2015年8月4日
我们描述了一种同时测量力调节的单个受体-配体结合动力学和单个 T 淋巴细胞中钙信号传导实时成像的技术。
该程序的总体目标是同时测量受体样和结合,并观察单个细胞上的结合诱导的钙信号传导。这是通过首先分离生物素并调整人红细胞或 RBC 的渗透压以将其用作超灵敏的力传感器来实现的。第二步是微尺度玻璃珠的功能化,包括清洁、扩张和配体涂层。
接下来,分离 T 细胞并在 2:00 AM 与钙染料一起孵育,这样可以观察细胞内钙离子浓度。最后一步是在实验室中准备实验设置特别需要的微量移液器。最终,荧光生物膜力探针或 BFP 技术用于显示细胞与配体包被的珠子的粘附,测量受体配体结合动力学,同时监测细胞内钙水平。
该技术有助于了解 T 细胞如何通过雄激素识别感知机械力。与现有方法相比,该技术的一个主要优点是 FBIP 可以同时测量受体配体结合动力学和细胞内信号传导。该协议具有挑战性的部分包括手动生成正确直径的微 pep 路径,用微 PEP 拾取细胞和蜜蜂以及组装力探针,这起初可能会失败,尽管他不能在这里演示这个视频。
合著者 Arnold G 最近在我的实验室完成了博士学位,他对 FBAP 协议的初步制造验证做出了重大贡献。从手指刺入 8 至 10 微升血液,加入 1 毫升碳酸氢盐中,缓冲喷射离开涡旋或移液混合物并以 900 G 离心 1 分钟。再洗一次。
接下来,混合 10 微升所得红细胞包、171 微升碳酸盐碳酸氢盐缓冲液和 1049 微升生物素。PEG NHS 接头溶液,并在室温下孵育 30 分钟。在洗涤所得 RBC 混合物之前使用相同的洗涤程序,用碳酸盐碳酸氢盐缓冲液洗涤一次,然后用 N 2 5% 缓冲液洗涤两次。
接下来将制霉菌素稀释到 N 2 5% 缓冲液中。要使最终浓度为每毫升 40 微升,请将 5 微升生物素化红细胞与 71.4 微升制霉菌素溶液混合,并在零摄氏度下孵育 1 小时。最后,用 N 2 5% 缓冲液洗涤样品两次,并将生物素化的 RBC 与 N 2 5% 缓冲液加 0.5%BSA 储存在冰箱中,将一根 3 英寸微量移液器安装到微量移液器拉拔器上。
单击拉动按钮,使毛细管的中间被机器加热,毛细管的两端被拉动,制成两个带有锋利尖端的毛细管,即原始移液器。接下来,将原始移液器安装到微量移液器的移液器支架上 Forge heat 以熔化 Forge 上的玻璃球。将原始移液器的尖端插入玻璃球内。
冷却玻璃球并拉动原始移液器,使其从外部破裂,将其尖端留在球体内。重复此过程,直到获得所需的尖端孔口,以首先使用玻璃切割机将细胞室切割成 40 毫米 x 22 毫米 x 0.2 毫米的盖玻片,分成两块 40 毫米 x 11 毫米 x 0.2 毫米的块。细胞室建立在自制腔室支架的基础上,该支架由两块金属方块和一个将它们连接在一起的手柄组成。
使用 grace 将一个盖玻片粘在腔室支架的底部,使其桥接两个金属方块。同样,将另一个盖玻片粘在顶部,这将形成一个平行的盖玻片单元室。接下来,使用移液器在两个盖玻片之间注入 200 μL 实验缓冲液。
确保缓冲液连接到两个盖玻片上。轻轻旋转并摇动腔室,让缓冲液接触腔室的两端。然后小心地将矿物油注入腔室的两侧,位于实验缓冲区的两侧,从而将缓冲液与空气密封。
注射 prob. 珠子是 bcs 和靶标,分别位于缓冲区的上部、中部和下部区域。要开始 BFP 实验,请打开显微镜和光源。
将腔室放在主显微镜载物台上。下一步是安装 BFP 的所有三个微量移液器。左边的探针是抓住 A RBC。
右边的目标是抓住细胞,右下角的辅助工具用于抓取珠子进行安装,使用微量注射器用实验缓冲液回填微量移液器。将微量移液器从移液器支架上取下,并将其保持在较低的位置,让液体从吸头滴落。将微量移液器快速插入支架尖端,确保没有气泡进入微量移液器。
在插入过程中,拧紧支架螺钉,然后将每个移液器支架安装到相应的微型纵器上。将微量移液器推向腔室,使其吸头进入腔室缓冲区。调整微量移液器的位置,并在显微镜视野下找到它们。
在腔室支架阶段周围移动以找到三种元素的菌落。通过转动机械手的旋钮,逐个调整相应微量移液器的位置,让微量移液器的尖端接近一个细胞或微珠,吸出细胞或微珠。通过调整相应微量移液器内的压力,所有三个微量移液器都将捕获相应的元件。
在腔室支架阶段周围移动,找到一个远离注入元素菌落的开放空间,在那里进行实验。切换显微镜视觉模式以在计算机程序上可视化图像。将移液器吸头上的所有三个元件移动到程序的视野中。
接下来,将探针珠和 RBC 对齐,并小心地将探针珠纵到 RBC 的顶点。现在将微珠短暂撞击到 RBC 上并轻轻缩回,调整辅助微量移液器的压力,轻轻吹走微珠,使其粘附在 RBC 顶端。将辅助移液器移开,并在程序上对齐目标和磁珠。
在视野窗口中,使用程序工具测量探针微量移液器的相应半径、RBC 以及 RBC 和探针珠之间的圆形接触面积。这些值允许通过文本协议中列出的方程来估计 RBC 的弹簧常数。在程序中输入所需的 RBC 弹簧常数后,在 RBC 顶点上画一条水平线,这将在相邻窗口中产生一条曲线,指示每个像素的亮度。
沿着这条线,将阈值线拖动到曲线深度的一半左右。接下来,选择所需的实验模式、热波动测定、粘附频率测定或力夹测定。根据需要设置参数。
单击开始,允许程序移动目标移液器并将目标移入和推出与探针数据收集的接触,并行,实时记录 pro bead 的位置。通过单击按钮停止程序 停止实验 此时将弹出一个窗口。为了保存采集的数据以使用 BFP 系统的荧光功能,打开了激发光源和荧光相机,它们由单独的程序控制。
然后选择荧光成像的参数,包括增益曝光和激发通道。遵循 BFP 实验方案中的所有准备工作,包括对齐探针和靶标,以允许可视化由 340 纳米或 380 纳米激发光激发的靶细胞实时荧光图像。使用切片工具粗略地切割单元格在整个录制期间将停留的区域。
接下来,同时单击记录并开始单击。Record 允许 340 纳米和 380 纳米光交替激发细胞内荧光芯片。大约每秒交替记录一对相应的荧光图像。
单击开始开始用于分析分子相互作用的 BFP 实验和用于监测细胞内钙信号传导的荧光成像实验,继续按照文本协议中的描述分析数据。在时间力原始数据曲线中,力来自跟踪 pro bead 的位置变化。在无粘附事件中,在目标单元从磁珠表面缩回后,力将在力反转时间信号中恢复为零。
相反,在断裂力事件中,粘附力将表现为在缩回过程中力迅速升高到正水平,然后迅速回落到零。在一生中,正向力将被夹紧以实现平台期。高原的长度是一辈子。
通过重复进行 VFP 实验循环,将得出力与时间的关系曲线。这里显示的是几个或两个负载的 T 细胞在 340 纳米和 380 纳米光通道激发下的荧光图像。两张图像都显示了细胞的清晰轮廓,表明细胞染色良好 从 T 细胞获得结合动力学数据和荧光数据后,累积寿命曲线和钙水平曲线都在同一图中呈现,以找到它们之间的相关性。
现在您应该对如何进行 A-F-B-I-P 实验有了很好的了解。在此过程中。重要的是要记住检查力探针是否有任何缺陷,例如微量移液管的直径、橡胶单元突出的长度和珠子的位置。
所有这些都会影响力测量的准确性。这项技术为分子力学生物学领域的研究人员研究所有可能的生物系统中的机械转导机制铺平了道路。
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本文介绍了一种技术,用于同时测量单个T淋巴细胞中受体-配体结合动力学,同时观察钙信号传导。该方法利用生物素化的红细胞作为力传感器和微尺度玻璃珠进行功能化。
Measuring receptor-ligand binding kinetics and downstream signaling under physiological force conditions addresses a critical gap in target validation for immunotherapies. The fluorescence biomembrane force probe (fBFP) enables concurrent quantification of molecular interactions and intracellular calcium flux in single live cells, providing mechanistic de-risking for T-cell receptor-targeted biologics. This capability supports predictive confidence in early discovery by linking biophysical binding parameters to functional signaling outputs in a disease-relevant system.
The fBFP method integrates into the discovery continuum from early target hypothesis testing through lead identification, where binding kinetics and signaling correlation inform go/no-go decisions before preclinical investment.