효소 마이크로전극 바이오센서는 생물학적으로 관련된 농도에서 세포 외 세포 신호를 실시간으로 측정할 수 있습니다. 다음 프로토콜은 바이오센서의 적용을 신장에서 ATP 및H2O2의 생체 외 및 생체 내 검출로 확장합니다.
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효소 마이크로전극 바이오센서는 생물학적으로 관련된 농도에서 세포 외 세포 신호를 실시간으로 측정할 수 있습니다. 다음 프로토콜은 바이오센서의 적용을 신장에서 ATP 및H2O2의 생체 외 및 생체 내 검출로 확장합니다.
효소 미세 바이오 센서가 널리 실시간으로 세포 외 시그널링을 측정하는 데 사용되어왔다. 그 사용의 대부분은 뇌 조각 및 신경 세포 배양에 국한되고있다. 최근에,이 기술은 전체 기관에 적용되었다. 센서 설계의 발전은 혈액 관류 생체 신장에서의 세포 신호의 측정을 가능하게했다. 본 프로토콜은 쥐의 신장 간질의 ATP와 H 2 O 2 신호를 측정하는 데 필요한 단계를 나열합니다. 두 개의 개별 센서 디자인에 대한 생체 외 및 생체 내 프로토콜을 사용한다. 센서의 두 가지 유형은 빠른 응답, 민감하고 선택적 바이오 센서를 제공하기 위해 침투 선택성 층 위에 얇은 효소 biolayer로 코팅되어있다. 침투 선택성 층은 생체 조직 내의 간섭 물질로부터의 신호를 보호하고, 효소 층은 글리세롤 키나제 및 글리세롤 -3- 진료 기관 연합의 연속 촉매 반응을 이용하는ATP의 존재 phate 다제는 H 2 O 2를 생성한다. 생체 연구에 사용되는 센서의 세트는 더 백금 / 이리듐 (PT-IR) 와이어 전극에 H 2 O 2의 산화에 의한 분석을 감지했습니다. 생체 내 연구 센서 대신 혈액 관류 조직을 위해 설계 매개 코팅 금 전극 상 H 2 O (2)의 감소에 기초한다. 최종 농도 변화를 분석 알려진 농도로 보정 한 다음 실시간 amperometry에 의해 감지됩니다. 또한, 전류 측정 신호의 특이성은 O 2와 H 2 ATP 대응 분해 같은 카탈라제 등의 효소와 apyrase의 첨가에 의해 확인 될 수있다. 이 센서는 이전과 각 실험 후 정확한 교정에 크게 의존하고있다. 다음 두 프로토콜은 ATP와 H 2의 실시간 검출에 대한 연구를 확립신장 조직에서의 O 2를, 또한 다른 생물학적 제제 또는 전체 기관에서 사용하기위한 상술 한 방법을 확장하도록 변형 될 수있다.
(또한 본 원고에서 센서로 참조) 효소 미세 바이오 센서는 세포와 조직 생활에 동적 신호 전달 과정을 연구하기위한 유용한 도구가되고있다. 센서는 생물학적으로 관련 농도에서 세포 신호 분자의 시공간적 해상도를 증가 제공합니다. 대신 샘플링하고 장시간 간격에서 찍은 세포 외 체액을 분석하는 그들의 효소 분석 물에 반응으로, 이들 센서하여 실시간 측정 1,2- 제조, 빠르게 반응한다. 퓨린 또는 과산화수소 및 그들의 방출 역학 같은자가 분비 및 주변 분비 인자의 농도의 격자 간 고속 검출은 정상 및 병리학 적 상태 (3)에 약물의 효과에 대한 프로파일을 구축하는 데 사용될 수있다. 현재의 센서를 사용하는 애플리케이션의 대부분은 뇌 조직 슬라이스 및 세포 배양 4-10에왔다. 이 논문의 목적에 자세히 프로토콜정확하게 전체 신장의 분석을 실시간으로 농도를 측정하는 수단을 설치한다.
다음 프로토콜은 간질 ATP와 H 신장 2 O 2 신호를 연구하기 위해 개발되었다. 신장의 네이티브 환경에서 세포 외 ATP 빠르게 그 유도체 (ADP, AMP 및 아데노신)로 내인성 ectonucleotidases에 의해 이화됩니다. 여기에 사용 된 센서는 다른 퓨린 또는 ATP 분해물 11 위에 ATP에 매우 선택적이다. 이 ATP 릴리스 및 신호 함수의 상수 및 동적 농도를 정확하게 모니터링 할 수 이것은 큰 장점을 제공합니다. 간질 ATP 농도는 두 개의 마이크로 전극의 조합, ATP 센서 및 null 센서를 사용하여 측정된다. 카탈라제 애플리케이션과 함께 널 센서 간질 H 2 O 2 농도 12을 검출 할 수있다. 다음 프로토콜은 열차의 두 개의 서로 다른 디자인을 사용하여중 생체 또는 생체 내 응용 프로그램에서 최적의 특성을 가지고 RS.
두 가지 설계는 효소 센서 층에 함유 글리세롤 키나제 및 글리세롤 -3- 인산 옥시 다제의 연속 촉매 반응에 기초하고 있으며 ATP의 존재에 의해 구동된다. 생체 외 연구에 사용 된 센서의 세트, H 2 O 2, 최종 효소 반응 생성물에서, 백금 / 이리듐 (PT-IR), 와이어 전극의 산화에 의해 검출된다. 생체 내 연구를위한 센서 대신에 혈액 관류 조직을 위해 설계 중재자 코팅 된 금 전극에 2 O 2의 감소 (H)을 기반으로합니다. 이 논문에 기술 된 두 프로토콜의 방식은 그림 1에서 보여진다. 이 효소 결합 결여 제외 널 센서는 해당 센서 ATP와 동일하다. 따라서, 카탈라제 효소로 H 2 O (2)의 검출에 더하여, 널 센서 MEAsures 비특이적 간섭. ATP 농도는 널이 비특이적 간섭과 ATP 센서 신호로부터 배경 H 2 O 2를 감지 빼서 계산한다. 여러 센서는 해당 널 (null)와 결합 할 때 생체에 대한 아데노신, ionosine, 하이포크 산틴, 아세틸 콜린, 콜린, 글루타민산, 포도당, 젖산, 생체 응용 프로그램이나 아데노신, ionosine을위한 D- 세린 및 하이포크 산틴을 포함하여 다른 분석을 감지 상업적으로 이용 가능하다 센서.
정확하게 분석 물을 검출하는 센서의 기능은 적절한 교정 전후 13에 의존한다. 이 분석은 생물학적 조직의 사용 중에 발생하는 센서의 감도의 편차를 차지하는 것을 보장한다. 센서는 센서 효소 반응에서 시약으로서 사용되는 글리세롤의 저장소를 보유하고있다. 센서를 포함하는 조 글리세롤 용액에 사용되지 않는 경우, 시간이 지남에 따라 세척한다. 짧은 Recording 시간은 센서 드리프트를 최소화 할 필요가있다. 또한 크게 센서 (14)의 감도를 감소시킬 수있는 내인성 단백질 분해 효소 및 단백질 절편으로 오염 센서.
본 원고는 생체 외 및 생체 신장에 효소 제제 미세 바이오 센서의 사용을 설정한다. 실시간 분석 정량 신장 질환 및 약리 에이전트의 메커니즘에 새로운 통찰력을 공개 할 수 세포 신호 전달의 전례가없는 세부 사항을 제공합니다.
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실험 동물의 관리 및 사용에 대한 NIH 가이드에 부착 된 다음 동물 절차. 이전 승인 기관 동물 관리 및 사용위원회 (IACUC)로부터 얻은 것입니다.
참고 : 센서 제조업체 지침의 검토는 실험 설계 및 사용 전에 동안 수행해야합니다. 센서를 사용하는 경우이 지침을 따르는 것은 최적의 결과를 생성합니다.
1. 센서 교정
센서 연구 2. 동물 수술
3. 데이터 수집 설정
4. 데이터 분석
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효소 미세 바이오 센서의 설계는 전체 신장의 분석 물질의 실시간 검출 할 수있다. 어느 생체 외 또는 생체 내 연구에서 일반적인 실험 디자인이 사용될도 1 국지적 센서에 도시되고, 수술 절차는 연구 하는가에 따라 달라 생체 외 또는 생체 내에서이다.
재현 가능한 결과, 정확한 사전 및 사후 교정을 얻으려면입니다 중요.도 6a는 교정하는 동안 생체 ATP 센서에서 본 신호의 대표 추적을 보여줍니다. 신속하게 apyrase 참고 ATP 신호를 제거. 카탈라제는 ATP 신호에 미치는 영향은 없습니다이 생성 H 2 O 2 (그림 6B)에 그 특이성을 보여줍니다. 교정 과정에서 VI. ATP의 동적 변경 (도 6A, 오른쪽 패널)을...
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본 프로토콜은 ATP의 향상된 시간과 공간 분해능을 제공하기 위해 개발 된 생체 관류, 격리 및 생체 내에서 혈액 관류 신장을위한 H 2 O 2 신호가. 여기에 사용되는 프로토콜과 센서 간의 차이는 약리학 적 또는 생리 학적 연구 제제 중 최적 데이터 수집을 제공한다. 프로토콜 1) 센서 교정, 2) 외과 적 절차, 3) 데이터 획득 설정, 4) 데이터 분석 이루어져있다. 이들은 수많은 실험 조건에 대한 분석 물질의 실시간 측정을 가능하게한다. 이것은 큰 신장 질환에 대한 통찰력과보다 효과적인 약물 치료의 발전으로 이어질 것입니다. 여기서 우리는 ATP와 H 2 O 2를 분석하는 센서를 사용했다. 그러나, 다른 물질 센서도 사용할 수 있습니다 및 사용할 수 있습니다. 여기에 설명 된 프로토콜은 래트 신장에서 ATP 및 H 2 O 2를 연구하기 위해 적용되지만 동일한 운전 방식 하...
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이 원고의 비디오 녹화 센서는 Sarissa 생명 한정판 (코번 트리, 영국)에 의해 제공되었다.
우리는 본 논문에 사용 된 센서를 개발에 자신의 작품에 대한 Sarissa의 생명을 주셔서 감사합니다. 이 연구는 국립 심장, 폐에 의해 지원되었다, 및 혈액 연구소는 HL108880 (A. Staruschenko)를 부여, HL 116,264 (A. 카 울리) 및 HL 122,662 (A. Staruschenko 및 A. 카 울리)의 의과 대학 재정 지원 사업 위스콘신 연구 업무위원회 # 9306830 (O. Palygin)과 건강한 위스콘신 연구 및 교육 프로그램 # 9520217를 전진, 국립 신장 재단의 젊은 연구자 그랜트 (O. Palygin).
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| 이름 | 회사 | 카탈로그 번호 | 댓글 |
|---|---|---|---|
| 센서 키트 | Sarissa Biomedical | SBK-ATP-05-125 | 이 키트에는 저장 병, 재수화 챔버, 전극 리드 및 참조 전극이 포함되어 있습니다. 또한 키트에는 사용자가 선택할 수 있는 센서가 포함되어 있습니다. |
| Sarissaprobe ATP 바이오센서 125 μ m | Sarissa Biomedical | SBS-ATP-05-125 | 사용 전 2-8 oC에서 보관 |
| Sarissagold ATP Biosensor 50 μ m | Sarissa Biomedical | SGS-ATP-10-50 | 사용 전 2-8 oC에서 보관 |
| Sarissaprobe null 센서 125 μ m | Sarissa Biomedical | SBS-NUL-20-125 | 사용 전 2-8 oC에서 보관 |
| Sarissagold 널 센서 50 μ m | Sarissa Biomedical | SGS-NUL-10-50 | 사용 전 2-8 oC에서 보관 |
| Sarissaprobe ATP 매뉴얼 | Sarissa Biomedical | http://www.sarissa-biomedical.com/media/31563/instructions-atp.pdf | |
| 패러데이 케이지 | TMC | ||
| 듀얼 채널 전위차조절기 | Digi-Ivy | DY2021 | Type II 패러데이 케이지 |
| 데이터 수집 프로그램 | Digi-Ivy | DY2000 | |
| 관류 펌프 | Razel Scientific Instruments | 모델 R99E | |
| 광섬유 조명기 | Schott | ACE 1 | |
| 미세 조작기 | Narishige | MM-3 | |
| 마이크로 매니퓰레이터 마그네틱 스탠드 | Narishige | GJ-8 | |
| 에어 테이블 | TMC | 63-500 | |
| 이소 플루란 인공 호흡기 | LEI Medical | M2000 | |
| 3ml 페트리 접시 | Fisher Scientific | S3358OA | |
| 바늘 | 산타 크루즈 | 26-30G | |
| 핀 | 표준 해부 핀 | ||
| 카테터 | 폴리에틸렌 튜브 (PE50) | ||
| 카테터 조직 접착제 | Vetbond | 1469SB | |
| 봉합사 | SP117 | ||
| 고무 밴드 | 2-4mm 너비의 고무 밴드 | ||
| 실리콘 | Momentive | RTV-615 Clear 1# | |
| clamp | Fine Science Tools | 18052-03 | |
| 표준 해부 키트 | 키트에는 메스와 해부 시저가 포함되어야 합니다 | ||
| 자체 설계 | 신장 컵 | ||
| : 시그마 - 알드리치 | |||
| ATP | 시그마 - 알드리치 | A6559-25UMO | 100 mM ATP 용액 |
| 과산화수소 | 시그마 - 알드리치 | 216763 | |
| 글리세롤 | 시그마 - 알드리치 | G9012 | |
| 아피 라제 | 시그마 - 알드리치 | A7646 | |
| Catalase | Sigma-Aldrich | C40 | |
| isoflurane | Clipper | 10250 | |
| inactin | Sigma-Aldrich | T133 | |
| 케타민 | Clipper | 2010012 | |
| Hanks Balanced Salt Solution | Gibco | 14025092 |
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