Methodenartikel

Ein mikrofluidisches kartuschenbasiertes Detektionssystem für allergenspezifisches Immunglobulin E

8. Juli 2025

In diesem Artikel

Zusammenfassung

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Quelle: Huang, Z., et al. Anwendung der mikrofluidischen Biochip-Technologie zum Nachweis von allergenspezifischem Immunglobulin E (sIgE) im Serum.J. Vis. Exp.(2019)

Dieses Video demonstriert ein Protokoll zum Nachweis von serumspezifischem Immunglobulin E unter Verwendung eines mikrofluidischen Kartuschen-basierten Chemilumineszenzsystems. Serum-IgEs interagieren mit unterschiedlichen Allergenen, die in der Reaktionszone der Kartusche immobilisiert sind, die anschließend mit Peroxidase-konjugierten Anti-IgE-Antikörpern und einem chemilumineszierenden Substrat nachgewiesen werden, was den gleichzeitigen Nachweis mehrerer allergenspezifischer IgE ermöglicht.

Protokoll

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Alle Verfahren, die die Probenentnahme beinhalten, wurden in Übereinstimmung mit den IRB-Richtlinien des Instituts durchgeführt.

>1. Grundlegende Informationen der Lerngruppe

HINWEIS: Das Allergy Information Repository des State Key Laboratory of Respiratory Disease (AIR-SKLRD) ist eine große Serumbank, die im Guangzhou Institute of Respiratory Hospital (GIRH) eingerichtet wurde. Das AIR-SKLRD wurde in den letzten zehn Jahren initiiert und hat bereits damit begonnen, Serumproben von Patienten mit allergischen Erkrankungen und deren klinische Informationen zu sammeln und zu lagern (Tabelle 1). Die aktuelle Studie wurde mit Seren des AIR-SKLRD durchgeführt.

  1. Durchsuchen Sie die Datenbank des AIR-SKLRD nach Seren, die zwischen Januar 2015 und Juni 2018 gesammelt wurden, und wählen Sie die Patienten mit allergischen Erkrankungen aus, die sich als empfindlich gegenüber den in der Region häufigen Allergenen erwiesen haben.
  2. Stellen Sie sicher, dass alle ausgewählten Patienten allergische Erkrankungen wie allergische Rhinitis und/oder Asthma, allergische Dermatitis und/oder Urtikaria haben und dass das Serum dieser Patienten mehrere allergenspezifische Immunglobulin E (sIgE)-Sensibilisierungen des Serums gegen häufige Allergene in dieser Region enthält, die vom System 1 erkannt wurden.
  3. Ausschluss von Patienten mit unvollständigen Krankenakten, Patienten, die für die Nachsorge verloren gegangen sind, Patienten, die sich weigern, eine Einwilligung zur Verwendung ihrer Serumproben für wissenschaftliche Zwecke zu erteilen, Patienten mit einer festgestellten Immunschwäche, Patienten, die derzeit eine Immuntherapie oder immunmodulatorische Wirkstoffe erhalten, oder Patienten, bei denen parasitäre Infektionen festgestellt wurden.
  4. Stellen Sie sicher, dass vor der Serumentnahme keine Behandlung oder Medikamentenverschreibung verabreicht wurde, um Interferenzen mit den Laborergebnissen zu minimieren. Alle Serumproben, die die Kriterien nicht erfüllten, wurden abgelehnt.

2. Studienfluss und Messungen von Interesse

HINWEIS: Das mikrofluidische System benötigt 100 μl Serum, um 19 Allergene zu bestimmen. Venöses Blut (5 ml) wurde von jedem Patienten mit einem Vakuumblutgefäß entnommen, das Trenngel enthielt. Nach einer 10-minütigen Zentrifugation bei 1.000 x g wurde die obere Schicht für die Untersuchung entnommen. Unbenutztes Serum wurde bei -80 °C gelagert. Vor dem Test wurde das Serum 30 Minuten lang bei Raumtemperatur gehalten und mit einem Vortex-Mischer geschüttelt. Wiederholte Gefrier- und Auftauzyklen wurden vermieden.

  1. Testen Sie die Serumproben in erster Linie auf sIgEs auf ganze Allergene von Dermatophagoides pteronyssinus (d1), Dermatophagoides farinae (d2), Blomia tropicalis (d201), Katzenhaaren (e1), Hundehaaren (e5), Bermudagras (g2), Lieschgras (g6), Kakerlaken (i6), Aspergillus fumigatus (m3), Candida albicans(M5), Ambrosia (W1), Eiweiß (F1), Milch (F2), Weizen (F4), Erdnuss (F13), Sojabohne (F14), Mandel (F20), Krabbe (F23) und Garnelen (F24). Befolgen Sie die Anweisungen in Abschnitt 3.
    HINWEIS: Die sIgE-Bestimmung wurde mit dem allergenspezifischen IgE-Assay-Kit (siehe Materialtabelle) durchgeführt und mit einem Chemilumineszenz-Analysator gemessen.
  2. Wählen Sie nach dem Zufallsprinzip drei Proben aus den Proben aus, die genügend Serum (mindestens 900 μl) für eine Reproduzierbarkeitsstudie enthalten. Unter Beibehaltung aller Bedingungen messen Sie die drei Seren täglich an 9 aufeinanderfolgenden Tagen auf Allergen-sIgEs (d. h. 100 x 9 = 900 μl Serum).

>3. Halbautomatisiertes Testverfahren des mikrofluidischen Systems

HINWEIS: System 2 integriert automatische Mikrofluidik-Technologie, Protein-Microarray, Kaltlichtanalyse, parallele IgE-Analyse und Bildverarbeitungstechnologie. Das Prüfprotokoll gliedert sich in vier Teile: Vorbereitung der Ausrüstung, Probenbeladung, Inkubation und Messung.

  1. Vorbereitung der Ausrüstung
    1. Schalten Sie den PC und die Stromversorgung des Analysators ein.
      Anmerkung: Der Netzschalter befindet sich auf der linken Seite der Basis.
    2. Starten Sie das LabIT-Programm auf dem PC. Wenn das Warnfenster "Dark Frame" angezeigt wird, klicken Sie auf OK, um den LEAK-Test auszuführen. Klicken Sie anschließend auf das mittlere Logo, um die Bedienoberfläche aufzurufen.
      Anmerkung: Das System erinnert den Benutzer daran, den LEAK-Test durchzuführen, wenn es länger als 24 Stunden inaktiv ist.
    3. Überprüfen Sie die Reaktionstemperatur und die CCD-Temperatur (charge-coupled device) in der unteren rechten Ecke des Bildschirms. Die Reaktionstemperatur sollte in etwa 10 min auf 37 °C ± 1 °C ansteigen, und die CCD-Temperatur sollte auf -15 °C ± 1 °C fallen.
    4. Führen Sie den DICHTHEITSTEST durch, nachdem die CCD-Temperatur auf -15 °C ± 1 °C gesunken ist. Vergewissern Sie sich vor dem Ausführen des LEAK-Tests, dass sich keine anderen Gegenstände im Gerät befinden, und schließen Sie die Tür. Klicken Sie auf Extras | Systemtest | LEAK-Test. Öffnen Sie die Tür während des Tests nicht. Wenn der Test abgeschlossen ist, wird das Berichtsfenster angezeigt.
  2. Laden von Proben
    1. Geben Sie 620 μl Waschpuffer, 120 μl Blockierungspuffer, 60 μl Konjugate A und B, 60 μl Substrat A und B und 100 μl Serumproben in den entsprechenden Reagenztank auf der mikrofluidischen Kartusche.
  3. Inkubation
    1. Klicken Sie auf Kartuschen-ID, scannen Sie mit dem Barcode-Scanner die Seriennummer der Kartusche, geben Sie die Proben-ID ein, setzen Sie die Kartusche in den Analysator ein, schließen Sie die Klappe und klicken Sie auf Analysator und Ausführen, um die Analyse zu starten.
  4. Messung
    1. Exportieren Sie die Ergebnisse nach der Messung in eine Statistiksoftware (z.B. Excel).
      HINWEIS: Nach 30 Minuten Inkubation führt der Analysator automatisch die Messung durch und meldet das Ergebnis.

Tabelle 1: Demografische Merkmale der Patienten. Insgesamt wurden 293 Probanden gefunden, die die Einschlusskriterien erfüllten, mit einem Medianalter von 23 Jahren (Interquartilsbereich von 8 bis 36 Jahren). Davon waren 170 (58,02 %) männlich und 123 (41,98 %) weiblich. Außerdem hatten 92 (31,40 %) von ihnen allergische Rhinitis, 117 (39,93 %) allergisches Asthma, 36 (12,29 %) hatten eine Komorbidität von Rhinitis und Asthma und 48 (16,38 %) hatten andere allergische Erkrankungen, wie z. B. eine Nahrungsmittelallergie oder Hautallergien.

Uhr kg
charakteristischNr.( %)
Geschlecht, n(%)
Weiblich123(41,98%)
Männlich170 (58,02 %)
Alter, Jahr, n(%)
Median (25%,75%)23(8,36)
≤1097 (33,11 %)
11-2037 (12,63 %)
21-40101(34.47%)
>4158 (19,80 %)
Diagnose, n(%)
Allergische Rhinitis92(31,40%)
Allergisches Asthma117(39,93%)
Allergische Rhinitis mit Asthma36 (12,29 %)
andere48(16,38%)

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Offenlegungen

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Es wurden keine Interessenkonflikte angegeben.

Materialien

Liste der in diesem Artikel verwendeten Materialien
NameUnternehmenKatalognummerKommentare
Agnitio BioIC AnalysatorAgnitio Science & Technology (Taiwan, China)BA-G2000
BioIC Allergen-spezifisches IgE-NachweiskitAgnitio Science & Technology (Taiwan, China)DR17A12
BioIC Cartrideg PlatzierungsplatteAgnitio Science & Technology (Taiwan, China)T20SATZ
BioIC-Reagenzien-DispenserAgnitio Science & Technology (Taiwan, China)DS-1
Bild zweidimensionale Barcode-MaschineAgnitio Science & Technology (Taiwan, China)NLS-HR200
VORTEX-5 Vortex-MischerVerifizierter Lieferant - Haimen Kylinbell Lab Lastruments Co., Ltd.VORTEX-5

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Schlagwörter

Microfluidic CartridgeAllergen DetectionChemiluminescence SystemSerum IgE AnalysisImmunoglobulin E DetectionPeroxidase ConjugatesReaction ZoneWash BufferBlocking BufferChemiluminescent Substrate

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