هنا، نقدم بروتوكولا لجمع وتحضير وتحليل وسط زراعة الأجنة البشري المستهلك باستخدام مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (NMR)، مما يتيح الكشف القابل للتكرار عن مستقلبات منخفضة الوزن الجزيئي من عينات بمقياس ميكرولتر في ظروف الزراعة السريرية الروتينية.
يتطلب اشتراك JoVE لعرض هذا المحتوى. تسجيل الدخول أو ابدأ نسخة تجريبية مجانية
مقالة منهجية
هنا، نقدم بروتوكولا لجمع وتحضير وتحليل وسط زراعة الأجنة البشري المستهلك باستخدام مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (NMR)، مما يتيح الكشف القابل للتكرار عن مستقلبات منخفضة الوزن الجزيئي من عينات بمقياس ميكرولتر في ظروف الزراعة السريرية الروتينية.
تحتوي وسائط زراعة الأجنة البشرية المستهلكة على مستقلبات منخفضة الوزن الجزيئي يمكنها توفير قراءة غير جراحية لفسيولوجيا الجنين قبل الانغراس. ومع ذلك، فإن التحليل الأيضي القائم على الرنين المغناطيسي النووي (NMR) لهذه العينات يمثل تحديا تقنيا لأن ظروف زراعة الأجنة الروتينية تتضمن أحجام ميكرولتر، ومكملات البروتين، وطبقات زيت البرافين التي تولد إشارات خلفية وتؤثر على جودة الطيف. هنا، نقدم سير عمل محسب لميتابولوم الرنين المغناطيسي النووي لوسائط زراعة الأجنة المستهلكة يتضمن جمع قطرات محكمة لتقليل تلوث الزيت، وبطانات أنابيب الإيثيلين بروبيلين المفلورة (FEP) لعزل العينة كيميائيا عن المرجع الخارجي (TMSP) مع استيعاب أحجام الميكرولتر، والحصول على تسلسل نبضات Carr-Purcell-Meiboom-Gill لقمع إشارات الخلفية الجزيئية الكبيرة. يتيح البروتوكول الكشف والقياس المتسق للمستقلبات منخفضة الوزن الجزيئي من الأجنة البشرية المزروعة بشكل فردي، ويدعم التحليل القابل للتكرار في ظروف المختبر الروتينية. نظرا للعديد من التحديات التقنية، يجب التحقق من صحة الطريقة بشكل صحيح قبل استخدامها لأغراض بحثية أو سريرية.
خلال التطور قبل الزرع في المختبر، تستهلك الأجنة باستمرار وتطلق مستقلبات منخفضة الوزن الجزيئي في الوسط المحيط. لذلك، فإن تركيب وسط زراعة الأجنة المستهلك (SECM) يعكس النشاط الأيضي للجنين ويوفر قراءة وظيفية غير جراحية لفسيولوجيا الجنين وكفاءة النمو 1,2. قد يكمل تحليل هذا البصمة الأيضية طرق التقييم التقليدية ويحسن استراتيجيات اختيار الأجنة في تكنولوجيا الإنجاب المساعد 3,4. على وجه الخصوص، تم ربط التغيرات في تغير الأحماض الأمينية والكربوهيدرات بإمكانية تطور الجنين وقابليته للبقاء 5,6,7.
يستخدم مطيافية الرنين المغناطيسي النووي (NMR) على نطاق واسع في التنميط غير المستهدف للمستقلبات لعينات بيولوجية متنوعة، بما في ذلك وسائط زراعة الأجنة المستهلكة 8,9,10. ومع ذلك، لا يزال تحليل هذه العينات تحديا تحليليا11. في الممارسة السريرية الروتينية، يتم زراعة الأجنة في بيئات دقيقة محددة مصممة لمحاكاة الظروف الفسيولوجية. يتم تعزيز وسط الزراعة بالبروتينات، عادة الألبومين، لتثبيت الضغط الأسموزي، وربط المركبات السامة، وتوفير جزيئات حاملة للدهون وعوامل النمو التي تدعم النمو الطبيعي12. لمنع التبخر والحفاظ على تركيزات ثابتة للمذاب، يتم تغطية قطرات الزراعة بزيت بارافين معقم13.
تولد الدهون الناتجة عن مكونات الزيت والبروتين المسطحة إشارات خلفية واسعة تحجب الرنين الضيق الناتج عن المستقلبات ذات الوزن الجزيئي المنخفض مثل الجلوكوز، والبيروفات، والأحماض الأمينية. علاوة على ذلك، يتطلب تحليل أحجام عينات الميكرولتر في أنابيب NMR القياسية بقطر 5 مم تخفيفا كبيرا للوصول إلى الحجم النشط لملف التردد الراديوي. يقلل هذا الانخفاض في تركيز المحللات بشكل كبير من نسبة الإشارة إلى الضوضاء (S/N)، مما يخفي المستقلبات منخفضة الوفرة ويعيق القياس القابل للتكرار. على الرغم من أن العديد من الدراسات طبقت معدلات الأيض القائمة على الرنين المغناطيسي النووي على وسائط زراعة الأجنة البشرية المستهلكة، فإن غياب بروتوكولات الجمع والتحضير الموحدة والقابلة للتكرار قد حد من قابلية التكرار والمقارنة بين الدراسات 8,9,11.
هنا، نقدم سير عمل استقلابی قائم على الرنين المغناطيسي النووي (الشكل 1) مصمم لتجاوز التحديات التقنية المرتبطة بأخذ عينات وتحليل وسائط زراعة الأجنة البشرية. يجمع هذا النهج بين جمع القطرات المتحكم به لتقليل انتقال الزيت، واكتساب حجم الميكرولتر باستخدام بطانات الإيثيلين البروبيلين المفلورة (FEP) لتجنب تشوهات التخفيف، وتخفيف الإشارات الجزيئية الكبيرة باستخدام تسلسل نبضات Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
أجريت هذه الدراسة بين يناير وأبريل 2023 في قسم الطب التناسلي والغدد الصماء النسائية، المركز الطبي الجامعي ماريبور، سلوفينيا. تم إجراء تحليل الرنين المغناطيسي النووي في المعهد الوطني للكيمياء في ليوبليانا، سلوفينيا. تم الحصول على موافقة مكتوبة مستنيرة من جميع المشاركين. حصل على موافقة كل من لجنة الأخلاقيات المؤسسية (رقم: UKC-MB-KME-1/21) واللجنة الوطنية لأخلاقيات الطب (رقم: 0120-37/2021/15).
1. تصميم الدراسة
ملاحظة: حللت الدراسة وسائط زراعة الأجنة البشرية باستخدام استقلاب الميتابولوميات القائمة على الرنين المغناطيسي النووي (NMR).
2. جمع العينات
3. تحضير العينة لتحليل الرنين المغناطيسي النووي
4. اكتساب الرنين المغناطيسي النووي والمعالجة الطيفية
5. التحليل الإحصائي
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يتم تلخيص سير العمل التحليلي للتحليل الأيضي غير المستهدف بالرنين المغناطيسي النووي لوسط زراعة الأجنة المستهلك في الشكل 1.
إزالة تلوث الزيت أثناء أخذ العينة
يوضح الشكل 2 عملية نقل القطرات المتسلسل المستخدمة لتقليل انتقال الزيت التراكيبي. أظهرت العينات التي تم جمعها دون استخدام دقيق للأنابيب رنينات هيدروكربونية واسعة تمتد عبر المنطقة الأليفاتية من الطيف (δ 0.5–2.3 جزء في المليون)، مما أدى إلى تشويه كبير في خط الأ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
في هذه الدراسة، تناولنا التحديات التحليلية الرئيسية المرتبطة بتحديد وقياس المستقلبات منخفضة الوزن الجزيئي في وسط زراعة الأجنة المستهلك باستخدام أيض الرنين المغناطيسي النووي غير المستهدف. تظهر نتائجنا أن سير العمل المحسن يتيح الحصول على أطياف عالية الجودة وغنية بالمعلومات مناسبة للكشف الموثوق عن مستقلبات منخفضة الوزن الجزيئي.
ثبت أن نقل القطرات المتسلسل بعناية كان ضروريا لتقليل تلوث الزيت، الذي يولد رنينات واسعة تخفي إشارات الأيض منخفضة الوزن الجزيئي ذات الاهتم...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
يعلن المؤلفون أنه لا توجد لديهم مصالح مالية متنافسة.
وقد دعمت هذه الوكالة السلوفينية للبحث والابتكار (ARIS) [رقم المشروع P3-0327].
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| 5 mm FEP tube liner | SP Wilmad-LabGlass | 4682701 | Inner insert for coaxial NMR |
| 5 mm NMR tube | SP Wilmad-LabGlass | 535-PP-7-SB | Outer tube |
| 6-well culture plate | Oosafe | OOPW-SW02 | Embryo culture dish |
| Cryogenic liquid nitrogen | Messer | Contact manufacturer | Sample snap-freezing |
| Deuterium oxide (D2O) | Eurisotop | D214L | NMR solvent |
| Micropipette (10–100 µL) | Eppendorf | 4924000053 | Adjustable volume pipette |
| Microcentrifuge tubes, 1.5 mL, RNase-free | Eppendorf | N216966N | Sample collection and storage |
| Mineral oil | Vitrolife | VTL-10029 | Culture droplet overlay |
| NMR spectrometer, 600 MHz | Bruker | https://www.bruker.com/en/products-and-solutions/mr/nmr/avance-nmr-spectrometer.html | Spectral acquisition |
| Pasteur pipette | Falcon | FAL-357575 | Droplet transfer |
| Pipette, single-channel mechanical | Sartorius | 728060 | Sample handling |
| Pipette tips, sterile | Eppendorf | 22491148 | Compatible with micropipette |
| Pipette tips, sterile filter | Sartorius | 790201F | Aerosol barrier |
| Sequential G-series culture media | Vitrolife | VTL-10143 | Embryo culture medium |
| TMSP-d4 (sodium 3-trimethylsilylpropionate-d4) | Cambridge Isotope Laboratories | DLM-48-1 | Chemical shift reference |
| Tubes, Safe-Lock | Eppendorf | 0030121589 | Storage tubes |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.