجارب التي تستهدف خلية معينة من السكان الفرعيين، حيث التغيرات الديناميكية في الكثافة بمثابة مؤشر على تغيير استقلاب الخلية27. كما ثبت أن الخلية قد تغير كثافتها استجابة لبيئة متغيرة7، فمن الضروري قياس حركية الخلية فيما يتعلق بكثافتها لفهمها بشكل كامل ، والتي قد لا توفرها الطرق الحالية12. الارتفاع المغناطيسي من ناحية أخرى، يسمح لتقييم ديناميكي للخلايا وخصائصها28.
الخلايا هي ثنائية المغناطيسية بمعنى أنها لا تملك لحظة ثنائي القطب المغناطيسي الدائم. ومع ذلك ، عندما تتعرض لحقل مغناطيسي خارجي ، يتم إنشاء لحظة ثنائي القطب المغناطيسي ضعيفة في الخلايا ، في الاتجاه المعاكس للمجال التطبيقي. وهكذا، إذا تم تعليق الخلايا في محلول مغناطيسي وعرضها لحقل مغناطيسي عمودي قوي، فإنها سوف ترتفع بعيدا عن المصدر المغناطيسي وتتوقف إلى ارتفاع، والذي يعتمد في المقام الأول على كثافتها الفردية. الارتفاع ثنائي المغناطيسي للجسم المحصور في الحد الأدنى من المجال المغناطيسي غير المتجانس ممكن عندما يتم استيفاء المعيارين التاليين: 1) يجب أن تكون الحساسية المغناطيسية للجسيمات أصغر من المتوسط المحيط ، و 2) يجب أن تكون القوة المغناطيسية قوية بما يكفي لموازنة قوة الطفو للجسيمات. ويمكن الوفاء بكلا المعيارين عن طريق تعليق RBCs في العازلة المغناطيسية وخلق تدرجات المجال المغناطيسي قوية مع مغناطيس دائم صغيرة وغير مكلفة ومتاحة تجاريا1. يتم تحديد موضع توازن جسيم محصور مغناطيسيا على محور على طول اتجاه الجاذبية من خلال كثافته (بالنسبة لكثافة العازلة) ، وقابليته المغناطيسية (بالنسبة للحساسية المغناطيسية للحاجز) ، وتوقيع المجال المغناطيسي التطبيقي. وبما أن الكثافة والخصائص المغناطيسية للمحلول ثابتة في جميع أنحاء النظام ، فإن خصائص الكثافة الجوهرية للخلايا ستكون العامل الرئيسي الذي يحدد ارتفاع ارتفاع الخلايا ، مع خلايا أكثر كثافة ترتفع أقل مقارنة بالخلايا الأقل كثافة. يستخدم هذا النهج مجموعة من حبات مرجعية ذات كثافة (1.05 و 1.2 غرام/مل) تسمح لنا باستخدام تحليل دقيق وقياسي لقياس الكثافة. تغيير تركيز المحلول المغناطيسي يسمح لأحد لعزل مجموعات مختلفة من الخلايا، مثل RBCs من WBCs، وكثافة الخلايا المتداولة هي خلية محددة، وإزالة الحاجة إلى بروتوكولات العزل أو التلاعب الخلية الأخرى.
تعتمد غالبية طرق الكشف المستخدمة في أبحاث البيولوجيا على استقراء أحداث ملزمة محددة في سهولة تحديد الإشارات الخطية. وغالبا ما تكون أساليب القراءة هذه معقدة وتنطوي على معدات متخصصة وموظفين علميين متفرغين. وصف نهج يهدف إلى الكشف عن المستضدات الموجودة إما على غشاء البلازما للخلايا أو الحويصلات خارج الخلية أو القابلة للذوبان في البلازما ، باستخدام حبة واحدة أو اثنتين من الأجسام المضادة المغلفة . يجب أن تكون الخرز ذات كثافات مختلفة عن بعضها البعض ومن تلك الخاصة بالأهداف التي تم استجوابها. يتم ترجمة وجود مستضد الهدف في أي سائل حيوي معين إلى تغيير محدد وقابل للقياس في ارتفاع الارتفاع لخلية إيجابية مستضد مرتبطة بالخرزة الكشفية. في حالة المستضدات القابلة للذوبان أو الحويصلات خارج الخلية ، فهي ملزمة بالتقاط والخرز والكشف عنه ، مما يشكل مجمع حبة حبة بدلا من مجمع خلايا الخرز. يعتمد التغيير في ارتفاع الارتفاع على الكثافة الجديدة لمجمعات خلية الخرز أو حبة الخرز. بالإضافة إلى التغير في ارتفاع الارتفاع للمجمعات ، مما يشير إلى وجود مستضد في السائل الحيوي ، يعتمد عدد المجمعات أيضا على مقدار الهدف ، مما يجعل الارتفاع المغناطيسي أيضا نهجا كميا للكشف عن المستضد24.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
تمت الموافقة على البروتوكول التجريبي المستخدم في هذه الدراسة من قبل مجلس المراجعة المؤسسية لمركز بيت إسرائيل الطبي (IRB).
1. إعداد الصك
ملاحظة: يتطلب التصوير رفع الخلايا اثنين من المغناطيس النيودميوم الأرض النادرة ممغنطة على المحور ض ليتم وضعها مع القطب نفسه التي تواجه بعضها البعض لتوليد حقل مغناطيسي. يمكن تخصيص المسافة بين المغناطيس اعتمادا على كثافة المجال المغناطيسي وكثافة الأهداف. في هذه الحالة يتم فصل المغناطيس بمساحة 1mm كافية لإدراج 50 ملم طويلة 1x1 مم مربع أنبوب زجاجي شعري. تم طباعة الجهاز ثلاثي الأبعاد باستخدام تصميم AutoCAD ، وهو متاح عند الطلب.
2. ربط الأجسام المضادة لكاربوكوسي-Microparticles/الخرز (تعديل من بروتوكول من قبل PolyAn)
ملاحظة: تحتاج الخرز منخفض الكثافة فقط (1.05 جم/مل) إلى أن تكون مغلفة للكشف عن Rh(+)، ولكن يتم تغطية كل من الخرز عالي الكثافة ومنخفض الكثافة للكشف عن الحويصلات خارج الخلية.
3. جمع وإعداد الدم للكشف Rh(+)
4. عزل PMNs للتظاهر فصل الخلية
5. جيل من Vesicles خارج الخلية RBC عن طريق تفعيل تكملة
6. تحليل الخلايا على جهاز الارتفاع المغناطيسي
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
يركز الارتفاع المغناطيسي الأجسام ذات الكثافات المختلفة على ارتفاعات مختلفة للارتفاع اعتمادا على كثافة الجسم ، وتوقيعه المغناطيسي ، وتركيز المحلول المغناطيسي ، وقوة المجال المغناطيسي الذي أنشأه مغناطيسان قويان نادران. كما يتم وضع المغناطيس اثنين فوق بعضها البعض، يمكن فقط أن ينظر إلى عينات الرفع، مع الحفاظ على الإضاءة كوهلر، وذلك باستخدام المجهر تحولت على جانبها(الشكل 1). يمكن بسهولة تعديل الارتفاع النهائي للارتفاع الذي يصل إليه كل نوع من أنواع الخلايا عن طريق تغيير تركيز المحلول المغنطيسي.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
الطارد المركزي المتدرجة حاليا تقنية قياسية لعزل المكونات دون الخلوية على أساس كثافات فريدة من نوعها. غير أن هذا النهج يتطلب استخدام وسائط متخصصة متدرجة ومعدات للطرد المركزي. يسمح نهج الارتفاع المغناطيسي المعروض هنا بإجراء تحقيق مفصل في الخصائص المورفولوجية والوظيفية للخلايا المتداولة ، مع الحد الأدنى ، إن وجد من التلاعب بالخلايا ، مما يوفر وصولا قريبا في الجسم الحي إلى الخلايا المتداولة.
ومع ذلك، عند استخدام الارتفاع المغناطيسي عدة نقاط جديرة بالذكر. أولا ، يجب أن يكون المجهر المستخدم...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
ولا يوجد لدى صاحبي البلاغ أي تضارب في الكشف عن المعلومات.
ويود المؤلفون أن يشكروا الدكتور جيلوليو بيريرا على مساعدته في العمل خارج الخلية.
وقد تم دعم هذا العمل من خلال منح المعهد الوطني للصحة التالية إلى ICG: RO1CA218500 وUG3HL147353 وUG3TR002881.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 2- (N-Morpholino) هيدرات حمض الإيثان سلفونيك | Sigma Aldrich | M-2933 | (MES) ؛ مكون من عازلة التنشيط |
| 50x2.5x1 مم مغناطيس ، مطلي بالنيكل (Ni-Cu-Ni) ، درجة N52 ، ممغنط من خلال سمك 5 مم (0.197 بوصة | ) K & J Magnetics | مغناطيس مخصص يستخدم لجهاز الرفع المغناطيسي | |
| التسرب الأنبوبي الشعري (Critoseal) | Leica Microsystems | 267620 | تستخدم لتغطية نهايات الأنابيب الشعرية |
| مرشحات أنبوب الطرد المركزي (Corning Costar Spin-X) | Sigma Aldrich | CLS8163 | تستخدم لغسل الخرز |
| مختبر مدمج | جاك Thorlabs | LJ750 | تستخدم لضبط جهاز الرفع المغناطيسي |
| DPBS ، خال من الكالسيوم ، خال من المغنيسيوم | Gibco | 14190-144 | محلول لتعليق الخرز |
| Ethanolamine | Sigma Aldrich | E9508-100ML | يستخدم أثناء خطوة الغسيل للخرز |
| صبغة غشاء البلازما الفلورية (CellMask الأخضر) | Invitrogen | C37608 | يستخدم لتلطيخ خلايا Rh + |
| Gadoteridol Injection | ProHance | NDC 0270-1111-03 | الجادولينيوم (Gd3+) ؛ الحل المغناطيسي المستخدم لتعليق الخلايا |
| HBSS ++ | Gibco | 14025-092 | حل لإعداد العينة |
| Human C5b ، 6 Complex | Complementary Technology، Inc | A122 | تستخدم لتوليد |
| تقنية تكملة | Human C7 | A124 | تستخدم لتوليد |
| تقنية تكملة | Human C8 | A125 | المستخدمة لتوليد كرات الدم الحمراء Evs |
| Human C9 | protein Complement Technology، Inc | A126 | تستخدم لتوليد RBC Evs |
| Mini Series Post Collar | Thorlabs | MSR2 | تستخدم لتأمين جهاز الرفع المغناطيسي لمختبر الرافعات |
| N- (3-Dimethylaminopropyl) -N & Prime ؛ -ethylcarbodiimide hydrochloride | Sigma Aldrich | E1769-10G | (EDC) ؛ تستخدم في تفاعل اقتران الأجسام المضادة |
| التحكم | العادي في IgG للأرانبR & D Systems | AB-105-C | تستخدم لطلاء الخرز كحالة تحكم |
| محلول ملحي مخزن بالفوسفات (محلول 10X ، درجة الحموضة 7.4) | Boston Bioproducts | BM-220 | مكون عازلة اقتران ، يستخدم لغسل خطوات |
| Polysorbate 20 (Tween 20) | Sigma Aldrich | P7949-500ML | مكون عازلة التنشيط |
| مختبرات | بوليسترين كربوكسيل بوليمر | PC06004 | حبات عالية الكثافة (1.05 جم / مل) ، تستخدم لاقتران الأجسام المضادة |
| Rabbit RhD الأجسام المضادة متعددة النسيلة | Invitrogen | PA5-112694 | تستخدم لطلاء الخرز لإزالة عامل Rh في خلايا الدم الحمراء |
| مجهر من الدرجة البحثية | أوليمبوس | بروفيس AX-70 | مجهر يستخدم لتركيب جهاز الرفع المغناطيسي وعرض الخلايا المرتفعة |
| أقدام الترطيب المطاطية | Thorlabs | RDF1 | تستخدم لدعم طاولة اللوح الزجاجي |
| Square Boro Tubing | VitroTubes | 8100-050 | أنبوب شعري يستخدم لتحميل العينة في Maglev |
| Sulfo-NHS | Thermoscientific | 24510 | يستخدم في تفاعل اقتران الأجسام المضادة |
| المرحلة الانتقالية | Thorlabs | PT1 | تستخدم للتركيز ومسح الأنبوب الشعري |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission