Este protocolo describe la fabricación de una gran escala, multiplexado de ADN o anticuerpo matriz de dos dimensiones, con aplicaciones potenciales en los estudios de la señalización celular y la detección de biomarcadores.
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Este protocolo describe la fabricación de una gran escala, multiplexado de ADN o anticuerpo matriz de dos dimensiones, con aplicaciones potenciales en los estudios de la señalización celular y la detección de biomarcadores.
El microarray de anticuerpos, como tecnología bien desarrollada, se enfrenta actualmente al desafío de algunas otras tecnologías de alto rendimiento establecidas o emergentes. En este informe, renovamos la tecnología de microarrays de anticuerpos mediante el uso de un enfoque novedoso para la fabricación y la introducción de nuevas características. La fabricación de nuestro microarray de anticuerpos de alta densidad se logra a través de un patrón de flujo orientado perpendicularmente de ADN monocatenario y la posterior conversión mediada por conjugados ADN-anticuerpo. Este protocolo describe los pasos críticos en el patrón de flujo del ADN, la producción y purificación de conjugados ADN-anticuerpo y la evaluación de la calidad del microarray fabricado. La uniformidad y la sensibilidad son comparables con los microarrays convencionales, mientras que nuestra fabricación de microarrays no requiere la ayuda de una impresora de arrays y se puede realizar en la mayoría de los laboratorios de investigación. La otra gran ventaja es que el tamaño de nuestras unidades de microarrays es 10 veces más pequeño que el de las matrices impresas, lo que ofrece la capacidad única de analizar proteínas funcionales de células individuales cuando se interactúan con diseños de microchips genéricos. Esta tecnología de código de barras se puede emplear ampliamente en la detección de biomarcadores, estudios de señalización celular, ingeniería de tejidos y una variedad de aplicaciones clínicas.
Microarrays de anticuerpos han sido ampliamente utilizados en estudios proteómicos durante décadas para examinar la presencia de proteínas específicas, incluyendo biomarcadores proteicos 1-3. Aunque este campo se enfrenta actualmente a grandes retos de otras tecnologías de alto rendimiento, tales como la espectrometría de masas (MS), todavía hay mucho espacio para la utilidad de los microarrays de anticuerpos, principalmente debido a que estos dispositivos ofrecen la interpretación de datos simple y fácil interfaz con otros ensayos. En los últimos años, la integración de los microarrays en andamios microchip ha proporcionado el microarray anticuerpo una nueva oportunidad para prosperar 4-7. Por ejemplo, el microarray de código de barras integrado en un microchip de una sola célula se ha utilizado en estudios de comunicación celular 8,9. Esta tecnología tiene ventajas distintivas con respecto a otras tecnologías de microarrays disponibles. Cuenta con elementos de la matriz de 10-100 micras a, mucho menor que el 150 micras tamaño típico utilizado en elemen microarrays convencionalests. La construcción de elementos de la matriz más pequeños se consigue utilizando enfoques sistemáticos de flujo de modelado, y esto da lugar a microarrays compactos que pueden detectar las proteínas de una sola célula secretadas y proteínas intracelulares. Otra ventaja es el uso de una configuración simple,-instrumento libre. Esto es particularmente importante, ya que la mayoría de los laboratorios y las pequeñas empresas pueden no ser capaces de acceder a las instalaciones centrales de microarrays. Tal código de barras microarrays de anticuerpos de funciones mejorado rendimiento del ensayo y se pueden usar para realizar ensayos altamente multiplexados en células individuales mientras que el logro de alta sensibilidad y especificidad comparable con la de ensayo de inmunoabsorción ligado a enzimas sándwich convencional (ELISA 8). Esta tecnología ha encontrado numerosas aplicaciones en la detección de proteínas de glioblastoma 9-11, células T 12, y células tumorales circulantes 13. Alternativamente, microarrays de ADN de código de barras solo se han utilizado en el posicionamiento preciso de neuronas y astrocitos para mimicking la asamblea en vivo de tejido cerebral 14.
Este protocolo se centra sólo en las etapas experimentales y bloquea la acumulación de las dos dimensiones (2-D) de código de barras de microarrays de anticuerpos que tiene aplicaciones potenciales en la detección de biomarcadores en muestras de fluidos y en células individuales. La tecnología se basa en una direccionable de una sola hebra, unidimensional (1-D) de microarrays de ADN construidos utilizando oligonucleótidos ortogonales que se modelan espacialmente sobre sustratos de vidrio. El patrón 1-D se forma cuando se utilizan canales de flujo paralelos en el paso de flujo patrón, y tal patrón aparece como bandas discretas visualmente similares a 1-D Código Universal de Producto (UPC) los códigos de barras. La construcción de un 2-D (n x m) matriz de anticuerpos - una reminiscencia de un código de la matriz 2-D de respuesta rápida (QR) - necesita estrategias de modelado más complejas, pero permite la inmovilización de anticuerpos a una densidad mayor 8,15. La fabricaciónrequiere dos pasos de modelado de ADN, con el primer patrón perpendiculares a la segunda. Los puntos de intersección de estos dos patrones constituyen los elementos de m x n de la matriz. Al seleccionar estratégicamente las secuencias de ADN de cadena sencilla (ssDNA) utilizado en flow-patrón, cada elemento de una matriz dada es asignada una dirección específica. Es necesario Esta referencia espacial para distinguir entre las señales de fluorescencia en la diapositiva de microarrays. La matriz de ssDNA se convierte en una matriz de anticuerpos a través de la incorporación de los conjugados anticuerpo-ADN complementarios, formando una plataforma llamada ADN codificado biblioteca de anticuerpos (DEAL 16).
Este protocolo de vídeo se describen los pasos clave en la creación de matrices nxm anticuerpos que incluyen la preparación de polidimetilsiloxano (PDMS) moldes de código de barras, flujo-patrón ssDNA en dos orientaciones, la preparación de los conjugados anticuerpo-DEAL oligonucleótidos, y la conversión de la matriz de ADN 3 x 3 en un 3x 3 matriz de anticuerpos.
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Precaución: Varios productos químicos utilizados en este protocolo son irritantes y son peligrosos en caso de contacto con la piel. Consulte las hojas de datos de seguridad de materiales (MSDS) y utilizar equipo de protección personal adecuado antes de realizar este protocolo. La solución Piranha utilizado en el paso (1.1.1) es altamente corrosivo y debe ser preparado mediante la adición de peróxido lentamente con el ácido con agitación. Manejar esta solución con extrema precaución en una campana de humos. Utilice protección ocular adecuada y guantes resistentes al ácido. Trimetilclorosilano (TMCS) es un corrosivo químico inflamable utilizado en un paso opcional después de (1.1.6). Maneje este producto químico en una campana de humos.
Nota: Realizar la fabricación de diapositivas código de barras y procedimientos críticos flujo de modelado en una habitación limpia para minimizar la contaminación por partículas. Las partículas de polvo pueden bloquear los puertos y microcanales de moldes de PDMS e interferir con el flujo-patrón.
1. Construcción del Uno-dimensionl de ADN de código de barras de diapositivas
2. Validación del patrón unidimensional en la diapositiva de código de barras
Nota: Este protocolo de validación también puede ser adaptado para su uso en la evaluación de la calidad de los pasos de modelado de flujo posteriores.
3. Fabricación de la matriz de 2 dimensiones ADN (3x3) 14
4. La conversión de la matriz de ADN 3 x 3 en una matriz de anticuerpos
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Los diseños de los moldes de PDMS (Figura 1A-1B) se extrajeron utilizando un programa CAD (AutoCAD). Dos diseños que se muestran los canales de función para el patrón de flujo, uno horizontal y otro vertical. Las partes izquierda y derecha de cada diseño son simétricos; cualquiera de ellos podría ser entradas o salidas. Cada uno de 20 canales es sinuoso de un extremo todo el camino hasta el otro extremo. Cada diseño se imprime en una fotomáscara cromo (Figura 1C)...
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Diseño del patrón de flujo es el primer paso crítico en la fabricación de los microarrays 2-D. Para generar dos patrones de ADN superpuestas sobre un sustrato de vidrio, las características de canal del primer diseño deben ser perpendiculares a las de la segunda (Figura 1A-B). Los diseños también consideran que las aplicaciones posteriores de los microarrays. En el caso del análisis de una sola célula, el microarray se utiliza para detectar proteínas a partir de células individuales encerradas ...
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Los autores no tienen intereses contrapuestos que divulgar.
Los autores desean agradecer el fondo inicial de SUNY Albany y el acceso a las instalaciones del Centro de Investigación del Cáncer de la Universidad de Albany.
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| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Sylgard 184 base de elastómero de silicona | Dow Corning | 3097366-1004 | |
| Sylgard 184 agente de curado de elastómero de silicona | Dow Corning | 3097358-1004 | |
| SU-8 2025 fotorresistente | MicroChem | Y111069 | |
| Obleas de silicona | University Wafers | 452 | |
| Portaobjetos de vidrio recubiertos de poli-L-lisina | Thermo Scientific | C40-5257-M20 | |
| Oligonucleótidos | Tecnologías de ADN integradas | *Pedido a medida de Integrated DNA Technologies, consulte Tabla 2. | |
| Solución madre adhesiva de poli-L-lisina | Newcomer Supply | 1339 | |
| Bis (sulfosuccinimidyl) suberate (BS3) | Thermo Scientific | 21585 | |
| 1x solución salina tamponada con fosfato, pH 7,4 | Calidad biológica | 114-058-101 | |
| Ä kta Explorer 100 Sistema de cromatografía líquida rápida de proteínas (FPLC) | GE (Amersham Pharmacia) | 18-1112-41 | |
| Columna Superose 6 10/300 GL | GE Healthcare Life Sciences | 17-5172-01 | |
| Captura de anticuerpos | varios | *La selección de anticuerpos depende de la aplicación | |
| Succinimidil-6-hidrazino-nicotinamida (S-HyNic) | Solulink | S-1002 | |
| Succinimidil-4-formilbenzamida (S-4FB) | Solulink | S-1004 | |
| N,N-dimetilformamida | Sigma-Aldrich | 227056 | |
| Ácido cítrico anhidro | Acros | 42356 | |
| Hidróxido de sodio | Fisher Scientific | S318 | |
| Amicon Ultra filtro de centrifugación 10 kDa MWCO | EMD Millipore | UFC201024 | |
| Barnizadora | Laurell Technologies | WS-650-MZ | |
| Punzón de biopsia con émbolo (1,0 mm de diámetro) | Ted Pella, Inc. | 15110-10 | |
| Escriba de diamante (Estilo 60) | SPI suministra | 6004 | |
| Trimetilclorosilano | Sigma Aldrich | 92361 |
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