העכברים טופלו בהתאם לנהלים שנקבעו בפרוטוקול של המכון הלאומי לבריאות וועדת טיפול ושימוש בבעלי חיים מוסדיים (IACUC) במכללת מהארי לרפואה. מוסד זה מוסמך על ידי האגודה להערכה והסמכה של טיפול בבעלי חיים במעבדה בינלאומי ופועל בהתאם למדיניות שירות הבריאות הציבורי לטיפול ושימוש בבעלי חיים במעבדה בתנאים נטולי פתוגנים. פרטי הריאגנטים והציוד בו משתמשים מופיעים בטבלת החומרים.
1. אופטימיזציה לצפיפות תאים
הערה: לכל סוג תא יש תכונות מטבוליות ייחודיות ושונות משמעותית בגודל. שני הגורמים קריטיים בקביעת מספר התאים המתאים לטעינה בכל באר כדי להשיג תוצאות מיטביות. לפני ביצוע מבחן ניסויי ראשוני, יש להכין ולהריץ לוח בדיקה שבו התאים הנבחרים מצופים בצפיפויות משתנות.
- עבור תאים דביקים (למשל, תאי סרטן), בדקו את צפיפויות הזריעה הנעות בין 20,000–100,000 תאים לבאר. עבור תאים מטבוליים מאוד ו/או גדולים (למשל, תאי סרטן אנושיים או פיברובלסטים), אופטימיזציה של צפיפות מתחילה ב-10,000 תאים או פחות בכל באר.
- לתאים שאינם דבקים (למשל, לימפוציטים), יש למקסם את צפיפות הזריעה בטווח של 100,000–500,000 תאים לבאר. לכל סוגי התאים, שאפו לשכבה מונו-תאית אחידה כדי להשיג תוצאות מיטביות (ראו איור 1 לדוגמה פריסת לוחות דגימות).
- הרץ את מבחן Mito Stress (כמו למטה). הנתונים מהבדיקה הראשונית הזו יכולים לשמש לקביעת צפיפות התאים האופטימלית לניסוי הראשי. בחר את הצפיפות שמראה את ההבדל הגדול ביותר בין תנאי הבדיקה.
הערה: פרוטוקול זה אינו חל על ניתוח דגימות תלת-ממדיות (למשל, ספרואידים של תאים, אורגנואידים). עם זאת, ניתן לשנות אותו כדי להתחשב בעובי הדגימה ובמשטח הלא אחיד.
2. הכנה לבדיקה
- ביום שלפני ביצוע הבדיקה, הרימו בעדינות את מחסנית החיישן מתוך לוח השירות והוסיפו 200 מיקרולטר מים ללא RNAase/DNAse לכל באר של פלטת השירות, והנמו את מחסנית החיישן לתוך פלטת השירות עד שהחיישנים טובלים לחלוטין במים.
הערה: מפלס המים חייב להיות גבוה מספיק כדי לוודא שהחיישנים שקועים לחלוטין במהלך הלילה, שכן הפלואורופורים של מחסנית החיישן לא יעבדו אם לא יידרשו כראוי. אם משתמשים ב-XF Hydrobooster כדי להרטיב את המחסנית, ניתן להכניס את המחסנית ישירות לתמיסת כיול ולהוציא את שלב ההידרציה במים.
- הנח את מחסנית החיישן/פלטת השירות ההידרטית באינקובטור ללא CO 2 בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס למשך הלילה. כדי למנוע אידוי מהצלחת, יש גם להניח מיכל עם מים מזוקקים כפול בתוך האינקובטור.
- ביום הבדיקה, הסר את מחסנית החיישן/פלטת השירות מהאינקובטור ללאCO-2 והוציא בעדינות את מחסנית החיישן מהפלטה, והניח את צד החיישן כלפי מעלה על השולחן.
- להשליך את המים מפלטת השירות ולנער את הטיפות הרופפות לייבש, והוסף 200 מיקרוליטר של תמיסת קליברנט XF לכל באר.
- מניחים בעדינות את מחסנית החיישן חזרה ללוח השירות כך שהחיישנים יהיו שקועים לחלוטין בתמיסת כיול, והחזירו אותה לאינקובטור ללא CO-2 בטמפרטורה של 37°C.
3. הכנת מדיה לבדיקה
- מיטו סטרס הכנה לתקשורת:
- בצינור של 50 מ"ל, הוסף ל-45 מ"ל של מדיום XF RPMI: 500 מיקרוליטר של 100x נתרן פירובט (ריכוז סופי: 1 מ"מ), 500 מיקרוליטר של 100x L-גלוטמין (ריכוז סופי: 2 מ"מ), ו-550 מיקרוליטר של 45% תמיסת גלוקוז (ריכוז סופי: 25 מ"מ)
- כוון את ה-pH ל-7.4. השלמה עם XF RPMI בינוני לנפח סופי של 50 מ"ל. שמרו את המדיום המוכן באמבט מים או אמבטיה יבשה בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס לפני השימוש.
- הכנת מדיום לבדיקת גליקוליזה:
- בצינור של 50 מ"ל, יש להוסיף 250 מיקרוליטר של 100x L-גלוטמין ל-45 מ"ל של מדיום XF RPMI.
- כוון את ה-pH ל-7.4, ואז טען עם XF RPMI בינוני לנפח סופי של 50 מ"ל. שמרו את המדיום המוכן במים בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס או באמבט יבש לפני השימוש.
הערה: יש לכוונן מחדש את ה-pH של מדיום הבדיקה של מיטו סטרס וגליקוליזה ל-7.4 לאחר הוספת תוספים שמשנים את ה-pH, שכן גם סטיות קטנות יכולות להשפיע משמעותית על תוצאות הבדיקה.
4. שטיפת תאים והחלפת מדיה לפני ניתוח
הערה: שלב הכביסה של מיקרופלטות XFe96/XF Pro Cell Culture ישתנה בהתאם לסוג התאים הדבקים או הלא-דביקניים. אנא עיינו בשלב 9, תאי דבק (תאי סרטן, תאי BMDM ראשוניים) ותאים לא דביקים (תאי T ולימפוציטים אחרים), כדי לקבוע את שיטת השטיפה הטובה ביותר לסוג התא בו משתמשים.
- הסר 160–180 מיקרוליטר של מדיום גדילה מכל באר באמצעות פיפטור מרובה, תוך עבודה של שורה/עמודה אחת בכל פעם כדי למנוע התייבשות של תאים. הימנע מלגעת בתחתית הבארות.
- באמצעות פיפטמן חד-קצה, הסר את 20–30 מיקרולטר הנותרים מהבארות, תוך הימנעות ממגע בשכבת התא בתחתית הבאר.
- הוסף 180 מיקרוליטר של מדיום מבחן גליקוליזיס או לחץ מיטו (ראה שלב 3) לכל באר, בהתאם לפריסה באיור 1. כדי לא להפריע לשכבת התאים, יש לפזר בעדינות את המדיה לאורך דופן הצד של כל באר עד שכל הבארות מתמלאות. שתי הבדיקות נמצאות באותה לוחית.
הערה: הבארות שאינן מכילות תאים ובארות בקרה חייבות להיות מלאות גם הן במדיום בדיקה.
- הניחו את המיקרופלטה באינקובטור ללא CO 2 בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס למשך 40–45 דקות לפני תחילת הבדיקה, והתחילו בהכנת התרופות.
5. הכנת תרופות וטעינת המחסנית
זהירות: חלק מהתרופות (FCCP, אנטימיצין A/ רוטנון, אוליגומיצין) מסוכנות ויש לטפל בהן בזהירות. נדרשים אמצעים מתאימים להגנה על הצוות; אלה כוללים שימוש בכפפות וציוד מגן אישי (PPE) וכן השלכת חומרים בפח או מיכל פסולת כימית המאושרת על ידי המוסד.
הערה: ריכוז FCCP/אוליגומיצין האופטימלי תלוי בסוג התא ולפני הבדיקה, עובר טיטרציה אמפירית בעבודה עם תאים רגישים במיוחד. הריכוזים הסופיים עשויים להשתנות עבור תרופות בהתאם לסוג התא. הכינו תרופות ומדדי בדיקה חדשים ביום השימוש. אל תקפיאו או תשתמשו בו שוב. הכנת תרופות הבדיקה יכולה להתבצע בתוך תקופה של 45 דקות זו לתוצאות מיטביות.
- באמצעות מדיום מתח ומיטו וגליקוליזיס מחוממים מראש משלב 3, דילל את התרכובות לפי טבלאות 1 ו/או טבלה 2 לריכוזים המתאימים לכל סוג תא. הכינו כל תרכובת בצינור נפרד בנפח 15 מ"ל (אם משתמשים בכל שש התרכובות, יידרשו שישה צינורות).
- הסר את מחסנית החיישן/פלטת השירות מהאינקובטור ללא CO 2 בטמפרטורה 37°C והסר את המכסה, והניח בזהירות את מדריך הטעינה XF שסופק עם הערכה, מדריך הטעינה XF המתאים ליציאת המזרק (מדריך A ליציאה A) מעל ראש מחסנית החיישן (ראו איור 2).
- באמצעות פיפטור רב-ערוצי ומאגר תגובה לכל תרופה, הוסף בהדרגה את הנפח הנדרש לפורט המתאים (ראו טבלה 1 וטבלה 2 לנפח). החזק את הפיפטור זקוף בקפדנות בעת טעינת הסמים (ראו איור 2).
- החלפת או שימוש חוזר לאחר שטיפה וייבוש יסודי של מדריך הטעינה לפי הצורך לכל פורט (פורט A, B, C ו-D) וזרוק את קצות הפיפטה אחרי כל טעינה.
הערה: קצות הפיפטה מיועדים להתאים היטב לפתח המדריך, אך לא הדוקים מדי, כי קצות הפיפטה עלולים להיתקע במדריך! מומלץ לבדוק את קצות הפיפטה/הפיפטור ששימשו במדריכים לפני טעינת התרכובות כדי למנוע טעות בדגימות.
- לאחר טעינת כל התרכובות ליציאות שלהן, הסר את המדריך, וודא ויזואלית שכל הפתחים מלאים, ואבטח את המחסנית עם המכסה. התרופות צריכות להתאים למבחן בכל חלק של אותו לוח (איור 1).
הערה: הריכוזים הסופיים של בארות מומלצים ללחץ מיטו הם 1 מיקרומום אוליגומיצין, 1 מיקרומום FCCP, ו-0.5 מיקרומום רוטנון/אנטימיצין; לגליקוליזה, 10 מ"מ גלוקוז, 1 מיקרומום אוליגומיצין, ו-50 מ"מ 2-DG.
6. הקמת מנתח Seahorse XFe96
- הפעל את המנתח ופתח את תוכנת WAVE (ראה איור 3).
- בחר במבחן מאמץ של XF Mito.
הערה: כל עוד נעשה שימוש במדיום הבדיקה והתרכובות המתאימות, המנתח יכול לבצע בו-זמנית בדיקות מיטוכונדריה וגליקוליזה על אותה פלטה באמצעות בדיקת מאמץ מיטו XF.
- בחר את מספר ה'קבוצות' לפי סידור הפלטת ותתייג כל קבוצה. המשיכו ללשונית הבאה כדי להקצות בארות למפת הלוחות (ראו איור 3). שתי הבדיקות נעשות באותה פלטה.
- הדגישו את הבארות לכל קבוצה בהתאם לאופן הטעינה של הלוח.
- התאימו את התוכנית לסוג התא ולמטרת הניסוי. לדוגמה, אם ההגדרה כוללת קבוצה מוקדמת לפני הניתוח או שמוסיפים מפעיל במהלך הריצה, האריך את זמן הדגירה בכל מחזור כדי לאפשר הפעלה.
- בחר את הלשונית הבאה, 'הרץ את הבדיקה' ומלא את המידע לפי הצורך כדי לשמור את קובץ הנתונים.
- העמיסו את המחסנית המיובשת מראש עם תרופות (משלב 5) לתוך המכונה כאשר מצביעים על אתחול. שלב האתחול יראה אם החיישנים מיודרים ופועלים כראוי.
- התחל את המבחן וטען ופרוק את הלוחות כפי שמצוין בהוראות במהלך התוכנית.
הערה: כשאתה טוען את המחסנית או המיקרופלטה לאנלייזר, ודא שכל המכסים מוסרים! בעוד שלחלק מהדגמים של האנלייזרים יש תכונת בטיחות שיכולה לזהות מכסים, הדגמים המוקדמים לא. זה עלול להזיק למכונה אם המכסה שלם במהלך ריצת הלוחות.
7. שיטות נורמליזציה: (SRB) וספירת גרעין (צביעה והדמיה של DAPI)
אזהרה: חלק מהתגובות בערכת הבדיקה של SRB הם קורוזיביים ועלולים לשרוף אם הם במגע עם העור. DAPI עלול לגרום לתגובה אלרגית בעור. מומלץ להשתמש בכפפות ובציוד מגן אישי אחר, כמו גם השלכת חומרים במיכל או פסולת כימית המאושרת על ידי המוסד.
הערה: בחרו את שיטת הנרמול בהתבסס על המאפיינים והטיפולים המקדימים של התאים שנבדקו. כל אחת מהשיטות מתאימה להשוואה בין תאים עם קצבי רבייה שונים, שכן שתי השיטות מתחשבות בשינויים אלו. עם זאת, אם טיפולים תרופתיים גורמים להזדקנות, עצירת התרבות תוך הגדלת גודל התא, צביעת DAPI היא הגישה המועדפת לנרמל. DAPI עשוי שלא להתאים לסוגי תאים שבהם קשה לראות צביעת גרעינית (למשל, שומנים, אריתרוציטים) או שתאים עשויים להיות רב-גרעיניים (כלומר, הפטוציטים הפרנכימליים, המיוציטים).
- כדי לנרמל תאים באמצעות מבחן SRB (ערכת בדיקת ציטוקסיות של תאי סולפוהודמין B) לאחר ניתוח מטבולי בזמן אמת, יש להסיר את הפלטה מהמכונה ולהוסיף רבע מנפח המדיה (למשל, 50 מיקרו-ליטר ב-200 מיקרו-ליטר של תרבית) של תמיסת הקיבוע לכל באר.
- דגרו בטמפרטורת החדר במשך שעה או לילה בטמפרטורה של 4°C.
- הסר את התמיסה ושטוף בעדינות את הבארות שלוש פעמים עם 200 מיקרוליטר מים ללא RNase/DNase, תוך זהירות שלא להפריע לשכבת התא. לאחסון קצר טווח (אם צריך), החלף את הכביסה הסופית ב-PBS ואחסן בטמפרטורה של 4°C.
- לנרמול מיידי באמצעות בדיקת SRB, הסר את תמיסת השטיפה ואפשר לפלטה להתייבש באוויר לחלוטין בטמפרטורת החדר.
- הוסף 25 מיקרוליטר של תמיסת SRB לכל באר וצבע במשך 15 דקות בטמפרטורת החדר בחושך, או עטוף את הפלטה בנייר אלומיניום במהלך תקופת הדגירה.
הערה: תמיסת SRB רגישה לאור, וחלק זה של הניסוי חייב להתבצע באזור עם תאורה נמוכה.
- הסר את תמיסת הכתם והוסיף 100 מיקרוליטר של תמיסת כביסה אחת לשטיפה של כל באר 2–3 פעמים.
- שטפו במהירות האפשרית כדי להימנע מהלבנה והסירו את תמיסות הכביסה ככל האפשר באמצעות שאיבת ואקום.
- הוסיפו 100 מיקרוליטר של תמיסת מסה 1x לכל באר והניחו את הפלטה על שייקר למשך 10 דקות בטמפרטורת החדר.
- מדדו את צפיפות האופטיקה (O.D.) ב-565 ננומטר על קורא לוחות כדי לקבוע צפיפות באר בהתבסס על רוויית הצבע (ראו איור 3 לעיון ויזואלי).
- ייצא את נתוני ערכי ה-O.D. כקובץ אקסל. גיליון אלקטרוני זה יודבק לתוכנת WAVE לצורך נרמול (שלב 8).
הערה: אם נצפה צבע עז (> O.D. 3.5) עקב עומס יתר על התא, ניתן להשתמש באורך גל תת-אופטימלי (למשל, 490–530 ננומטר) כדי להוריד את הקריאות חזרה לטווח הליניארי של המכשיר. הרקע הנכון על ידי חיסור ה-O.D. של הבקרה שמכילה רק את מדיום התרבית (באר בקרת הרקע) מכל קריאות הדגימות.
- לצביעה של DAPI, דיללו את תמיסת ה-DAPI ל-300 ננומטר ב-1x PBS.
- שטוף כל באר של לוח התא בעדינות 3 פעמים עם 200 מיקרוליטר 1x PBS.
הערה: אם יש תאים שאינם דבקים, צנטריפוגה את הלוח בעוצמה של 200 x g למשך 3 דקות ללא בלימה כדי להבטיח שתאים תלויים בתחתית כל באר לאחר כל שלב שטיפה.
- תאים קבועים ב-2%–4% PFA מדוללים ב-1x PBS למשך 10–15 דקות בטמפרטורת החדר.
- שטוף כל באר של לוח התא בעדינות 3 פעמים עם 200 מיקרוליטר 1x PBS.
- הוסף כ-150 מיקרוליטר מתמיסת צביעת DAPI מדוללת זו לכל באר, כדי לוודא שהתאים מכוסים לחלוטין בכל באר.
- דגרו 1–5 דקות בטמפרטורת החדר באזור עם תאורה נמוכה (או לכיסוי בנייר אלומיניום).
- הסירו את תמיסת הכתמים DAPI מכל באר.
- שטוף כל באר של לוח התא בעדינות 3 פעמים עם 200 מיקרוליטר 1x PBS.
- הסר כל PBS שנותרו.
- דמיינו את התאים בכל עירוץ/פליטה בין 358–461 ננומטר או תחת כל הגדרת מסנן DAPI על מיקרוסקופ.
- ייצא את נתוני ערכי הפליטה כקובץ אקסל. גיליון אלקטרוני זה יודבק לתוכנת WAVE לצורך נרמול (שלב 8).
8. ניתוח ונרמול הנתונים
הערה: לניתוח נתונים ניתן להשתמש בתוכנה "Wave" או תוכנה אחרת. הפרוטוקול שניתן חל על תוכנת Wave.
- פתח את תוצאות הניתוח בגל (ראה איור 3). הנרמול מתבצע באמצעות ערכים שמתקבלים מקובץ האקסל שנוצר על ידי קורא המיקרופלטה לאחר צביעת SRB (שלב 7).
- לחץ על "נרמל".
- בחלון הפתוח, בחר "בחר כולם" ואחריו "הדביק" כדי להדביק את הנתונים שהועתקו מגיליון האקסל שנוצר במהלך שלב הנירמל. לחץ על "הגשה". הליך זה נרמל אוטומטית את כל נתוני הניסוי.
- כדי ליצור דוח, לחץ על "ייצוא ל", בלוח שנפתח מימין בחר "XF Cell Stress Trial Report Generator". שמור את הקובץ שנוצר. במהלך הניתוח, בחרו רק את הבארות שהוקצו למבחן מאמץ מיטו (ראו איור 3).
- כדי ליצור דוח, לחץ על "ייצוא ל", בלוח שנפתח מימין, בחר "מחולל דוחות מבחן לחץ של תא גליקוליזה XF". שמור את הקובץ שנוצר. במהלך הניתוח, בחרו רק את הבארות שהוקצו למבחן מאמץ גליקוליזי (ראו איור 3).
9. תאים דבקים לעומת תאים לא דבקים
הערה: תאים דביקים ותאים לא דביקים שונים בהתנהגות הצמיחה שלהם, בהיצמדות פני השטח ובדרישות הטיפול. תאים דביקים (למשל, תאי סרטן, BMDMs) נצמדים למשטח התרבית, ולכן ציפוי ושטיפה אינם דורשים אמצעי זהירות מיוחדים. תאים שאינם דבקים (למשל, תאי T, לימפוציטים אחרים) נשארים במצב תלייה ודורשים שיטות שונות לצנטריפוגה, השעיה מחדש וציפוי. הבנת ההבדלים הללו חיונית לזריעה מדויקת של תאים, טיפול תרופתי ועקביות בבדיקה.
- ודא שכל התאים ששימשו לניסוי מתרבתים במדיום ובכלי תרבית תאים מועדף ממש לפני ביצוע הבדיקה, ואז מועברים למיקרופלטה כדי להריץ את הבדיקה.
הערה: בעוד שמדיום XF RPMI מומלץ עבור סוגי התאים המתוארים בפרוטוקול זה, עבור סוגי תאים אחרים יש להתייעץ עם היצרן כדי לוודא שהשימוש במדיום המתאים.
- לתאים דבקים (תאי סרטן, תאי BMDM), זרעו את התאים למיקרופלטה XFe96/XF Pro Cell Culture 4–5 שעות לפני הבדיקה בצפיפות תא אופטימלית (ראו שלב 1) בנפח המדיה 200 מיקרוליטר והניחו אותםבאינקובטור CO 2 בטמפרטורה של 37 °C.
הערה: תאי BMDM ניתנים לציפוי עד 24 שעות לפני הבדיקה, שכן הם אינם מתרבים ושומרים על אותה צפיפות תאים. לתאים דבקים שגדלים במהירות, כמו קווי תאי סרטן, מומלץ להצלח ביום הבדיקה אם אין צורך בטיפול נוסף ולנתח אותם מיד עם חיבור התאים כדי למנוע צמיחה נוספת. אם עיצוב זה אינו אפשרי, נרמול לכמות/באר חלבון או למספר גרעינים/באר הוא שלב הכרחי.
- ודא שבארות הפינה לכל ארבע פינות של המיקרופלטה נקיות מתאים אך מלאות במדיה, שכן זה נמדד כמו בארות הבקרה הריקות.
- לאחר 3–5 שעות של דגירות, יש להתבונן במיקרופלטה כדי לוודא שהתאים מחוברים לפלטת בגובה אחיד בתחתית כל באר.
- אם התאים עדיין לא מחוברים, ניתן להניח את הפלטה באינקובטורCO2 בטמפרטורה של 37 מעלות צלזיוס לזמן נוסף עד שהתאים מחוברים היטב.
- לאחר מכן, הכינו את המיקרופלטה עם תאים דביקים לשטיפה כפי שצוין בשלב 4 כדי להמשיך בבדיקה.
- לתאים שאינם דביקים (תאי T ולימפוציטים אחרים), ציפו את המיקרופלוח בפולי-די-ליזין לפני הוספת תאים לפלטה.
הערה: בעוד שציפוי פולי-די-ליזין מומלץ בפרוטוקול זה, בהתאם לסוג התא, ציפוי לוחות אחר (כגון קולגן, פיברונקטין, ג'לטין) עשוי להתאים יותר. אם משתמשים בציפוי חלופי, אנא עקבו אחר הוראות היצרן לשימוש.
- לציפוי המיקרופלטה, יש להכין 2.5 מ"ל של תמיסת פולי-די-ליזין של 20 מיקרוגרם/מ"ל (דילול של פי 50 של 1 מ"ג/1 מ"ל תמיסת מים) ב-0.1 מ' נתרן ביקרבונט, pH 8.0 (ביקרבונט מספק את ה-pH האופטימלי לספיחת דבק). שלב זה ניתן לבצע לפני ביצוע הבדיקה או ביום הבדיקה.
- מרחו 25 מיקרוליטר מהתמיסה על כל באר בלוח ודגרו על הספסל או על נדנדה על הלוח בטמפרטורת החדר למשך 20–30 דקות.
- שאיפת או פיפטה מכל תמיסה שנותרה ושוטפת כל באר פעמיים באמצעות 200 מיקרוליטר מים ללא RNAase/DNASE.
- המתינו עד שהבארות יתייבשו (1–2 שעות) לפני שזורעים את התאים למיקרופלטה.
- לאחר מכן, הכינו את המיקרופלטה עם תאים לא דביקים לשלב השטיפה על ידי צנטריפוגה של הפלטה בעוצמה של 200 x גרם למשך 3 דקות ללא בלימה כדי להבטיח שהתאים תלויים בתחתית כל באר.
- המשיכו לשלב 4 והמשיכו את שאר הבדיקה כפי שהוזכר בשלבים 5–7.