29 באוקטובר 2020
מוצג כאן פרוטוקול לגישת הדמיה פלואורסצנטית, multiplex immunofluorescent c ell-based detection של DNA, RNA, ו- protein (MICDDRP), שיטה המסוגלת להדמיה פלואורסצנטית סימולטנית חד-תאית של חלבונים נגיפיים וחומצות גרעין מסוג וגדילה שונים. גישה זו יכולה להיות מיושמת על מגוון רחב של מערכות.
גישת הזיהוי האימונופלואורסצנטי שלנו של DNA, RNA וחלבון מאפשרת לנו לדמיין בו זמנית חלבונים וחומצות גרעין מסוגים שונים ותקיעות בתוך תאים בודדים. לפני הזריעה, מכסה הדגירה מחליק באתנול למשך חמש דקות, ולאחר מכן שתי שטיפות של שתי דקות ב-PBS. לאחר הכביסה השנייה, שקע לחלוטין את החלקת הכיסוי ב -20 מיקרוגרם למיליליטר פולי-D-ליזין למשך 30 דקות בטמפרטורת החדר.
בתום הדגירה, הסר את תמיסת המטריצה העודפת בשתי שטיפות ב-PBS ודלל את התאים המעניינים ב-1 x 10 לתאים השישיים לכל 50 מיקרוליטר PBS לכל ריכוז החלקה בכיסוי. לאחר מכן זרע 50 מיקרוליטר מהתאים המעניינים על כל החלקת כיסוי מצופה פולי-D-ליזין למשך 30 דקות דגירה בטמפרטורת החדר. בתום הדגירה יש לשטוף את התאים שלוש פעמים ב- PBS לפני קיבועם ב -4% פרפורמלדהיד למשך 30 דקות.
בתום הדגירה יש לשטוף את התאים פעמיים ב-PBS לפני חדירת התאים ב-500 מיקרוליטר של 0.1%Tween 20 ב-PBS למשך 10 דקות בטמפרטורת החדר. בתום הדגירה יש לשטוף כל כיסוי פעמיים עם 500 מיקרוליטר PBS טרי לכל כביסה. כדי לשתק את החלקת הכיסוי על מגלשת זכוכית, הנח טיפה קטנה של לק שקוף על מגלשת זכוכית מעוקרת והנח קצה אחד של הצד נטול התאים של החלקת הכיסוי על טיפת הלק והורד את החלקת הכיסוי על צד תא ההחלקה הפונה כלפי מעלה.
הוסף כמה טיפות של PBS על החלקת הכיסוי המשותקת כדי למנוע מהתאים להתייבש והשתמש בעט מחסום הידרופובי כדי לצייר עיגול סביב החלק החיצוני של החלקת הכיסוי. לאחר שהמחסום נמשך, החלף את ה-PBS ב-100 מיקרוליטר פרוטאז III והנח את המגלשה באינקובטור של 40 מעלות צלזיוס למשך 15 דקות. בתום הדגירה יש לשטוף את המגלשות פעמיים ב- PBS טרי למשך שתי דקות לכל שטיפה עם נדנדה.
לאחר הכביסה השנייה, יש לדלל את הגשושית המעניינת ב -200 מיקרוליטר של מאגר הכלאה ב -67 מעלות צלזיוס למשך 10 דקות. בתום הדגירה מוסיפים 50 מיקרוליטר מתמיסת הבדיקה לכל החלקת כיסוי ומכניסים את השקופיות לתנור לח של 40 מעלות צלזיוס למשך שעתיים. בתום הדגירה יש לשטוף את המגלשות פעמיים עם מאגר כביסה טרי ונדנדה במשך שתי דקות לכל שטיפה.
לאחר הכביסה השנייה, הקש על השקופיות כדי להסיר את המאגר העודף וטפל ברצף בהחלקות הכיסוי עם טיפה אחת של המגברים לתעלות פלורסנט 1, 2 ו-3 למשך 30 דקות, דגירה של 40 מעלות צלזיוס למגבר עם שתי שטיפות של שתי דקות במאגר כביסה טרי עם נדנדה לכל שטיפה בין הטיפולים. לאחר הכביסה האחרונה, הוסף טיפה של ערוץ הפלואורסצנט 4 ampחיים יותר להחלקת הכיסוי למשך 15 דקות דגירה בתנור 40 מעלות צלזיוס ושטוף את השקופית פעמיים עם מאגר כביסה ופעם אחת עם PBS כפי שמודגם. לצורך צביעה חיסונית של החלבונים המעניינים, לאחר הכביסה האחרונה, יש לטפל בכל החלקת כיסוי עם 200 מיקרוליטר של חיץ חוסם למשך שעה דגירה בטמפרטורת החדר.
בתום הדגירה, יש לשפוך את המאגר החוסם ולהוסיף 200 מיקרוליטר של הנוגדן העיקרי המעניין המדולל ב-PBS בתוספת Tween 20 בתוספת אלבומין סרום בקר 1%. לאחר דגירה של שעה בטמפרטורת החדר, שטפו את השקופיות בשתי שטיפות של 10 דקות ב-PBS טרי בתוספת Tween 20 עם ניעור לכל שטיפה לפני תיוג הדגימות עם נוגדן משני מתאים למשך שעה בטמפרטורת החדר. בתום הדגירה יש לשטוף את המגלשות פעמיים עם PBS טרי בתוספת Tween 20 למשך 10 דקות עם ניעור לכל שטיפה.
לאחר הכביסה השנייה, יש להכתים את הגרעינים בצבע גרעיני מתאים למשך דקה אחת בטמפרטורת החדר, ולאחר מכן שתי שטיפות ב-PBS למשך 10 דקות בטמפרטורת החדר עם ניעור. כדי להרכיב את הדגימות להדמיה, הנח טיפה אחת של תמיסת אנטי-דהייה על שקופית זכוכית סטרילית חדשה אחת לכל דגימה ופזר את התמיסה כדי לכסות שטח בערך בגודל החלקות הכיסוי. נתק את פתקי הכיסוי מהשקופיות שלהם והטביע את פתקי הכיסוי ב-PBS.
השתמש במלקחיים כדי להסיר שאריות לק וייבש את החלק האחורי של החלקת הכיסוי עם מגבון מעבדה. לאחר מכן הנח בעדינות כל דגימת החלקה של הכיסוי כלפי מטה על תמיסת האנטי-דהייה ואפשר לדגימות להתייבש למשך הלילה. כהוכחה לרעיון של הליך זה, ה-DNA, ה-RNA והחלבון של HIV-1 סומנו והודגמו בו זמנית באופן מיקרוסקופי ברמת התא הבודד.
בדוגמה זו, ניתן לדמיין שני גנומים של HIV-1, DNA בתוך תא בודד בזמן שהם משעתקים באופן פעיל את ה-RNA הנגיפי. ה-RNA הנגיפי יוצא דרך קומפלקס הנקבוביות הגרעיניות והחלבון הנגיפי סונתז בציטופלזמה. כפי שנצפה, מעט מאוד תגובתיות צולבת נצפתה בין קבוצות הבדיקה על פני שני הנגיפים, למרות תיוג עם שני רטרו-וירוסים עם פוטנציאל לתגובתיות צולבת של בדיקה.
בנוסף, ניתן לבטל צביעת RNA ויראלית אם התאים מטופלים ב-RNase במהלך הכנת הדגימה. לאחר מכן ניתן לכמת את עוצמת הקרינה המשולבת הממוצעת של אות הנוגדן לתא בכל תמונה. כפי שנצפה, כמות ה-RNA הפרה-גנומי של HBV וסך ה-HBV RNA עולה במהלך ההדבקה ב-HBV.
ניתן לבצע הדמיית זיהום HCV גם באמצעות מיקרוסקופיה קונפוקלית באמצעות מטרת טבילה בשמן פי 60 כדי לזהות את הפלואורופורים המעניינים. גישה ספציפית מאוד זו מאפשרת גם מעקב אחר תהליכים נגיפיים או תאיים ברזולוציה זמנית מרחבית גבוהה. בנוסף, ניתן להשתמש בטכניקה זו לחקר וירוסים מרובים ופתוגנים אחרים.
צפו בתמליל המלא וקבלו גישה לאלפי סרטונים מדעיים
מחקר זה מציג שיטת זיהוי מרובת חיישנים אימונופלואורוסצנטית מבוססת תאים להדמיה סימולטנית של DNA, RNA וחלבונים בתוך תאים בודדים. הגישה מדגימה את יעילותה בהתבוננות בחלבונים ויראליים וחומצות גרעין מסוגים ומאפיינים שונים, ומציגה את יישומיותה הרחבה על פני מערכות ביולוגיות שונות.
Simultaneous visualization of viral nucleic acids and proteins in single cells addresses a critical gap in antiviral target validation by enabling direct observation of replication dynamics. This capability supports mechanistic de-risking in early discovery by correlating nucleic acid expression with protein production across diverse viral systems. The method enhances predictive confidence in lead identification by providing spatially resolved, quantitative readouts of viral life-cycle stages.
The method integrates into the discovery continuum by providing mechanistic insights post-target identification but prior to lead optimization, particularly for antiviral programs requiring validation of replication inhibitors.