$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
الالتهاب المزمن هو السبب الرئيسي للأمراض المبكرة المرتبطة بفيروس نقص المناعة البشرية والوفيات1و2و3. هناك آليات متعددة حيث فيروس نقص المناعة البشرية يمكن تنشيط الإشارات الالتهابية، وتشير الأدلة الأخيرة دورا لمستقبلات P2X في دخول فيروس نقص المناعة البشرية التي هي الكالسيوم غاتينج أدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) مستقبلات3،4،5،6،7،8،9،10. قد يكون النوع الفرعي P2X من مستقبلات الpurinergic (P2XR) ميسرين مهمين لهذا الالتهاب. ومع ذلك، فإن الآليات الجزيئية لتفاعلات فيروس نقص المناعة البشرية-P2XR غير معروفة إلى حد كبير وقد تؤثر على خطوات دورة الحياة الفيروسية المبكرة والمتأخرة لفيروس نقص المناعة البشرية-1. إن تحديد المسارات والحركة التي تقود الالتهاب المزمن المرتبط بفيروس نقص المناعة البشرية أمر بالغ الأهمية لتعزيز خيارات العلاج للأشخاص المصابين بفيروس نقص المناعة البشرية.
لتقييم ما إذا كان فيروس نقص المناعة البشرية-1 يعذب مستقبلات P2X بشكل مباشر، يجب قياس تنشيط P2XR والعدوى بفيروس نقص المناعة البشرية-1 بالتوازي. تم تحديد مقايسات نشاط P2XR والعدوى بفيروس نقص المناعة البشرية-1 بشكل مستقل: تدفق الكالسيوم الخلوي هو مؤشر على تنشيط P2XR ، ويمكن قياس العدوى المنتجة بفيروس نقص المناعة البشرية-1 حسب وفرة الحمض النووي الريبي. الكشف عن الفلورية لتدفق الكالسيوم ممكن مع صبغ فلو-4 الحساسة للكالسيوم، ويمكن تصور عدوى فيروس نقص المناعة البشرية-1 مع mCherry الفلورسنت مراسل فيروس HIV-NLCI11،12،13،14،15.
لأن هذه المؤشرات لتنشيط P2X (تدفق الكالسيوم الخلوي الحاد) والعدوى بفيروس نقص المناعة البشرية-1 (HIV-1 RNA synthesis) تحدث على جداول زمنية مختلفة (دقائق مقابل أيام) ، هناك نقص في طريقة عالية الإنتاجية تسمح بالتحليل المقترن لتنشيط P2XR والعدوى بفيروس نقص المناعة البشرية-1. تسمح التقنيات التجريبية القياسية عالية الإنتاجية، مثل قياس التدفق الخلوي، بتحليل السكان ولكنها لا تستطيع تقييم العلاقة بين الأحداث الحادة والطولية في الخلايا المفردة. بدلا من ذلك، التصوير أحادي الخلية مع المجهر الفلوري القياسي منخفض الإنتاجية. هذه القيود التجريبية تمثل حاجة إلى تقنيات جديدة وعالية الإنتاجية لقياس الارتباطات بين الأحداث الخلوية الحادة والطولية مباشرة.
نظام optofluidic الموصوف هو منصة جديدة قادرة على فرز الخلية الواحدة والعزلة ، والاستزراع ، والتصوير ، وأتمتة البرامج16،17،18،19. يقدم هذا النظام بديلا متكاملا عالي الإنتاجية لقيود طرق التصوير التقليدية. تتكون منصة Beacon من حاضنة ثاني أكسيد الكربون (CO2)والحاضنة التي يتم التحكم في درجة حرارتها والتي تدعم الخلايا الموجودة على رقاقة. تمتلك الشريحة ترانزستورات حساسة للضوء تولد تدرجا كهربائيا استجابة للضوء المستهدف. يتم استخدام هذه القوة العازلة الناتجة لنقل الخلايا الفردية عبر رقاقة النانوفلويديك إلى المناطق المرغوبة. يتم فرز الخلايا إلى أقلام على الشريحة ، والتي توفر حاجزا لعزل الخلايا الفردية جسديا. التدفق المستمر للرقم من وسائل الإعلام النمو في جميع أنحاء رقاقة يمنع هجرة الخلايا من الأقلام مع السماح لنشر الجسيمات الصغيرة من المواد الغذائية والكواشف الخاصة بالتجربة. المجهر الفلوري يجلس فوق الشريحة. يتم استخدام أتمتة البرامج لالتقاط صور الشريحة عند النقطة الزمنية المحددة من قبل المستخدم.
تم إجراء جميع توصيف الخلايا باستخدام نظام optofluidic لاختيار الخلية الواحدة والتلاعب بها. يتكون هذا النظام من مكونات ميكانيكية وميكروبية وبصرية متكاملة تمكن من التلاعب بالخلايا الواحدة، والقياس، والثقافة، والتصوير. يتم تحميل الخلايا وتثقف على جهاز nanofluidic المتاح الذي يتكون من 3500 غرفة فردية (أقلام) ، كل منها قادر على عقد حجم نانولتر الفرعية. يمكن وضع الخلايا داخل الأقلام باستخدام "أقفاص" عازلة ناتجة عن الضوء ومثقفة تحت ظروف التحكم في درجة الحرارة و CO2. تسمح المركبات الدقيقة بتشويش الوسائط أو المخازن المؤقتة على الشريحة لثقافة الخلايا أو العلاج من المخدرات. إبرة المحرك يسمح لاستيراد وتصدير الخلايا من لوحات الآبار المحتضنة والمغلقة. يمكن تصوير منطقة الشريحة عند تكبير 4x أو 10x في قنوات brightfield والفلورسنت (بما في ذلك DAPI أو FITC أو TRed أو Cy5) لتوصيف الأنماط الظاهرية الخلوية أو التحليل الوظيفي. النظام بأكمله مؤتمت باستخدام البرامج التي يمكن استخدامها لسير العمل المصمم مسبقا أو التجارب المخصصة.
وقد درست العلاقات بين عدوى فيروس نقص المناعة البشرية-1 وفيروس نقص المناعة البشرية 2XR، ولكن لم يتم الإبلاغ عن إجراء عالي الإنتاجية لتوصيف هذه التفاعلات بشكل مباشر بالتوازي. هنا، يصف المؤلفون منهجية لدراسة التفاعلات بين فيروس نقص المناعة البشرية وP2XR من خلال تتبع التدفق الحاد للكالسيوم والعدوى المنتجة اللاحقة بفيروس نقص المناعة البشرية-1 على مستوى الخلية الواحدة. وتجدر الإشارة إلى أن هذا يؤسس أداة جديدة تسمح بقياس مباشر وعالي الإنتاجية وطولي لأهداف متعددة في خلايا واحدة.