כאן אנו מציגים פרוטוקול לאיסוף, הכנה וניתוח מדיום תרבית עוברים אנושיים משומשים באמצעות ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית גרעינית (NMR), המאפשר גילוי שכפול של מטבוליטים בעלי משקל מולקולרי נמוך מדגימות בקנה מידה מיקרוליטר בתנאי תרבית קלינית שגרתית.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
כאן אנו מציגים פרוטוקול לאיסוף, הכנה וניתוח מדיום תרבית עוברים אנושיים משומשים באמצעות ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית גרעינית (NMR), המאפשר גילוי שכפול של מטבוליטים בעלי משקל מולקולרי נמוך מדגימות בקנה מידה מיקרוליטר בתנאי תרבית קלינית שגרתית.
מדיה של תרבית עוברים אנושית מנוצלת מכילה מטבוליטים בעלי משקל מולקולרי נמוך שיכולים לספק קריאה לא פולשנית של פיזיולוגיית העובר לפני ההשרשה. עם זאת, ניתוח מטבולומי מבוסס תהודה מגנטית גרעינית (NMR) של דגימות אלו הוא אתגר טכני, שכן תנאי תרבית עוברים שגרתיים כוללים נפחי מיקרוליטרים, תוספי חלבון ושכבות שמן פרפין שמייצרות אותות רקע ופוגעות באיכות הספקטרום. כאן, אנו מציגים תהליך מטבולומיקה אופטימלי של NMR למדיות תרביות עוברים משומשות, הכולל איסוף טיפות מבוקר למזעור זיהום שמן, ציפוריים של צינור אתילן פרופילן (FEP) מפלואורים לבידוד כימי של הדגימה מהייחוס החיצוני (TMSP) תוך התאמת נפחי מיקרוליטרים, ורכישה באמצעות רצף פולס Carr-Purcell-Meiboom-Gill לדיכוי אותות רקע מקרומולקולריים. הפרוטוקול מאפשר גילוי וכימות עקבי של מטבוליטים בעלי משקל מולקולי נמוך מעוברים אנושיים שגודלו בנפרד, ותומך בניתוח שכפול בתנאי מעבדה שגרתיים. עקב אתגרים טכניים רבים, יש לאמת את השיטה כראוי לפני שניתן להשתמש בה למטרות מחקר או קליניות.
במהלך התפתחות טרום-השתלשה במבחנה, העוברים צורכים ומשחררים באופן רציף מטבוליטים בעלי משקל מולקולי נמוך לתוך המדיום הסובב. לכן, הרכב מדיום תרבית עוברים משומש (SECM) משקף פעילות מטבולית של העובר ומספק קריאה תפקודית לא פולשנית של פיזיולוגיית העובר וכישורים התפתחותיים 1,2. ניתוח טביעת רגל מטבולית זו עשוי להשלים שיטות הערכה קונבנציונליות ולשפר אסטרטגיות בחירת עוברים בטכנולוגיית רבייה מסייעת 3,4. בפרט, שינויים בחוזות האמינו ובמחזור הפחמימות נקשרו לפוטנציאל ההתפתחות והחיוניות של העובר 5,6,7.
ספקטרוסקופיית תהודה מגנטית גרעינית (NMR) משמשת באופן נרחב לפרופילינג מטבוליטי לא ממוקד של דגימות ביולוגיות מגוונות, כולל מדיה של תרבית עוברים משומשים 8,9,10. עם זאת, ניתוח הדגימות הללו נותר מאתגר אנליטית11. בפרקטיקה קלינית שגרתית, עוברים מתרבים במיקרו-סביבות מוגדרות שנועדו לחקות מצבים פיזיולוגיים. מדיום תרבית מושלמים בחלבונים, בדרך כלל אלבומין, כדי לייצב לחץ אוסמוטי, לקשור תרכובות רעילות ולספק מולקולות נשא לליפידים ולגורמי גדילה התומכים בהתפתחות תקינה12. כדי למנוע אידוי ולשמור על ריכוזי מומס קבועים, טיפות תרבית מונחות על שמן פרפין סטרילי13.
ליפידים שמקורם ברכיבי שמן וחלבון שכביים מייצרים אותות רקע רחבים שמסתירים תהודה צרה של מטבוליטים בעלי משקל מולקולי נמוך כגון גלוקוז, פירובט וחומצות אמינו. יתרה מזאת, ניתוח נפחי דגימות מיקרוליטר בצינורות NMR סטנדרטיים בקוטר 5 מ"מ דורש דילול משמעותי כדי להגיע לנפח הפעיל של סליל ה-RF. ירידה זו בריכוז האנליטים מפחיתה קשות את יחס האות לרעש (S/N), מסתירה מטבוליטים בעלי שפע נמוך ומקשה על כימות שחזורי. למרות שמחקרים רבים יישמו מטבולומיקה מבוססת NMR על מדיות תרביות עוברים אנושיות משומשות, היעדר פרוטוקולי איסוף והכנה סטנדרטיים וניתנים לשחזור הגביל את השכפול ואת ההשוואה בין המחקרים 8,9,11.
כאן, אנו מציגים תהליך מטבולומיקה מבוסס NMR (איור 1) שנועד להתגבר על אתגרים טכניים הקשורים לדגימה וניתוח מדיה של תרבית עוברים אנושית. הגישה משלבת איסוף טיפות מבוקרת להפחתת העברת נפט, קליטת נפח מיקרוליטר באמצעות ציפוי אתילן פרופילן מפלואור (FEP) למניעת ארטיפקטים של דילול, והפחתת אותות מקרומולקולרית באמצעות רצף פולסים מסוג Carr-Purcell-Meiboom-Gill (CPMG).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
מחקר זה נערך בין ינואר לאפריל 2023 במחלקה לרפואה רבייתית ואנדוקרינולוגיה גינקולוגית, במרכז הרפואי האוניברסיטאי מריבור, סלובניה. ניתוח NMR בוצע במכון הלאומי לכימיה בלובליאנה, סלובניה. התקבלה הסכמה מדעת בכתב מכל המשתתפים. הוא קיבל אישור הן מוועדת האתיקה המוסדית (מס' UKC-MB-KME-1/21) והן מהוועדה הלאומית לאתיקה רפואית (מס' 0120-37/2021/15).
1. עיצוב מחקר
הערה: המחקר ניתח מדיה של תרבית עוברים אנושית באמצעות מטבולומיקה מבוססת NMR.
2. איסוף דגימות
3. הכנת דגימה לניתוח NMR
4. רכישת NMR ועיבוד ספקטרלי
5. ניתוח סטטיסטי
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
תהליך העבודה האנליטי לפרופיל מטבולומי לא ממוקד של תרבית עוברים משומשת מסוכם באיור 1.
הסרת זיהום שמן במהלך הדגימה
איור 2 ממחיש את תהליך העברת הטיפות הסדרתי המשמש להפחתת העברת שמן שכבת הכיסוי. דגימות שנאספו ללא פיפטינג זהיר הראו תהודות רחבות של פחמימנים החוצה את האזור האליפטי של הספקטרום (δ 0.5–2.3 ppm), מה שגרם לעיוות בסיסי משמעותי ולהסתרת אותות מטבוליטים בעלי משקל מולקולרי נמוך (איור 3A, עק...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
במחקר זה, התמודדנו עם אתגרים אנליטיים מרכזיים הקשורים לזיהוי וכימות מטבוליטים בעלי משקל מולקולרי נמוך במדיה של תרבית עוברים מנוצלת באמצעות מטבולומיקה NMR לא ממוקדת. התוצאות שלנו מראות כי זרימת העבודה האופטימלית מאפשרת רכישת ספקטרום איכותי ועשיר במידע, המתאימים לזיהוי אמין של מטבוליטים בעלי משקל מולקולרי נמוך.
העברת טיפות רציפה זהירה הוכיחה את עצמה כחיונית להפחתת זיהום שמן, אשר בדרך כלל יצרה תהודות רחבות שהסתירו אותות מטבוליטים בעלי משקל מולקולר נמוך שמעניינים....
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
המחברים מצהירים שאין להם אינטרסים פיננסיים מתחרים.
עבודה זו נתמכה על ידי סוכנות המחקר והחדשנות הסלובנית (ARIS) [מספר פרויקט P3-0327].
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 5 mm FEP tube liner | SP Wilmad-LabGlass | 4682701 | Inner insert for coaxial NMR |
| 5 mm NMR tube | SP Wilmad-LabGlass | 535-PP-7-SB | Outer tube |
| 6-well culture plate | Oosafe | OOPW-SW02 | Embryo culture dish |
| Cryogenic liquid nitrogen | Messer | Contact manufacturer | Sample snap-freezing |
| Deuterium oxide (D2O) | Eurisotop | D214L | NMR solvent |
| Micropipette (10–100 µL) | Eppendorf | 4924000053 | Adjustable volume pipette |
| Microcentrifuge tubes, 1.5 mL, RNase-free | Eppendorf | N216966N | Sample collection and storage |
| Mineral oil | Vitrolife | VTL-10029 | Culture droplet overlay |
| NMR spectrometer, 600 MHz | Bruker | https://www.bruker.com/en/products-and-solutions/mr/nmr/avance-nmr-spectrometer.html | Spectral acquisition |
| Pasteur pipette | Falcon | FAL-357575 | Droplet transfer |
| Pipette, single-channel mechanical | Sartorius | 728060 | Sample handling |
| Pipette tips, sterile | Eppendorf | 22491148 | Compatible with micropipette |
| Pipette tips, sterile filter | Sartorius | 790201F | Aerosol barrier |
| Sequential G-series culture media | Vitrolife | VTL-10143 | Embryo culture medium |
| TMSP-d4 (sodium 3-trimethylsilylpropionate-d4) | Cambridge Isotope Laboratories | DLM-48-1 | Chemical shift reference |
| Tubes, Safe-Lock | Eppendorf | 0030121589 | Storage tubes |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.