Name: 단일 세포 분비물의 공간 - 시간 영상의 레이블이없는 기술 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-11-23T16:00:00.000+00:00
Duration: 9 min 9 s
Description: 학습하세요 단일 세포 단백질 분비 측정을 위한 레이블이 없는 나노플라즈모닉 감지 기술을 통해 고해상도 시공간 영상을 획득하는 방법을. 이 기법은 세포 간 신호 전달 연구에 활용됩니다.

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1. 나노 구조 제작 <ol><li> 나노 제조를위한 기판으로 170 μm의 (제 1.5)의 대략 두께 25mm 직경 커버 글라스를 선택합니다. </li><li> 적어도 6 시간 동안 : (황산과 과산화수소의 비율 1 3) 피라니아 용액에 담가 커버 슬립. 초순수 18.2 MΩ 탈 증류수 (DDW)의 풍부한 양의 피라 흠뻑 커버 슬립을 씻으십시오. 주의 : 피라냐 산은 유기 물질과 격렬하게 반응하여 극단적 인주의하여 취급해야합니다. </li><li> 전자 빔 증착법에 의해 커버 슬립에 기탁 10 nm의 크롬 박막의 나노 패터닝 및 이미징 동안 전하 효과를 회피한다. </li><li> 이중층의 제 1 층은 45 초 동안 2,000 rpm에서 에틸 락 테이트, 메틸 메타 크릴 레이트 (MMA_EL6) 공중 합체로 이루어지는 레지스트 스핀 한 다음 150 ℃에서 굽는다. 다음, 180 ℃에서 45 초간 베이크 3,000 rpm에서 폴리 메틸 메타 크릴 레이트 (950PMMA_A2)의 2 층을 스핀. </li><li> 은어N 이중층 300 μC / ㎠의 도즈 영역에서 25 kV의 전자빔 리소그래피 (EBL)을 사용하여 레지스트. 이소 프로필 알콜에서 프로그래밍 (IPA) / 메틸 이소 부틸 케톤 (MIBK) : 2/1 IPA 린스. </li><li> 금고의 Ti (5 ㎚)의 전자 빔 증발기를 이용하여 기판 상 / 금 (80 ㎚) 필름. </li><li> 금 증착에 이어 합체 이중층 4 시간 동안 아세톤에 기판을 침지하여 레지스트 리프트 오프. </li><li> 나노 구조물의 모양과 크기를 확인하기 위해 주사 전자 현미경 (SEM)을 이용하여 기판 검사, RT에서 60 초간 CR-7 에칭액 습식 식각을 통해 기판으로부터 잔류 크롬을 제거하고 DDW로 헹군다. </li><li> 어레이 사이 세포 이미징을위한 공간을 확보하기 위해 33 ㎛의 중심 간 간격 배열을 설계한다. 패턴 전자빔 라이터를 이용하여 300 nm의 피치 각 배열은 20 × 20 ​​나노 패턴. 각각의 칩은 80 ± 2.5 nm의 높이의 전형적인 치수를 갖는 나노 구조 (300) 배열 및 70 ± 2.5 나노 diame를 포함터. </li><li> 크기와 균일 성의 확인을위한 원 자간 력 현미경 (AFM)을 사용하여 어레이의 서브 세트를 검사한다. </li><li> UV 경화 에폭시를 이용하여 커버 슬립의이면에,지지 링, 일반적으로 실리콘을 부착. </li></ol> 2. 칩 청소 및 자기 조립 단분자막의 응용 프로그램 <ol><li> 5 % 수소, 동일한 조건에서 5 분 동안 실을 세정 후 45 초 동안 95 % 아르곤의 혼합물을 300 mTorr 내지 40 W의 전력에서 세정 및 재생 칩, 플라스마 애시. </li><li> (3)로 구성된 이성 에탄올 티올 용액 칩 침지 즉시 플라즈마 애싱 후 금 나노 구조물을 기능화 (CH 2) SH- 1 비율을 8 -EG 3 -OH (SPO)과 어느 아민 성분 또는 카복실 작용기, 즉, SH- (CH2) 11 -EG 3 -NH 2 (SPN) 또는 SH- (CH 2) 11 (3) -COOH -EG (SPC). </li><li> 칩의 I를 남겨N 티올 용액 O / N은 ​​자기 조립 단분자막 (SAM)을 형성한다. </li><li> 질소 가스로 에탄올 건조와 칩을 씻어. </li><li> 필요한 경우, 4 ° C에서 최대 2 주 동안 작용 칩을 저장합니다. </li><li> 사용할 준비가 선택의 리간드에 따라 화학 제를 사용하여 리간드와 SPN 또는 SPC 구성 요소를 반응 할 때 (아래 참조). 참고 :이 칩은 재생 및 시간의 재 기능화 수십 될 수있다. 주어진 칩 6 개월 년 이상 범위 기간 동안 사용할 수 있습니다. 지정된 배열에 측정 된 스펙트럼은 안정적으로 biofunctionalization 다음 플라즈마 에싱에 의해 반복 재생성, 후 재생된다. (29) </li></ol> 3. 표면 기능화 및 운동 특성 주 : 리간드 분석 물 사이의 운동 속도 상수의 특성을 상업용 SPR 악기 기능화 칩을 사용뿐만 아니라 비 특이성 B에 SAM의 저항 공부inding. 효율적인 표면 기능화 허용 유량과 미세 유체 광​​범위한 설계가있다. 우리가 시판 SPR하고 있으므로 우리는 추천 유량을 약 표준화. 우리는 이러한 유속이 모든 SPR 악기의 전형적인 때문에 제한되지 않습니다 있습니다. 모든 작용은 LSPR 칩 상에 직접 수행 될 수 있지만, 다중화 기기이기 때문에 우리 LSPR 미세 설치가 아닌 반면, 우리의 작업 부하를 경감 않았기 때문에 SPR 장비는 필요하지 않다. <ol><li> 제 2 항에 기재된 바와 같이 상업적으로 SAM 골드 베어 칩을 기능화. </li><li> 133 1- 에틸 -3- (3- 디메틸 아미노 프로필) 카르 보디이 미드의 밀리미터 (EDC) 및 33 DDW에서 N의 -hydroxysuccinimide mM의 (NHS)를위한 (10)의 1 : 1 혼합물 SPC 계 SAM을 사용하는 경우, 1 카르복실기를 활성화 분. </li><li> 30 μL / 분의 유속을 사용하여 300 초 동안 관심의 항체 / 리간드 활성화 된 카르복실기 접합체. 에 리간드를 준비pH가 6 인산염 완충액은 일반적으로, 그러나 이것은 분자에 따라 변할 수있다. </li><li> 리간드 결합 후, 30 μL / 분의 속도로 300 초 동안 탈 활성화 단계로서 인산염 완충 식염수 (PBS) 중 0.1 M 에탄올 아민을 흐른다. 에탄올은 비 - 특이 적 결합을 최소화하는 데 도움이. </li><li> 농도 범위를 사용하여 100 μL / 분의 유속으로 관심있는 분석 물을 도입하고 운동 분석 소프트웨어를 이용하여 운동 속도 상수를 계산한다. </li><li> 비특이적 결합이 문제가되는 경우, SPC 또는 SPN에 SPO의 비율을 증가시킨다. </li></ol> 4. 저 채도 일반 설정 <ol><li> 현미경 설정 : <ol><li> 샘플을 조명 쾰러에 100 W 할로겐 램프를 사용합니다. 공진 변화 (그림 2)에 기여하지 않는 파장을 제거하는 빛의 경로에 긴 패스 필터 (일반적으로 593 nm의 컷오프)를 사용합니다. </li><li> LSPRi 데이터 수집을 위해, 40X 오일 immersio와 거꾸로 현미경을 사용하여N 목표 (1.4 NA)와 열전 16 비트 CCD 카메라를 냉각. </li><li> 동시에 이미지와 스펙트럼을 얻었다 현미경의 출력 포트에서 빔 스플리터를 배치했다. </li><li> 37 온도 조절 현미경 단계를 설정 C를 ° 4 시간 동안 평형. </li><li> 각각 5 % 및 95 %에서 2 CO 농도와 습도를 조절하기 위해 현미경에 추가 인큐베이션 조립체를 통합. </li></ol></li><li> 칩 준비와 장착 : <ol><li> SPR 실험에서 결정된 최적 이성 SAM 비율로 제 2 항에 기재된 LSPR 칩 기능화. </li><li> 다음과 같이 사용자 정의 만든 미세 유체 홀더 내에서 칩을 넣습니다. 알루미늄 바닥 부분에 칩을 놓습니다. 이 바닥 조각과 실리콘 가스켓 및 투명한 플라스틱 상단 부분의 칩을 샌드위치. 어셈블리를 고정하는 나사 4 개를 사용합니다. </li><li> 1 혼합 : 일반적인 SPC 기반 티올 응용 프로그램의 경우, 1 μL 코트 (300)를 드롭133 mM의 EDC 및 NHS DDW에서 33 mM로 스트럭처는 SPC 티올 성분의 카르복실기를 활성화한다. </li><li> 10 분 동안 기다린 후 수동으로 된 10 mM PBS로 표면을 씻어. </li><li> 리간드 용액을 300 μL 도포함으로써 드롭 관심 리간드 (전형적으로 항체 또는 항체 단편)와 카르복실기로 활성화 접합체. </li><li> 30 분 동안 기다린 후 수동으로 된 10 mM PBS로 씻어. </li><li> 비특이적 결합을 최소화하기 위해 칩에 코트를 PBS 0.1 M 에탄올 300 μl를 삭제합니다. 10 분 동안 기다립니다. </li><li> PBS는 0.005 % 트윈 20 (PBS-T20)를 포함하여 에탄올을 씻으십시오. </li><li> 변화의 메 니스 커스 (meniscus)와 관련된 데이터의 변동을 줄이기 위해 칩 위의 석영 조각을 놓습니다. </li><li> 현미경에 장착하는 동안 PBS-T20 버퍼 젖은 칩을 유지합니다. </li><li> 가열 단계의 샘플 홀더에 단단히 저 채도 칩 어셈블리를 놓고 마이크로 유체 튜브를 연결합니다. </li><li> 조립 및 흐름 BU에 미세 유체 튜브를 연결합니다ffer (또는 세포 연구에 대한 혈청 무료 미디어) 정상 상태까지 도달한다. </li><li> 조립 및 현미경 적어도 2 시간 동안 평형을 허용합니다. </li><li> 중앙 배열이 분광법의 광섬유로 정렬되도록 조이스틱을 사용하여 칩을 맞 춥니 다. 분광 데이터를 분광 스펙트럼 분석 소프트웨어를 사용하여 수행된다. </li><li> 소프트웨어 자동 초점, 자이스 확실한 초점 또는 이에 상응하는 자동 초점 장치를 사용하여 실험을하는 동안 초점 배열을 유지합니다. </li></ol></li></ol> 9E10 하이 브리 도마 세포에서 안티-C-myc의 분비물 5. 저 채도 이미징 참고 : 본 연구에 사용 된 하이 브리 도마 세포주가 화학 트리거가 필요하지 않은 구조적 따라서 안티 C-myc의 항체를 발현 <ol><li> C-myc의 펩티드의 나노 구조물을 기능화. 이는 클론 9E10 하이 브리 도마 세포에 의해 분비 된 항 - C-myc의 항체는 1.77 nM의 K D의 값을 갖는다. </li><li> COMPLET 문화 하이 브리 도마 세포5 % CO 2, 37 ℃ 이하에서 T75 플라스크에 10 % 소 태아 혈청 (FBS) 및 1 % 항생제 E 성장 배지. / ㎖ 4 × 105 세포의 세포 밀도를 유지한다. </li><li> 세포 분비 연구를 들어 원심 분리에 의해 T75 플라스크에서 펠렛 세포는 분비 된 항체를 제거하고, 4 × 106 세포 / ml의 세포 밀도를 조정하는 RPMI-1640 혈청이없는 배지 (SFM)로 두 번 세척 하였다. </li><li> 저 채도의 칩을에 도입하기 전에 실행 가능성에 대한 세포 및 테스트를 수확. </li><li> 수동으로 마이크로 피펫으로 저 채도 칩에 세포 용액 50 μl를 소개합니다. 몇 분 후 25~50 세포 LSPR 칩의 표면에 부착. </li><li> 미세 관류 시스템을 사용하여 신선한 SFM 용액에 남아있는 세포를 씻어. </li><li> 10 μm의 내 가까운 영상의 저 채도의 배열을 선택하지만, 세포와 중복되지 않습니다. </li><li> 신호는 분비 된 항 - C-myc의 antib 특정되도록odies과 함께 본없이 항체뿐만 아니라 항체하지만 용액 중 c-myc의 펩티드의 포화 농도의 존재에 의해 차단 그들의 결합 부위로 세포 배양 배지를 소개한다. </li><li> 항 - C-myc의 항체 (250 ㎚)의 포화 용액으로 각 런의 끝에서 센서 교정. 이것은 각 런의 biofunctionalization 프로파일에 기초 부분을 점유 센서의 응답을 정규화 돕고 결정. </li><li> 이미지 정렬 소프트웨어를 이용하여 X 및 Y 방향에서의 드리프트를 정정. </li></ol>

<ol><li>Ludwig, A. -K., Giebel, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Exosomes%3A+Small+vesicles+participating+in+intercellular+communication%5BTitle%5D)+AND+%22The+International+Journal+of+Biochemistry+%26+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Exosomes: Small vesicles participating in intercellular communication.</a> The International Journal of Biochemistry & Cell Biology. 44, 11-15 (2012).</li>
<li>Friedl, P., Gilmour, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Collective+cell+migration+in+morphogenesis%2C+regeneration+and+cancer%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Reviews+Molecular+Cell+Biology%22%5BJournal%5D)">Collective cell migration in morphogenesis, regeneration and cancer.</a> Nature Reviews Molecular Cell Biology. 10, 445-457 (2009).</li>
<li>Letterio, J. J., Roberts, A. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+immune+responses+by+TGF-beta%5BTitle%5D)+AND+%22Annual+Review+of+Immunology%22%5BJournal%5D)">Regulation of immune responses by TGF-beta.</a> Annual Review of Immunology. 16, 137-161 (1998).</li>
<li>Werner, S., Grose, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Regulation+of+wound+healing+by+growth+factors+and+cytokines%5BTitle%5D)+AND+%22Physiological+Reviews%22%5BJournal%5D)">Regulation of wound healing by growth factors and cytokines.</a> Physiological Reviews. 83, 835-870 (2003).</li>
<li>Werner, S., Krieg, T., Smola, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Keratinocyte-fibroblast+interactions+in+wound+healing%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Investigative+Dermatology%22%5BJournal%5D)">Keratinocyte-fibroblast interactions in wound healing.</a> Journal of Investigative Dermatology. 127, 998-1008 (2007).</li>
<li>Bailey, R. C., Kwong, G. A., Radu, C. G., Witte, O. N., Heath, J. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((DNA-encoded+antibody+libraries%3A+A+unified+platform+for+multiplexed+cell+sorting+and+detection+of+genes+and+proteins%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">DNA-encoded antibody libraries: A unified platform for multiplexed cell sorting and detection of genes and proteins.</a> Journal of the American Chemical Society. 129, 1959-1967 (2007).</li>
<li>Gazagne, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Fluorospot+assay+to+detect+single+T+lymphocytes+simultaneously+producing+multiple+cytokines%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Immunological+Methods%22%5BJournal%5D)">A Fluorospot assay to detect single T lymphocytes simultaneously producing multiple cytokines.</a> Journal of Immunological Methods. 283, 91-98 (2003).</li>
<li>Han, Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Polyfunctional+responses+by+human+T+cells+result+from+sequential+release+of+cytokines%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Polyfunctional responses by human T cells result from sequential release of cytokines.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109, 1607-1612 (2012).</li>
<li>Han, Q., Bradshaw, E. M., Nilsson, B., Hafler, D. A., Love, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multidimensional+analysis+of+the+frequencies+and+rates+of+cytokine+secretion+from+single+cells+by+quantitative+microengraving%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+on+a+Chip%22%5BJournal%5D)">Multidimensional analysis of the frequencies and rates of cytokine secretion from single cells by quantitative microengraving.</a> Lab on a Chip. 10, 1391-1400 (2010).</li>
<li>Ma, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+clinical+microchip+for+evaluation+of+single+immune+cells+reveals+high+functional+heterogeneity+in+phenotypically+similar+T+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Medicine%22%5BJournal%5D)">A clinical microchip for evaluation of single immune cells reveals high functional heterogeneity in phenotypically similar T cells.</a> Nature Medicine. 17, 738-743 (2011).</li>
<li>Shirasaki, Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+single-cell+imaging+of+protein+secretion%5BTitle%5D)+AND+%22Scientific+Reports%22%5BJournal%5D)">Real-time single-cell imaging of protein secretion.</a> Scientific Reports. 4, (2014).</li>
<li>Milgram, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((On+chip+real+time+monitoring+of+B-cells+hybridoma+secretion+of+immunoglobulin%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+and+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">On chip real time monitoring of B-cells hybridoma secretion of immunoglobulin.</a> Biosensors and Bioelectronics. 26, 2728-2732 (2011).</li>
<li>Abbas, A., Linman, M. J., Cheng, Q. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((New+trends+in+instrumental+design+for+surface+plasmon+resonance-based+biosensors%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+%26+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">New trends in instrumental design for surface plasmon resonance-based biosensors.</a> Biosensors & Bioelectronics. 26, 1815-1824 (2011).</li>
<li>Ermakova, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+a+Few+Metallo-Protein+Molecules+Using+Color+Centers+in+Nanodiamonds%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Detection of a Few Metallo-Protein Molecules Using Color Centers in Nanodiamonds.</a> Nano Letters. 13, 3305-3309 (2013).</li>
<li>Haes, A. J., Van Duyne, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+nanoscale+optical+blosensor%3A+Sensitivity+and+selectivity+of+an+approach+based+on+the+localized+surface+plasmon+resonance+spectroscopy+of+triangular+silver+nanoparticles%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+the+American+Chemical+Society%22%5BJournal%5D)">A nanoscale optical blosensor: Sensitivity and selectivity of an approach based on the localized surface plasmon resonance spectroscopy of triangular silver nanoparticles.</a> Journal of the American Chemical Society. 124, 10596-10604 (2002).</li>
<li>Horowitz, V. R., Aleman, B. J., Christle, D. J., Cleland, A. N., Awschalom, D. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Electron+spin+resonance+of+nitrogen-vacancy+centers+in+optically+trapped+nanodiamonds%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+National+Academy+of+Sciences+of+the+United+States+of+America%22%5BJournal%5D)">Electron spin resonance of nitrogen-vacancy centers in optically trapped nanodiamonds.</a> Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 109, 13493-13497 (2012).</li>
<li>Sepulveda, B., Angelome, P. C., Lechuga, L. M., Liz-Marzan, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((LSPR-based+nanobiosensors%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Today%22%5BJournal%5D)">LSPR-based nanobiosensors.</a> Nano Today. 4, 244-251 (2009).</li>
<li>Barbillon, G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Biological+and+chemical+gold+nanosensors+based+on+localized+surface+plasmon+resonance%5BTitle%5D)+AND+%22Gold+Bulletin%22%5BJournal%5D)">Biological and chemical gold nanosensors based on localized surface plasmon resonance.</a> Gold Bulletin. 40, 240-244 (2007).</li>
<li>Endo, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiple+label-free+detection+of+antigen-antibody+reaction+using+localized+surface+plasmon+resonance-based+core-shell+structured+nanoparticle+layer+nanochip%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Multiple label-free detection of antigen-antibody reaction using localized surface plasmon resonance-based core-shell structured nanoparticle layer nanochip.</a> Analytical Chemistry. 78, 6465-6475 (2006).</li>
<li>Endo, T., Kerman, K., Nagatani, N., Takamura, Y., Tamiya, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+detection+of+peptide+nucleic+acid-DNA+hybridization+using+localized+surface+plasmon+resonance+based+optical+biosensor%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Label-free detection of peptide nucleic acid-DNA hybridization using localized surface plasmon resonance based optical biosensor.</a> Analytical Chemistry. 77, 6976-6984 (2005).</li>
<li>Haes, A. J., Hall, W. P., Chang, L., Klein, W. L., Van Duyne, R. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+localized+surface+plasmon+resonance+biosensor%3A+First+steps+toward+an+assay+for+Alzheimer%27s+disease%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">A localized surface plasmon resonance biosensor: First steps toward an assay for Alzheimer's disease.</a> Nano Letters. 4, 1029-1034 (2004).</li>
<li>Jonsson, M. P., Jonsson, P., Dahlin, A. B., Hook, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Supported+lipid+bilayer+formation+and+lipid-membrane-mediated+biorecognition+reactions+studied+with+a+new+nanoplasmonic+sensor+template%5BTitle%5D)+AND+%22Nano+Letters%22%5BJournal%5D)">Supported lipid bilayer formation and lipid-membrane-mediated biorecognition reactions studied with a new nanoplasmonic sensor template.</a> Nano Letters. 7, 3462-3468 (2007).</li>
<li>Park, J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+regeneratable%2C+label-free%2C+localized+surface+plasmon+resonance+%28LSPR%29+aptasensor+for+the+detection+of+ochratoxin+A.%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+%26+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">A regeneratable, label-free, localized surface plasmon resonance (LSPR) aptasensor for the detection of ochratoxin A.</a> Biosensors & Bioelectronics. 59, 321-327 (2014).</li>
<li>Mayer, K. M., Hao, F., Lee, S., Nordlander, P., Hafner, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+single+molecule+immunoassay+by+localized+surface+plasmon+resonance%5BTitle%5D)+AND+%22Nanotechnology%22%5BJournal%5D)">A single molecule immunoassay by localized surface plasmon resonance.</a> Nanotechnology. 21, (2010).</li>
<li>Endo, T., Yamamura, S., Kerman, K., Tamiya, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Label-free+cell-based+assay+using+localized+surface+plasmon+resonance+biosensor%5BTitle%5D)+AND+%22Analytica+Chimica+Acta%22%5BJournal%5D)">Label-free cell-based assay using localized surface plasmon resonance biosensor.</a> Analytica Chimica Acta. 614, 182-189 (2008).</li>
<li>Huang, Y. X., Cai, D., Chen, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Micro-+and+Nanotechnologies+for+Study+of+Cell+Secretion%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">Micro- and Nanotechnologies for Study of Cell Secretion.</a> Analytical Chemistry. 83, 4393-4406 (2011).</li>
<li>Oh, B. R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+Nanoplasmonic+Sensing+for+Cellular+Functional+Immunoanalysis+Using+Human+Blood%5BTitle%5D)+AND+%22ACS+Nano%22%5BJournal%5D)">Integrated Nanoplasmonic Sensing for Cellular Functional Immunoanalysis Using Human Blood.</a> ACS Nano. 8, 2667-2676 (2014).</li>
<li>Raphael, M. P., Christodoulides, J. A., Delehanty, J. B., Long, J. P., Byers, J. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+Imaging+of+Protein+Secretions+from+Single+Cells+in+Real+Time%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+Journal%22%5BJournal%5D)">Quantitative Imaging of Protein Secretions from Single Cells in Real Time.</a> Biophysical Journal. 105, 602-608 (2013).</li>
<li>Raphael, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+New+Methodology+for+Quantitative+LSPR+Biosensing+and+Imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">A New Methodology for Quantitative LSPR Biosensing and Imaging.</a> Analytical Chemistry. 84, 1367-1373 (2011).</li>
<li>Raphael, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantitative+LSPR+imaging+for+biosensing+with+single+nanostructure+resolution%5BTitle%5D)+AND+%22Biophysical+Journal%22%5BJournal%5D)">Quantitative LSPR imaging for biosensing with single nanostructure resolution.</a> Biophysical Journal. 104, 30-36 (2013).</li>
<li>Raphael, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+new+methodology+for+quantitative+LSPR+biosensing+and+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Analytical+Chemistry%22%5BJournal%5D)">A new methodology for quantitative LSPR biosensing and imaging.</a> Analytical Chemistry. 84, 1367-1373 (2012).</li>
<li>Henn, A. D., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Modulation+of+single-cell+IgG+secretion+frequency+and+rates+in+human+memory+B+cells+by+CpG+DNA%2C+CD40L%2C+IL-21%2C+and+cell+division%5BTitle%5D)+AND+%22Journal+of+Immunology%22%5BJournal%5D)">Modulation of single-cell IgG secretion frequency and rates in human memory B cells by CpG DNA, CD40L, IL-21, and cell division.</a> Journal of Immunology. 183, 3177-3187 (2009).</li>
<li>Bramswig, K. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Soluble+Carcinoembryonic+Antigen+Activates+Endothelial+Cells+and+Tumor+Angiogenesis%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Research%22%5BJournal%5D)">Soluble Carcinoembryonic Antigen Activates Endothelial Cells and Tumor Angiogenesis.</a> Cancer Research. 73, 6584-6596 (2013).</li>
</ol>

도움이 되는 의견과 토론을 해주신 George Anderson에게 감사드립니다. 이 작업은 해군 연구소의 나노과학 연구소와 국립 연구 위원회 연구 협회 연구원 상의 지원을 받았습니다.

이 작업에서 설명한 LSPR 이미징 기술은 세포 분비물을 검출하기 위한 보다 전통적인 방법론에 비해 많은 장점을 가지고 있습니다. 첫째, 우리 기술의 시간 분해능은 초 정도인 반면, 상용 대안인 EliSpot으로 알려진 면역산염 분석법은 일반적인 시간 분해능이 2-3일입니다. 7,32 그 결과 그림 6과 같이 단백질 분비 속도의 급격한 변화를 해결할 수 있었습니다. 둘째, 칩 전체에 어레이를 분산시키면 분비된 신호를 공간과 시간에 추적할 수 있어 확산 기반 세포 분비 모델과 보다 엄격하게 비교할 수 있습니다. 또한 그림 6 에 표시된 제어 어레이와 같은 어레이를 사용하여 초점 드리프트와 같은 기기 요인에서 일반적으로 발생하는 이미지의 전역 변화를 뺄 수 있습니다. 셋째, 우리의 기술은 세포의 변형이 필요하지 않습니다. 원하는 경우, 실험은 형광 단백질과 같이 일반적으로 사용되는 태그를 통합할 수 있지만, 그러한 태그가 세포 생존율 또는 항상성에 부정적인 영향을 미칠 수 있다는 우려가 있는 경우, 우리의 접근법의 무표지 특성에는 태그가 필요하지 않습니다. 넷째, 분광 데이터를 사용하여 표면 결합 리간드의 점유율에 관한 정량적 정보를 계산할 수 있음을 입증했습니다.
금속 나노입자를 제조하기 위한 EBL에 대한 다양한 대체 방법이 있습니다. 그러나 우리는 EBL이 광학 및 조사 중인 세포에 가장 적합하도록 나노 구조 및 어레이 치수를 최적화할 수 있는 상당한 유연성을 제공한다는 것을 발견했습니다. 또한 중요한 것은 플라즈마 애싱을 통해 칩을 쉽게 재생할 수 있다는 사실입니다. 이런 식으로 일반적인 칩은 수십 번 사용할 수 있습니다. 생체 기능화 세부 사항은 특정 응용 분야에 맞게 수정되어야 합니다. 여기에 제시된 프로토콜은 표면을 상대적으로 작은 c-myc 펩티드 리간드와 접합했습니다. 전체 항체와 같은 더 큰 리간드는 일반적으로 더 많은 간격이 필요하므로 SPO 대 SPN/SPC 비율이 더 높습니다. 그럼에도 불구하고 잘 형성된 SAM 층은 살아있는 세포 실험에서 비특이적 결합을 방지하는 데 필수적입니다. 일반적으로 분자량이 큰 분석물은 LSPR에 의해 더 쉽게 검출됩니다. 따라서, 단일세포 발현에서, 이 기술은 사이토카인과 같은 작은 단백질의 분비를 검출하는 데 적합하지 않을 수 있다. 
현재 설정은 개별 비부착 세포를 연구하는 데 사용되었습니다. 이 작업에서 보고된 결과가 직접 적용되는 분비된 신호 단백질과 소포가 상당수 있습니다. 예를 들어, 암배아 항원(CEA)은 수십 년 동안 암의 진단 지표였습니다. 결장암세포는 수천 분자/세포/시간의 속도로 CEA를 분비하는 것으로 알려져 있으며 분자량은 180kDa로 IgG 항체를 능가합니다. CEA는 자가분비 및 측분비 신호 전달 경로에 관여하는 것으로 여겨지지만 이러한 분비물의 시공간적 특성은 측정된 적이 없습니다. 우리의 기술은 이러한 신호 질문을 직접 해결할 수 있습니다. 이 작업의 확장은 단일 세포에서 CEA 분비의 시공간적 특성을 측정하는 것입니다. 33 향후 작업은 LSPRi를 부착 세포의 2차원 및 3차원 세포 배양과 통합하는 데에도 초점을 맞출 것입니다. 여러 분비된 단백질을 병렬로 검출할 수 있는 다중 어레이를 통합함으로써 이 기술은 세포 분비물과 세포 분비물이 인접 세포에 미치는 영향에 대한 새로운 창을 열 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.

간 셀룰러 통신은 내부와 세포 내외 많은 생리 활성의 조절을 위해 매우 중요합니다. 단백질과 소포의 다양한 이후 이러한 분화, 상처 치유, 면역 반응, 마이그레이션 및 확산 등의 복잡한 세포 과정을 트리거 것을 분비 될 수있다. 간 세포 신호 전달 경로의 1-5 오작동 암, 동맥 경화 등 다양한 질환에 연루되어 , 당뇨병, 몇 가지 이름을 지정합니다. 최적의 세포 분비 분석은 공간적으로 시간적 관련 신호 전달 경로를 방해하지 않고 관심의 분비 단백질을 매핑 할 수 있어야한다. 이러한 방식으로 농도 분포 및 수용 세포의 응답 사이에 인과 관계를 추론 할 수있다. 불행히도, 가장 일반적으로 사용되는 형광 기반 기술들의 대부분은이 기준을 충족하지 않는다. 형광 융합 단백질 승 분석에 태그를 사용할 수 있습니다셀 ithin하지만 분비 경로를 방해하거나 분비 된 경우, 정량하기 어려운 세포 외부 광선 확산을 초래한다. 형광 immunosandwich 기반 분석법은 세포 분비를 검출하기위한 가장 널리 사용되는 기술이지만 일반적으로 개별 세포의 분리를 필요로한다. 또한, 감지 항체의 도입은 일반적으로 정지 또는 실험 및 항체 레이블 크기 단부 6-11, 150 kDa의 IgG에 대한이, 다운 스트림 신호에 장애입니다. 이러한 장애물들 그 라벨없는 기술은, 화상 단백질 분비하고 기존 라벨없는 기술 사이 이용 플라즈몬 공명 (SPR)을 표면 및 국소 표면 플라즈몬 공명 (LSPR) 센서는 우수한 후보 것이 바람직하기 때문이다. 12-17 이들 센서는 널리 단백질, 엑소 좀 다른 바이오 마커 분석 결합 연구를 위해 사용되어왔다. 18 ~ 24를 저 채도, 플라즈몬 nanostr의 경우uctures 유리 커버 슬립 상에 리소그래피 패터닝 및 표준 와이드 필드 현미경 구성을 통해 가시광을 사용하여 여기 될 수있다. 인해 나노 공간에, 유리 기판의 대부분은 25-28. 이러한 살아있는 세포 현미경과의 통합에 적합 시야 잘 이러한 프로브를 만드는 형광 현미경과 같은 일반적인 영상 기술로 사용할 우리는 실시간 측정을 입증 각각 225 밀리 초와 10 μm의,의 공간과 시간 해상도 기능화 된 금 플라즈 모닉 나노 구조를 사용하여 하이 브리 도마 세포에서 항체 분비물. 기본 칩 구성은도 1에 도시되어있다. 28 현미경의 출사 광로가 이미지에 사용 CCD 카메라와 나노 구조물의 소정의 배열 분별 점유 (도 2의 정량 용 섬유 광학적 결합 분광계가 나눠 ). protoc동시에 표준 명 시야 현미경을 사용하여 세포의 반응을 모니터링하면서 본 논문에서 제시 올 단세포 분비물의 실시간 측정을위한 실험 설계를 설명한다. 종합 접근법은 세포주의 나노 구조물의 제조, 분석 물질의 결합 친화력을위한 나노 구조물의 기능화, 모두 비 - 특이 적 결합을 최소화 및 상업적 표면 플라즈몬 공명을 이용하여 운동 속도 상수의 특성 (SPR) 악기 표면 최적화, 통합이 포함 기판과 영상 및 스펙트럼 데이터를 분석 상. 우리는 세포 분비물 및 수신 세포와의 인과 관계의 시공간 매핑 가능 기술로이 기술을 기대하고 있습니다.

<table><tbody><tr><td>25&#160; mm 지름의 유리 커버슬립</td><td>생명과학 도구&nbsp;</td><td>CSHP-No1.5-25</td><td>&nbsp; 170&플러스mn; 5 &마이크로; m은 최적입니다</td></tr><tr><td>폴리 메틸 메타 크릴 레이트</td><td>Microchem</td><td>PMMA 950 A4</td><td></td></tr><tr><td>에틸 락테이트 메틸 메타 크릴 레이트</td><td>Microchem</td><td>MMA EL6</td><td></td></tr><tr><td>전자빔 증발기</td><td>Temescal</td><td>FC-2000</td><td></td></tr><tr><td>전자빔 리소그래피</td><td>Raith</td><td>시리즈 150</td><td></td></tr><tr><td>에탄올</td><td>시그마 알드리치</td><td>459836</td><td></td></tr><tr><td>아세톤</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>320110</td><td></td></tr><tr><td>CR-7 크롬 에칭제</td><td>Cyantek</td><td>CR-7</td><td></td></tr><tr><td>주사 전자 현미경</td><td>Zeiss</td><td>Ultra 55</td><td></td></tr><tr><td>원자력 현미경</td><td>Veeco</td><td>Nanoscope III</td><td></td></tr><tr><td>플라즈마 애싱 시스템</td><td>Technics</td><td>시리즈 85 RIE</td><td></td></tr><tr><td>SH-(CH2)8-EG3-OH (SPO)</td><td>프로키미아</td><td>TH 001-m8.n3-0.2</td><td></td></tr><tr><td>SH-(CH2)11-EG3-COOH (SPC)</td><td>프로키미아</td><td>TH 003m11n3-0.1</td><td></td></tr><tr><td>SH-(CH2)11-EG3-NH2 (SPN)</td><td>프로키미아</td><td>TH 002-m11.n3-0.2</td><td></td></tr><tr><td>표면 플라즈몬 공명 시스템</td><td>Biorad</td><td>XPR36</td><td></td></tr><tr><td>베어 골드 칩</td><td>Biorad</td><td>GLC 칩</td><td>플라즈마 단층 제거</td></tr><tr><td>1-에틸-3-(3-디메틸아미노프로필) 카르보디이미드</td><td>Thermo</td><td>22980</td><td></td></tr><tr><td>N-hydroxysoxynimide (NHS)</td><td>Thermo</td><td>24510</td><td></td></tr><tr><td>펜틸아민-비오틴&nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp; &nbsp;</td><td>Thermo</td><td>21345</td><td></td></tr><tr><td>에탄올아민</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>E9508</td><td></td></tr><tr><td>Neutraavidin</td><td>Thermo</td><td>31000</td><td></td></tr><tr><td>인산염 완충 식염수</td><td>Thermo</td><td>28374</td><td></td></tr><tr><td>Tween 20</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>P2287</td><td></td></tr><tr><td>도립 현미경</td><td>Zeiss</td><td>Axio Observer</td><td>현미경에는 40X 오일 이멀젼 대물렌즈가 장착되어 있습니다. Pecon GmbH의 CO2 및 습도 배양</td></tr><tr><td>CCD 카메라</td><td>Hamamatsu</td><td>Orca R2</td><td>열전기 냉각식(16비트)</td></tr><tr><td>분광계</td><td>Ocean Optics</td><td>QE65Pro</td><td></td></tr><tr><td>Spectrasuite</td><td>Ocean Optics</td><td>version1.4</td><td></td></tr><tr><td>c-myc 펩타이드 HyNic Tag</td><td>Solulink</td><td>SP-E003</td><td></td></tr><tr><td>단클론 항-c-myc 항체</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>M4439</td><td></td></tr><tr><td>하이브리도마 세포주</td><td>ATCC</td><td>CRL-1729</td><td></td></tr><tr><td>항생제 항진균 용액 (100&times;)</td><td>Sigma-Aldrich</td><td>A5955</td><td></td></tr><tr><td>세럼 프리 미디어 RPMI 1640&nbsp;</td><td>인비트로젠</td><td>&nbsp; 11835-030&nbsp;</td><td></td></tr><tr><td>소 태아 혈청</td><td>ATCC</td><td>30-2020</td><td></td></tr><tr><td>로다민 DHPE</td><td>Life Technologies</td><td>L-1392</td><td></td></tr></tbody></table>

단일 세포 분비물의 공간 - 시간 영상의 레이블이없는 기술

A Label-free Technique for the Spatio-temporal Imaging of Single Cell Secretions

세포 간 통신은 기본적인 세포 활동을 유지하는 데 도움이 되는 복잡한 시스템의 필수적인 부분입니다. 결과적으로, 이러한 신호의 오작동은 많은 장애를 유발할 수 있습니다. 세포 간 신호 전달을 이해하려면 국소 환경을 방해하지 않고 세포에서 분비되는 분자의 공간적, 시간적 특성을 연구하는 것이 필수적입니다. 단백질 분비를 연구하기 위해 다양한 분석법이 개발되었지만, 이러한 방법은 일반적으로 관련 신호 전달 경로를 방해하는 형광 프로브를 기반으로 합니다. 이러한 한계를 극복하기 위해서는 label-free 기술이 필요합니다.
이 논문에서는 단일 세포에서 단백질 분비물을 검출할 수 있는 LSPRi(Label-free 국소 플라즈몬 공명 영상) 기술의 제조 및 적용에 대해 설명합니다. 플라즈몬 나노 구조는 표준 유리 커버슬립에 리소그래피 패턴화되어 있으며 상업적으로 이용 가능한 광학 현미경에서 가시광선을 사용하여 여기할 수 있습니다. 커버슬립의 극히 일부만이 나노 구조로 덮여 있으므로 이 기술은 형광 및 명시야 이미징과 같은 일반적인 기술을 결합하는 데 매우 적합합니다.
이 프로토콜에서는 센서 나노 제조 및 후속 생체 기능화, 리간드 및 분석물의 결합 역학 특성화, 칩 및 라이브 셀의 통합, 측정된 신호 분석을 통합하는 다학제적 접근 방식이 사용됩니다. 전체적으로 이 기술은 세포 분비물을 매핑하고 이를 주변 세포의 반응과 연관시키는 일반적인 무표지 접근 방식을 가능하게 합니다.

전형적인 라이브 세포 분비 연구에서 발생하는 데이터 수집의 여러 모드가 있습니다. (3) 사각형 배열을 강조 LSPRi 이미지의 오버레이를 보여줍니다, 그리고 왼쪽 아래에있는 셀을 강조 투과광 조사 이미지. 데이터는 일반적으로 후술 정규화 계산 분석 물의 포화 용액을 도입 한 다음 3 시간에 걸쳐 수집된다. 형광 이미지는 필터 큐브의 자동 전환하여 데이터 수집 루틴으로 통합 될 수있다. 그림 4 형광 막 염료 로다 민 DHPE 물들 세포에서 lamellipodia 같은 확장 (화살표)를 나타낸다. 이러한 확장 배열과 겹쳐한다면 그들은 단백질 분비에 대한 위양성을 줄 것입니다. 이미지의 여러 모드를 갖는 등의 발생을 식별 할 수 있습니다. 그림 5는 분석의 이전 데이터와 후미를 보여줍니다ER 포화 용액의 도입 상업적 C-myc의 작용 어레이 안티 C-myc의 항체의 살 (400 ㎚). 어떤 세포는이 실험에 존재하지 않았다. 스펙트럼은 적색 이동과 강도의 증가를 모두 표시합니다. 두 곡선 아래 면적의 차이는 CCD 카메라에 LSPRi 모드 어레이 이미지 세기의 증가를 초래한다. 비선형 최소 자승 데이터 분석 방법은 스펙트럼에서 표면 결합 된 리간드의 점유 부분을 추정하기 위해 개발되었다. (30, 31) 실험의 끝에, 포화 강도 값 (분수 점유 ≈ 1 IE)는 다음 식을 이용하여 각각의 어레이에 대한 정규화 된 응답을 계산하기 위해 사용된다 : 시각 t에서의 시각 t에서의 정규화 강도 실험 최종 포화 강도의 개시시의 초기 강도, 및 어레이의 강도 측정 어디 </eM&gt;, 각각. 두 어레이로부터의 정규화 값은도 6에 도시되어있다. 하나의 어레이는, 대조군으로 사용, 조사중인 동안 다른 셀의 10 μm의 이내 셀로부터 130 ㎛의 거리이다. 상기 제어 배열의 평면에 응답하여 상기 셀에 대하여 가장 근접한 어레이의 정규화 답변 급격한 증가는 분비 된 항체의 국부 버스트를 나타낸다. <img alt="그림 1" src="/files/ftp_upload/53120/53120fig1.jpg" /> 1. 센서 디자인 그림. 전형적인 생균 분비 실험의 형상을 묘사. 세포 (파란색 타원체)를 연신 biofunctionalized 금 나노 구조물의 어레이를 포함 LSPR 칩에 증착된다. 이들이 표면에 결합 같이 Y 자 형상 분자로 도시 이때 항체의 줌인 뷰 관심 세포 분비에서 측정된다기능화 된 나노 구조. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53120/53120fig1large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 2" src="/files/ftp_upload/53120/53120fig2.jpg" /> 그림 2. 광 설치. 할로겐 램프의 조명 빛이 먼저 긴 패스 필터 (LP)에 의해 필터링된다. 빛은 선형 (P1) 편광 및 40X / 1.4 NA 목표를 통해 샘플을 조명한다. 산란 된 빛이 교차 편광판 (P2)를 통해 목적에 의해 수집하고 전달됩니다. 50/50 빔 스플리터 (BS)를 동시 분광 및 영상 분석을 위해 수집 된 광로에 삽입된다. 오른쪽 상단 :. 300 nm의 피치로 구분하여 9 개별 나노 구조의 원자 힘 현미경 이미지 <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53120/53120fig2large.jpg" target="_blank">여기를 클릭하십시오</a>이 그림의 더 큰 버전을 볼 수 있습니다. <img alt="그림 3" src="/files/ftp_upload/53120/53120fig3.jpg" /> 그림 3. 라이브 셀 LSPRi 연구. 12 배열에 둘러싸여 하나의 하이 브리 도마 세포 (왼쪽 아래)을 보여주는 투과광과 LSPRi 이미지를 합병했다. 이 대비 강화 된 이미지입니다. 스케일 바는 10 μm의입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53120/53120fig3large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 4" src="/files/ftp_upload/53120/53120fig4.jpg" /> 그림 4. 라이브 셀 형광 연구. 막 염료 인 로다 민 DHPE, 염색 한 하이 브리 도마 세포의 형광 거짓 컬러 이미지. 어레이는 일반적으로 보이지 않는 형광 촬상 모드에서는, 그러나, 주변 배열 AB 여기 관측오른쪽 하단 모서리에 사각형이 부족하다. 세포는 세포 (화살표)으로부터 외측으로 연장되어 촉수 형 익스텐션 (또는 아마도 filopodia lamellipodia) 비록 어레이로부터 분리되는 것을 알 수있다. 스케일 바는 10 μm의입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53120/53120fig4large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 5" src="/files/ftp_upload/53120/53120fig5.jpg" /> 도 5 스펙트럼 모덜. 전에 안티 C-myc의 항체가 400 nM의 용액을 도입 한 후 C-myc의 작용 어레이로부터 얻어진 스펙트럼. 어떤 세포는이 연구에 존재하지 않았다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53120/53120fig5large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a> <img alt="그림 6" src= &quot;/ 파일 / ftp_upload / 53120 / 53120fig6.jpg&quot;/&gt; 그림 6. 단일 세포 분비. 15 단일 셀의 μm의 130 μm의 거리에 하나 (제어)에 위치한 배열의 응답. 스케일 바는 10 μm의입니다. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/53120/53120fig6large.jpg" target="_blank">이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.</a>

간 셀룰러 통신은 내부와 세포 외부의 각종 생리 활성 조절에 중요​​하다. 이 논문은 단일 세포 분비물의 시공간적 특성을 측정하기위한 프로토콜을 설명합니다. 이를 달성하기 위해, 종합 접근법 생균 이미징 감지 라벨없는 nanoplasmonic을 통합하는 데 사용된다.

Inter-cellular communication is an integral part of a complex system that helps in maintaining basic cellular activities. As a result, the malfunctioning ...

다음 실험의 전반적인 목표는 높은 시간적 및 공간적 해상도로 개별 세포의 단백질 분비를 측정하는 것입니다. 이는 단일 세포 분비물의 무표지 이미징을 위해 유리 커버슬립 위에 금 플라스모닉 나노센서를 리소그래피 방식으로 제작함으로써 달성됩니다. 두 번째 단계로, 센서 칩을 세척하고 자기 조립 단분자층으로 코팅한 다음, 분비된 분석 대상 단백질에 대해 높은 친화력을 가진 리간드로 기능화합니다.다음으로, 시공간적 분비물을 측정하기 위해 기능화된 센서 칩 위에 세포를 통합합니다. 결과는 개별 세포의 단백질 분비물을 라벨링 없이 공간적 및 시간적으로 매핑할 수 있음을 보여줍니다. 이 방법은 파라크라인(paracrine) 및 오토크라인(autocrine) 신호 전달 경로가 세포 운동성을 어떻게 조절하는지와 같은 세포 간 통신 분야의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다.이 절차를 시작하려면, 나노구조의 패턴 형성 및 이미징 과정 중 전하 효과를 방지하기 위해 전자빔 증착법을 사용하여 이전에 세척된 커버 슬립 위에 10 nanometer 두께의 크롬 박막을 증착합니다. 증착 후, 에틸 락테이트와 메틸메타크릴레이트 공중합체로 구성된 이중층 레지스트의 첫 번째 층을 2000 RPM에서 45초 동안 스핀 코팅합니다. 그런 다음 기판을 상온까지 식힌 후 150 °C에서 베이킹합니다.폴리메틸메타크릴레이트의 두 번째 층을 3000 RPM에서 45초 동안 스핀 코팅하고 기판을 150 °C에서 베이킹합니다. 전자빔 리소그래피(EBL)를 사용하여 이중층 레지스트의 패턴을 형성합니다. 이소프로필 알코올(IPA)과 메틸이소부틸케톤(MIBK)을 2:1 비율로 혼합한 용액으로 현상한 후 IPA로 세척합니다.실온에서 CR seven 에칭액을 이용한 습식 식각으로 나노구조의 현상 영역에서 크롬을 10초 동안 제거한 후, 탈이온 증류수로 헹굽니다. 전자빔 증착기를 사용하여 기판 위에 티타늄 금 박막을 증착한 후 금 증착을 수행합니다. 기판을 아세톤에 4시간 동안 담가 공중합체 이중층 레지스트를 리프트오프합니다.다음으로, 주사 전자 현미경을 사용하여 기판을 검사해 나노구조의 모양과 크기를 확인합니다. 생성된 나노구조들은 일반적으로 300 nanometers의 간격으로 떨어져 있습니다. 20 by 20 나노구조 배열은 중심 간 거리 30 microns로 배치됩니다.세포 이미징을 위한 충분한 공간을 확보하며, 일반적인 칩 하나에는 300개의 어레이가 포함됩니다. 상온에서 CR seven 식각액을 이용해 60초 동안 습식 엣지 공정을 수행하여 기판에서 잔류 크롬을 제거합니다. 그 다음 탈이온 증류수로 기판을 헹굽니다.그런 다음 원자력 현미경을 사용하여 어레이의 일부를 검사하여 크기와 균일성을 확인합니다. 이 패턴형 유리 커버슬립은 국소 표면 플라스몬 공명(LSPR) 칩을 세척하고 재생하기 위한 적절한 세척 절차를 따르는 한 여러 번 반복해서 사용할 수 있습니다. 5% 수소와 95% 아르곤의 300 mTor 혼합 가스에서 40 W의 전력으로 45초 동안 플라스마 애싱(plasma ash)을 수행합니다.플라스마 애싱 직후에 금 표면과 나노 구조를 기능화합니다. SPO와 SPC가 3:1 비율로 혼합된 2성분 에탄올 티올 용액에 칩을 침지합니다. 자가 조립 단분자층(self-assembled monolayer) 형성을 위해 칩을 티올 용액에 하룻밤 동안 둔 후, 에탄올로 헹구고 질소 가스로 건조합니다. 칩을 알루미늄 바닥 부품 위에 올려놓아 맞춤 제작된 미세유체 홀더에 LSPR 칩을 장착합니다.그런 다음 칩을 하단 조각과 실리콘 가스켓, 투명 플라스틱 상단 조각 사이에 놓고 4개의 나사로 조립체를 고정하여 샌드위치 구조로 만듭니다. 일반적인 SPC 기반 티올 응용 단계에서는, SPC 티올 성분의 카복실기를 활성화하기 위해 탈이온 증류수에 녹인 133 millimolar EDC와 33 millimolar NHS의 1:1 혼합물 300 µL를 드롭 코팅합니다. 10분 동안 기다린 후, 표면을 10 millimolar PBS로 수동 헹굼하고, 이어서 관심 리간드 용액 300 µL를 드롭 코팅하여 활성화된 카복실기를 리간드와 접합시킵니다.1시간 동안 기다린 후 10 millimolar PBS로 표면을 헹구고, 비특이적 결합을 최소화하기 위해 0.1 molar ethanolamine in PBS 300 microliters를 칩 위에 처리합니다. 10분 동안 기다린 후, 0.005% Tween 20이 함유된 PBS 또는 PBST 20으로 ethanolamine을 세척합니다. 다음으로, 메니스커스 변화와 관련된 데이터 변동을 줄이기 위해 칩 위에 쿼츠 조각을 배치합니다.현미경에 장착하는 동안 PBST 20 버퍼로 칩이 젖은 상태를 유지하십시오. 미세유체 튜브를 어셈블리에 연결하고 정상 상태에 도달할 때까지 버퍼를 흘려줍니다. 그런 다음 LSPR 칩 어셈블리를 가열 스테이지 샘플 홀더에 단단히 고정하십시오.이 방법의 광학 설정이 여기에 표시되어 있습니다. 할로겐 램프에서 나오는 빛은 나노 플라스모닉 응답에 기여하지 않는 파장들을 제거하기 위해 593 nanometer 롱패스 필터를 통과합니다. 그 후 빛은 선형 편광되며, 플라스모닉 금 나노구조를 여기시키기 위해 40 x 1.4 수치구경 대물렌즈를 통해 시료를 조사합니다.산란광은 대물렌즈에 의해 수집되며, 유리 기판에서 발생하는 배경 신호를 줄이기 위해 직교 편광판을 통과합니다. 분광 분석과 이미지 분석을 동시에 수행하기 위해 수집된 광 경로에 50:50 빔 스플리터를 삽입합니다. 장치 구성 요소와 현미경을 최소 2시간 동안 평형 상태로 둔 후, 조이스틱을 사용하여 칩을 정렬하여 중앙 어레이가 분광 분석용 광섬유와 일치하도록 합니다.원심분리를 통해 하이브리드 DOMA 세포를 배양하고 펠렛화한 후, 세포를 수확하고 LSPR 칩에 도입하기 전에 생존율을 테스트합니다. 이어서 마이크로 피펫을 사용하여 50 µL의 세포 용액을 LSPR 칩 위에 수동으로 도입합니다. 마지막으로, 미세유체 관류 시스템을 사용하여 신선한 무혈청 배지로 용액 내의 나머지 세포들을 세척하여 LSPR 칩의 이미징 준비를 완료합니다.여기 LSPR 이미징 이미지의 오버레이와 투과광 조명 이미지의 오버레이가 표시되어 있으며, 전자는 정사각형 배열을, 후자는 왼쪽 하단의 세포를 강조합니다. 형광 막 염색약인 rhodamine DHPE로 염색된 세포가 실모양돌기(filopodia)와 같은 돌출부를 보입니다. 만약 이러한 돌출부가 배열과 겹치게 되면, 단백질 분비 분광 분석 데이터에서 위양성 반응을 일으킬 수 있습니다. 항-cMIC 항체의 포화 용액을 cMIC 기능화된 배열에 도입하기 전과 후의 데이터가 여기에 표시되어 있습니다.이 방법은 어레이를 보정하기 위해 사용됩니다. 어레이 보정은 센서의 응답을 정규화하고 각 런(run)의 바이오 기능화 프로파일을 기반으로 분율 점유율을 결정하는 데 도움이 됩니다. 상용 SPR 기기는 LSPR 칩에 대해 설명된 것과 동일한 프로토콜을 사용하여 해리 상수를 결정하고 비특이적 결합에 대한 저항성을 연구하는 데 사용됩니다.두 개의 어레이에서 얻은 정규화된 값이 여기에 표시되어 있습니다. 한 어레이는 세포에서 10 µm 이내에 위치했으며, 대조군은 세포에서 130 µm 떨어져 있었습니다. 대조군 어레이의 평탄한 반응에 비해 세포에 가장 가까운 어레이의 정규화된 반응이 급격히 증가한 것은 분비된 항체의 국소적 방출을 나타냅니다.이 영상을 시청한 후에는 높은 공간 및 시간 해상도로 개별 세포의 단백질 분비물을 측정하는 방법에 대해 충분히 이해하게 될 것입니다.

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Research

연구

JoVE Journal

Bioengineering

생명공학

이 비디오는 단일 세포에서 단백질 분비물을 감지하기 위한 국소 표면 플라즈몬 공명 영상을 보여줍니다. 미세유체 설정과 펩타이드 결합 플라즈몬 나노구조 칩을 사용하여 공명 각도에서 반사광 강도의 변화는 단일 세포에서 분비된 단백질과의 상호 작용을 보여줍니다.

단일 세포에서 단백질 분비물을 감지하기 위한 국소 표면 플라즈몬 공명 이미징

이 프로토콜은 전반사 형광 현미경을 사용하여 살아있는 세포 표면의 단일 수용체를 시각화 및 추적하여 수용체 측면 이동성, 수용체 복합체의 크기를 분석하고 일시적인 수용체-수용체 상호 작용을 시각화하는 방법을 설명합니다. 이 프로토콜은 다른 막 단백질로 확장될 수 있습니다.

단일 분자 형광 현미경에 의한 수용체 역학의 고해상도 시공간 분석

원형질막 단백질과 지질의 공간 분포와 시간 역학은 생물학에서 뜨거운 주제입니다. 여기서 이 문제는 개념적으로 동일한 단일 입자 추적의 물리량을 제공하지만 작은 분자 레이블과 표준 현미경 설정을 사용하는 시공간 이미지 변동 분석을 통해 해결됩니다.

상용 현미경에서 라이브 세포막에 분자 확산 법률에 빠른 형광 이미징

T 세포 면역학적 시냅스에서 필라멘트 액틴의 유속과 방향성을 조사하기 위해 라이브 셀 초해상도 이미징을 내부 전반사 형광과 결합하고 시공간 이미지 상관 분광법으로 정량화합니다.

구조화 조명 현미경 데이터의 시공간적 이미지 상관 분광학에 의해 정량화 T 세포에서 대뇌 피질 굴지 흐름

미세유체 칩을 제작하여 탠덤 버블 생성을 위한 한 쌍의 금색 점과 근처의 단세포 패터닝을 위한 피브로넥틴 코팅 섬을 생성했습니다. 그 결과 생성된 유동장은 입자 이미지 속도계로 특징지어졌으며 세포막 반작용, 막 변형 및 세포 내 칼슘 반응을 포함한 다양한 생체 효과를 연구하는 데 사용되었습니다.

단일 세포 수준에서 캐비테이션 버블 (들) -cell 상호 작용 및 결과 Bioeffects을 조사하기위한 표면 패터닝와 마이크로 유체 시스템

선물이 단일 레이블이 없는 단백질의 실시간 광학 탐지에 대 한 프로토콜으로 그들은 살아있는 세포에서 분 비 됩니다. 이 간섭 산란 (iSCAT) 현미경 검사 법, 다양 한 다른 생물 학적 시스템 및 구성에 적용 될 수 있는 기반으로 합니다.

레이블 무료 이미징의 단일 단백질 분 비 iSCAT 현미경 검사 법을 통해 살아있는 세포에서

3D 단일 분자 국소화 현미경 검사법은 살아있는 세균 세포에서 형광표지된 단백질의 공간 위치 및 운동 궤적을 조사하는 데 사용됩니다. 본원에 기재된 실험 및 데이터 분석 프로토콜은 풀화된 단일 분자 궤적에 기초하여 세포성 단백질의 널리 퍼진 확산 거동을 결정한다.

단일 분자 추적 현미경 검사법 - 세포화 분자의 확산 상태를 결정하는 도구

미세 패턴 세포에 리소소피 외세포증의 라이브 이미징이 이 과정의 공간 적정화를 허용한다. 마이크로 패턴을 이용한 형태 학 정상화는 세포 프로세스의 공간 분포에 대한 일반적인 규칙을 발견하는 뛰어난 도구입니다.

마이크로 패턴 세포에서 세포 외세포증의 주당 측량 파라미터를 정량화

마이크로패턴 어레이를 사용하여 단일 세포로부터 형광 리포터 타임 코스를 취득하는 방법을 제시합니다. 이 프로토콜은 단일 셀 어레이의 준비, 라이브 셀 스캐닝 시간 경과 현미경 검사법의 설정 및 작동 및 접착 부위당 세포 통합 형광 시간 과정의 자동화된 사전 선택, 시각적 제어 및 추적을 위한 오픈 소스 이미지 분석 도구에 대해 설명합니다.

세포 역학을 정량화하는 다목적 기술인 단세포 어레이(LISCA)의 라이브 셀 이미징

이미징 유래 평균 제곱 변위 (iMSD) 분석은 구조 및 동적 특성 측면에서 고유 한 시간 진화 특성을 강조하기 위해 매크로 피노솜에 적용됩니다. 그런 다음 Macropinosomes는 시간 불변의 평균 구조 / 동적 특성을 가진 세포 하부 구조에 대한 참조로서 인슐린 분비 과립 (ISGs)과 비교됩니다.

시공간 변동 분광법에 의한 밀매된 세포하 나노구조체의 구조적 및 동적 특성 조사

여기에 설명된 생체내 영상화 방법은 대사 보조인자 NAD(P)H로부터의 콜라겐 초고조파 생성 및 내인성 형광을 이용하여 표지되지 않은 종양 미세환경을 종양, 기질 및 혈관 구획으로 비침습적으로 분절하여 4D 생체내 영상의 심층 분석을 한다.

유방 종양 미세환경의 생체 내 이미징을 위한 라벨 없는 세분화 접근법

학습하세요 단일 세포 단백질 분비 측정을 위한 레이블이 없는 나노플라즈모닉 감지 기술을 통해 고해상도 시공간 영상을 획득하는 방법을. 이 기법은 세포 간 신호 전달 연구에 활용됩니다.

단일 세포 분비물의 공간 - 시간 영상의 레이블이없는 기술

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