שיטה זו מדגימה טכניקה להערכת תפקוד גרנולוציטים על ידי מדידה בו-זמנית של פגוציטוזיס של חיידקים והתפרצות חמצונית. ציטומטריית זרימה מבוססת תמונה אפשרה זיהוי של שלוש תת-קבוצות נפרדות של גרנולוציטים מופעלים שכולן נבדלות ביכולתן התפקודית היחסית.
Method Article
שיטה זו מדגימה טכניקה להערכת תפקוד גרנולוציטים על ידי מדידה בו-זמנית של פגוציטוזיס של חיידקים והתפרצות חמצונית. ציטומטריית זרימה מבוססת תמונה אפשרה זיהוי של שלוש תת-קבוצות נפרדות של גרנולוציטים מופעלים שכולן נבדלות ביכולתן התפקודית היחסית.
גרנולוציטים ממלאים תפקיד מפתח בתגובה החיסונית המולדת של הגוף לזיהומים חיידקיים וויראליים. בעוד שקיימות שיטות למדידת תפקוד הגרנולוציטים, באופן כללי הן מוגבלות מבחינת המידע שהן יכולות לספק. לדוגמה, רוב הבדיקות הקיימות מספקות רק אחוז מכמה גרנולוציטים מופעלים לאחר דגירה בודדת באורך קבוע. מה שמסבך את העניינים, רוב הבדיקות מתמקדות רק בהיבט אחד של התפקוד עקב מגבלות בטכנולוגיית הזיהוי. דוח זה מדגים טכניקה למדידה בו זמנית של פגוציטוזיס גרנולוציטים של חיידקים והתפרצות חמצונית. על ידי מדידת שתי הפונקציות הללו בו זמנית, זוהו שלושה פנוטיפים ייחודיים של גרנולוציטים פעילים: 1) הפעלה נמוכה (פגוציטוזיס מינימלי, ללא פרץ חמצוני), 2) הפעלה מתונה (פגוציטוזיס בינוני, פרץ חמצוני מסוים, אך ללא לוקליזציה משותפת של שני האירועים התפקודיים), ו-3) הפעלה גבוהה (פגוציטוזיס גבוה, פרץ חמצוני גבוה, לוקליזציה משותפת של פגוציטוזיס ופרץ חמצוני). זוהתה גם אוכלוסייה רביעית שהורכבה מגרנולוציטים מומתים. באמצעות דגירה של 10, 20 ו-40 דקות הוערכה ההשפעה של משך הדגירה על החלוקה מחדש של פנוטיפים גרנולוציטים פעילים. דגירה רביעית הושלמה על הקרח כביקורת. על ידי שימוש בדגירה סדרתית, הבדיקה עשויה להיות מסוגלת לזהות כיצד טיפול משפיע מרחבית על תפקוד הגרנולוציטים. כל הדגימות נמדדו באמצעות ציטומטר זרימה מבוסס תמונה המצויד באפשרות הדמיה כמותית (QI), דגימה אוטומטית ולייזרים מרובים (488, 642 ו-785 ננומטר).
גרנולוציטים מייצגים רכיב אחד של המערכת החיסונית של הגוף המולדת, אשר מספקת את קו הגנה הראשון נגד אנטיגנים פולשים. שיטות קודמות להערכת תפקוד granulocyte התמקדו בקיבולת phagocytosis או פרץ חמצוני בשיטות נפרדות, ולכן קשה לקבוע באופן קולקטיבי איך גרנולוציטים השתנו 1-4. התקדמות בתחום הזרימה cytometry הביאו בייצור של מכשירים המעבדתיים מסוגלים ברזולוציה גבוהה, הדמיה צבע רב של תאים באופן תפוקה גבוהה 5. היכולת לשלב הדמיה עם זרימה מסורתית cytometry מייצגת התקדמות שמספקת את הפלטפורמה הטכנולוגית הדרושה כדי לחדש בתוך זרימה הקיימת cytometry שיטות ולחלץ מידע חדש על המערכת החיסונית.
במהלך עשר השנים האחרונות, המעבדה שלנו, בין יתר, התמקדה בחריפות על ההשפעה של patte התזונתי וטיפולי מימוש השוניםRNS על תפקוד מערכת חיסון מולדים 6-9. יש השיטה הוכיחה בכתב היד הזה השלכות מעשיות בתחום האימונולוגיה קלינית. השיטה הנוכחית ממנפת את הכח של הזרימה cytometry מבוסס תמונה למדוד phagocytosis של חלקיקי חיידקים ופרץ חמצוני בו זמנית. שימוש בגישה זו, אחד הוא מסוגלת להפריד גרנולוציטים מופעלים באמצעות משתנים הניתנים על ידי החלק מבוסס דמותו של הניתוח. תת אלה היו רק זיהוי לאחר הערכת התמונות הסלולריות על גרנולוציטים הבודדים. זמן הדגירה assay נוסף השפיע על המעבר בין תת הפעלת שלוש 10. לכן, זה מתקבל על הדעת ששימוש במספר רבה של פעמים דגירה עשוי לאפשר שיטה לבחון את השינוי בתפקוד granulocyte הבא טיפול ניסיון ספציפי. המטרה של כתב היד הזה הייתה להדגים שיטה של פונקצית granulocyte הערכה באמצעות זרימה cytometry מבוסס תמונה למדוד phagocytosis עם oxidat בו זמניתive פרץ.
הערה: כל נהלי איסוף דם מתוארים בשיטה זו נערכו בהתאם להצהרת הלסינקי ואושרו על ידי המועצה לביקורת המוסדית UNT (IRB) לבני אדם. כל הנבדקים נתנו הסכמה בכתב לאיסוף דם, אשר היה בשימוש בשיטה הנוכחית כדי להבטיח שהם היו בריאים לכאורה, של משקל גוף תקין, וללא מחלה.
1. מגיב מקור והכנה
אוסף דוגמאות 2. דם
טכניקת 3. phagocytosis Assay

איור 1. רכישת שיטה ותבנית. דוגמאות נרכשו על זרימה מבוססת תמונה cytometer (). במהלך רכישה, מגרשי נקודה של יחס ממדים מואר שדה לעומת CD66b-APC נוצרו לגרנולוציטים הופרדו מחרוזי כיול ממוסמר using INSPIRE v. 100.2.292.0 תוכנה (B). מינימום של 5,000 גרנולוציטים נרכש עבור כל דגימות באמצעות autosampler, כחולה (488 ננומטר; 60 mW), אדום (640 ננומטר; 100 NW), SSC (785 ננומטר; 8.5 mW) לייזרים. אנא שים לב כי מספר היסטוגרמות נמצא במהלך הרכישה לפקח הגדרות לייזר והיבטים אחרים של נתונים לאסוף. כל היסטוגרמות אלה הם אופציונליים ונחוצים רק אם נהלי עבודה במעבדה מחייבים אותם כבקרת איכות. אנא לחצו כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
4. לדוגמא רכישה וניתוח

איור 2. ניתוח תבנית. נתון זה הסדרה של מגרשים שנוצרו כדי לזהות תאים שהיו בפוקוס (), תאים בודדים (B), גרנולוציטים (C). חלקות נוספות המשמשות לזיהוי שלוש תת קבוצות של גרנולוציטים הופעלו נגד גרנולוציטים לא פעילים. כל הניתוח של קבצי תמונה שנרכשו הושלם באמצעות תוכנת v.6 רעיונות. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
באמצעות זרימה cytometry מבוסס תמונה אפשר לנו להפריד בין אוכלוסייה הומוגנית של גרנולוציטים הופעלו לשלוש תת קבוצות שונות הפעלה (איור 3). בשיטה זו, הדרך היעילה ביותר לפתור את שלוש תת קבוצות ההפעלה היא על ידי התוויית עוצמת פירוט בהיר לphagocytosis (S. aureus) לעומת פרץ חמצוני (DHE) (איור 3; איור 4). כמו כן, שימוש באשף שיתוף הלוקליזציה בתוכנת רעיונות יאפשר לכימות של הנוכחות של phagocytosis בו זמנית ופרץ חמצוני, וזה סימן היכר של גרנולוציטים הופעלו מאוד.

זיהוי איור 3. של תת granulocyte הופעל. לאחר זיהוי של גרנולוציטים באמצעות סמנים על פני קרום תא (+ CD45 + / 66b), עלילת בת נוצרה עם inten פירוט הבהירsity לphagocytosis לעומת עוצמת פירוט בהירה לפרץ חמצוני. שימוש בגישה זו, אחוז לא פעיל (סגול), נמוך-אקטיבי (אדום,), מתון-אקטיבי (כחולה, B), וגרנולוציטים גבוהים פעילים (צהובים, C) נקבעו. טכניקת gating זה היה בשימוש גם על מנת להעריך את ההשפעה של זמן הדגירה assay בשפע היחסי של תת granulocyte הופעל השונים. האחוז הגבוה ביותר של גרנולוציטים "גבוהים-אקטיביים" היה נוכח הבא הדגירה 40 דקות. כל הניתוח של קבצי תמונה שנרכשו הושלם באמצעות תוכנת v.6 רעיונות. אנא לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
בנוסף הוכחת הנוכחות של שלוש תת קבוצות שונות של גרנולוציטים הופעלו, זה היה הראה כי זמן הדגירה assay השפיע השפע היחסי של כל תת-קבוצה גרנולוציטים הופעלה. באופן ספציפי, inc 40 דקותubation הביא את האחוז הגדול ביותר של גרנולוציטים "גבוהים-אקטיביים". על ידי ובם לפחות שלושה משכי דגירה assay זה עשוי להיות אפשרי כדי לקבוע כיצד טיפול קליני ניתנו משנה את מצב ההפעלה הזמני של גרנולוציטים. זוהי השיטה הראשונה שפורסמה באמצעות זרימה cytometry מבוסס תמונה לזהות תת granulocyte הופעל שונים כפונקציה של מדידות בו זמנית של phagocytosis ופרץ חמצוני.

איור 4. נציגי תמונות של סמנים תאיים. גלריית תמונות של תאים שסווגו כגבוה פעיל (), מתון-אקטיבי (B), ונמוך-אקטיבי (C) מוצגות בנתון זה. Bioparticles S.aureus נמצאות בCh03 , פרץ חמצוני הוא בCh04, 7AAD לגרעין הוא בCh05, פיזור הצד הוא בCh06, CD66b הוא בCh11, וCD45 הוא בCh12. כמו כן, תמונת מיזוג-מקומי שיתוף של phagocytosis (Ch03) לעומת פרץ חמצוני (Ch04) מוצגת. תחומי צהובים בתמונה המיזוג לציין כי פרץ phagocytosis והחמצונים מתרחשים באותו המקום האנטומי באותו הזמן. לחץ כאן כדי לצפות בגרסה גדולה יותר של דמות זו.
השיטה הנוכחית מייצגת עידון של שיטות קיימות להערכת תפקוד granulocyte באמצעות זרימת cytometry 1,3,4,12-14. השלבים הקריטיים של assay זה נוטים להיות קשור לערבוב נכון של דגימת הדם עם bioparticles וDHE. ערבוב שלם יביא לתוצאות לא מדויקות. בעוד ערבוב מלא הוא קריטי, שיטת הערבוב צריכה להיות עדינה בטבע. הוא הציע כי הערבוב להתבצע באמצעות pipet אלקטרוני עם פונקצית ערבוב ולא מיקסר מערבולת. עוד צעד קריטי בassay הוא תמיד כדי להבטיח שאין דם מזהם את חיצו העליון של צינור assay. דם שיורית זו ניתן להסיר באמצעות המוליך כותנה שקצה סטרילי. הסרה מלאה היא חשובה משום שכישלון לעשות זאת עלולה לזהם את הכנת assay הסופית עם תאי דם אדום-lysed un.
לפני השימוש בשיטה זו בקרות פיצוי הולמות יש להוסיף לשלוט על spחפיפה בין ectral חומרים כימיים המשמשים לזיהוי ההיבטים השונים של תפקוד granulocyte. לשיטה זו, בקרות פיצוי כרוכות לאסוף דגימות דם שהוצעו הדגירה assay 40 דקות ולאחר מכן תיוג עם סמן יחיד (כלומר, E. coli, DHE, וכו '). לאחר תיוג, אירועים חיוביים יחידים נאספים ומטריצת פיצוי מופקת באמצעות אשף אוטומטי בתוכנת ניתוח רעיונות. זה קריטי, כי אם נעשה שימוש assay זה, בקרות פיצוי הולמות הושלמו כדי להבטיח ביצועי assay נכונים.
ניתוח מתבצע באמצעות אשפי מאתר התכונה ושיתוף לוקליזציה לזהות שעוצמת פירוט בהירה היא משתנה הטוב ביותר להפריד בין האוכלוסיות וגם לזהות כמה חפיפה קיימת בין פרץ חמצוני ואותות phagocytosis. באופן ספציפי, השימוש בcytometry מבוסס תמונה סיפק את היכולת להפריד גרנולוציטים הופעלו לשלוש תת קבוצות. Tפירוט משנו נקבע באמצעות עוצמת פירוט בהירה של phagocytosis לעומת פרץ חמצוני. בנוסף לבחינת פונקציות תא היחידה אלה, תאים שהציגו שני אירועים באותו הזמן באותו מיקום האנטומי (שיתוף לוקליזציה) זוהו. גרנולוציטים שנפלו לקבוצת המשנה "גבוה-האקטיבי" היו פנוטיפ היחיד שהפגין שיתוף לוקליזציה עקבית בין phagocytosis ופרץ חמצוני. זיהוי זה של תת granulocyte מופעל הוא האזור הגדול ביותר שבו יש צורך בפתרון בעיות. זה מאוד חשוב עבור משתמש חדש כדי לקחת את הזמן כדי להבין את זרימת העבודה תהליך הדגימה ברעיונות ולהבין את המכניקה של gating אוכלוסיות תאים באמצעות רכיב ההדמיה. שינויים אחרים שהמשתמש יכול לנסות ולהפוך כוללים מבחר של פעמים דגירה assay חלופיות או נוספות. השיטה הנוכחית מצביעה על השימוש בתקופות של 10-40 דקות; עם זאת, בהתאם לדגם הניסיוני שבה שיטה זו היאכדי לשמש, זה עשוי להיות נחוץ כדי לבחור משכי assay עוד. כגון שינוי היית צריך להיות מוערך על בסיס פרטני.
עוד נקבע כי משך הדגירה assay יש השפעה משמעותית על המראה של שלוש תת קבוצות הופעלו. הגישה המתוארת בדוח זה מייצגת הארכת איזה מידע ניתן להשיג בעבר לגבי תפקוד granulocyte 3,4,13,15. מעבדות אחרות לא הוכיחו את החשיבות של הערכת שינויים בתפקוד granulocyte כחלק מהערכה מקיפה של חסינות ומחלות 15-17. למרות הפוטנציאל של assay זה זה לא בלי מגבלות. אחת המגבלות העיקריות הוא דרישת עלות וזמן הקשורים גבוה מדגם עיבוד תפוקה. כאשר עיצוב מחקר דורש מספר רב של דגימות ביום נתון, אלה יכולים להיות קשים לעיבוד. עיבוד הוא יעיל על ידי השימוש במכשירים אלקטרוני וpipets,אבל אלה נוטים להיות יקרים ולא בהכרח זמינים בכל מעבדה.
האזור שלנו של מחקר מתמקד במחקר של כמה פעילות גופנית והרגלי תזונה משפיעים על בריאות מערכת חיסונית ולתפקד 6,8-10,18-20. יש יעדים כגון השלכות מעשיות משמעותיות עבור מגוון רחב של תחומי בריאות אדם. מעבר ללימוד השפעות הפעילות הגופנית ולתזונה בשיטת phagocytosis הפגינה בכתב יד זה יכול להיות שימושית בתחומים אחרים של אימונולוגיה קלינית בי הניטור של תפקוד phagocytosis הוא קריטי לתוצאות טיפול. Assay הנוכחי הוא הראשון מני רבים שמבחנים אימונולוגיים עם הפוטנציאל להיות מחדש שהומצאו על ידי לקיחת יתרונות של מידע ההדמיה הייחודי שיכול להיות יכול מזרימה מבוססת תמונה cytometer.
למחברים אין מה לחשוף.
המחקר הנוכחי מומן בחלקו על ידי מענק ייזום מחקר (RIG) מאוניברסיטת צפון טקסס לד"ר מקפרלין. המחברים לא קיבלו מימון ישיר להשלמת מחקר זה ולא דיווחו על ניגוד עניינים.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| שואבי אבק | BD מדעי | המשמשים לאיסוף דם | |
| WBC Fixative / RBC תמיסת ליזה | eBioscience | 00-5333-57 | |
| CD66b-APC | eBioscience | שיבוט G10F5 | |
| CD45-APCeFluor780 | eBioscience | שיבוט 2D1 | |
| S. aureus ביו-חלקיקים | Life Technologies | A10010 | |
| דיהידרואתידיום | סיגמא-אולדריץ' | D7008 | |
| N-אתילמלמיד | סיגמא-אולדריץ' | 4259 | |
| 7AAD | EMD Millipore | ||
| מנתח המטולוגיה | Mindray | BC-3200 | |
| 96 ערוצים | פיפט אינטגרה ביוסיינסס | ViaFlo | |
| חממת אמבט חרוזים | מעבדהשרמור | BeadBath | |
| הדמיה זרימה ציטומטר | EMD Millipore | Amnis FlowSight | |
| INSPIRE תוכנה | EMD Millipore | Amnis INSPIRE | |
| IDEAS תוכנה | EMD Millipore | Amnis IDEAS | |
| X-Pierce Piercable Plate Sealer | Excel Scientific, Inc. | X-Pierce | |
| Dell Precision Workstation | מחשבי Dell | שונים המשמשים לניתוח IDEAS |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission