January 7th, 2016
제안 된 업무 (SPRI) 분석법, 특히 스파이크 된 인간 혈청에서 재조합 인간 성장 호르몬의 검출을 위해, SPRI 시판 효소 면역 분석법으로 직접 결과 비교에 의해 직접 증폭 된 표면 플라즈몬 공명 영상의 진단 가능성을 평가 (ELISA) 전부.
이 연구의 전반적인 목표는 혈청 내 바이오마커 검출에서 직접 및 증폭 표면 플라즈몬 공명 영상(SPRi assay)의 진단 가능성을 평가하고 이를 상업적으로 이용 가능한 효소 결합 면역흡착 분석 키트와 직접 비교하는 것입니다. 이 방법은 질병의 초기 단계를 강조하고 치료 효능을 모니터링할 수 있는 수단을 제공하는 것과 같은 생물 의학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. SPRi의 주요 장점은 센서 표면에 인접한 굴절률의 변화를 기록하여 생체 분자 상호 작용의 무표지, 실시간 모니터링 및 시각화가 가능하다는 것입니다.
이 기술의 의미는 혈청의 hGH 수치 진단으로 확장되는데, 내인성 hGH는 인간의 성장과 발달에 영향을 미치는 수많은 의학적 장애와 연결되어 있기 때문입니다. 바이오칩 표면 화학 준비 단계는 배우기 어렵고 실수가 결과에 큰 영향을 미칠 수 있기 때문에 이 방법을 시각적으로 시연하는 것이 중요합니다. 텍스트 프로토콜에 따라 용액과 단백질 샘플을 준비한 후 120ml의 안정화된 피라냐 용액을 사용하여 섭씨 50도에서 90분 동안 초음파 처리하여 골드 칩을 세척합니다.
물을 사용하여 칩을 헹구고 물에 5분 동안 초음파 처리합니다. 그런 다음 칩을 에탄올로 헹구고 질소 흐름을 사용하여 건조시킵니다. 골드 칩을 UV 오존 챔버에 30분 동안 넣어 오염 물질을 제거합니다.
다음으로, 칩을 지지하기 위한 플라스틱 캡이 들어 있는 테스트 튜브에 150mg의 11-메르캅툰데칸산을 20밀리리터의 에탄올에 첨가하고 교반 막대를 추가하여 용액을 균일하게 혼합합니다. 칩을 시험관에 넣고 캡을 씌웁니다. 그런 다음 튜브를 50와트와 섭씨 50도에서 5분 동안 전자레인지에 돌립니다.
에탄올로 칩을 헹구고 에탄올에 5분 동안 담가둡니다. 물을 사용하여 헹구기를 반복하고 5분 동안 담가둡니다. 교반 막대가 들어 있는 시험관에 물 20ml에 1-에틸-3-카르보디이미드 150mg을 추가합니다.
칩을 시험관에 옮기고 방금 시연한 대로 전자레인지를 사용합니다. 물을 사용하여 칩을 헹구고 물에 5분 동안 담가둡니다. 그런 다음 150mg의 N-하이드록시숙신이미드를 20ml의 물에 넣고 교반 막대가 있는 시험관에 넣습니다.
시험관에 칩을 넣고 캡으로 밀봉한 다음 전자레인지에 넣습니다. 이전과 같이 칩을 헹구고 물에 담근 후 250ml의 물에 폴리에틸렌 글리콜 20마이크로몰을 교반 막대가 있는 시험관에 추가합니다. 칩과 전자레인지를 넣은 다음 이전과 같이 헹구고 물로 담그십시오.
항-rhGH 항체 용액 15마이크로그램과 항-IgG를 음성 대조군으로 준비하고, 384웰 플레이트의 별도 웰에 각각 10마이크로리터를 첨가합니다. 마이크로어레이어에서 스포팅 패턴을 설계하고 500마이크로미터의 테프론 팁 핀으로 항체가 있는 칩을 스폿합니다. 점박이 칩을 실온과 75% 습도에서 2시간 동안 배양합니다.
SPRi 실험을 설정하고 텍스트 프로토콜에 따라 칩을 차단한 후, 10% 혈청과 BSA 밀리리터당 1밀리그램을 함유한 PBS에 다음 농도 세트의 rhGH 용액을 준비합니다. 이 단계에서 선택한 차단 분자의 유형을 강조하는 것이 중요합니다. 목표는 비특이적 상호 작용을 최소화하는 것입니다.
0.5ml 마이크로 원심분리기 튜브에서 1마이크로몰 스트렙타비딘 코팅된 근적외선 양자점 3마이크로리터에 6마이크로몰 비오틴 표지 항-rhGH 검출 항체 1마이크로리터를 추가하여 2:1 용액을 준비합니다. 주입 루프에 150마이크로리터의 hGH 스파이크 인간 혈청 용액을 주입합니다. 신호가 크게 증가한 후 비특이적으로 결합된 혈청이 표면을 헹구는 속도가 천천히 떨어집니다.
신호가 안정화되면 러닝 버퍼에 첨가된 450밀리몰의 염화나트륨 용액을 사용하여 표면을 세척합니다. Running buffer를 사용하여 anti-rhGH 검출 항체 및 양자점 용액을 10나노몰의 농도로 희석하고 flow cell에 주입합니다. 데이터를 데이터 분석 프로그램으로 가져옵니다.
그런 다음 시간 대비 SPRi 신호를 플로팅하고 고염 세척 후 anti-rhGH와 negative control 항체 스폿 간의 차이를 확인합니다. ELISA를 수행하기 위해 텍스트 프로토콜에 따라 시약, 항체 코팅된 웰 및 표준물질을 준비한 후 10% 인간 혈청의 rhGH 호르몬 샘플을 다음 농도로 준비합니다. 각 표준물질, 대조군 및 시료 50마이크로리터를 각 웰에 3회씩 추가합니다.
그런 다음 우물을 밀봉하고 밤새 부드럽게 흔들면서 섭씨 4도에서 배양합니다. 다음 날 셰이커에서 플레이트를 제거하고 실온에 두십시오. anti-rhGH HRP, conjugate buffer, wash buffer, chromogen tetramethylbenzidine 또는 TMB를 가열하고 시약을 실온으로 정지시킵니다.
작업 시약을 준비하려면 conjugate buffer를 사용하여 anti-rhGH HRP를 40배 희석합니다. 증류수를 사용하여 세척 버퍼를 200x로 희석합니다. 각 웰에 50마이크로리터의 anti-rhGH HRP 접합체를 추가합니다.
웰을 밀봉하고 실온에서 30분 동안 부드럽게 흔들어 배양합니다. 우물에서 용액을 디캔팅하고 플레이트를 뒤집고 흡수성 조직을 두드려 건조시킵니다. 디캔팅하기 전에 각 웰에 200마이크로리터의 세척 버퍼를 추가하고 다시 두드려 건조시킵니다.
세탁을 세 번 반복합니다. 피펫에 의존하는 것은 효과적이지 않으므로 액세서리 에이전트를 제거하기 위해 96웰 플레이트를 두드리는 것이 중요합니다. 다음으로, 세척 단계 후 15분 이내에 각 웰에 100마이크로리터의 발색체를 추가합니다.
실온에서 어두운 곳에서 30분 동안 부드럽게 흔들어 배양합니다. 무색 용액은 파란색으로 바뀝니다. 각 웰에 100마이크로리터의 정지 시약을 추가합니다.
솔루션이 파란색에서 노란색으로 바뀝니다. 450나노미터의 플레이트 리더를 사용하여 각 웰의 흡광도를 즉시 판독합니다. 마지막으로, 제공된 표준물질에 대한 표준 곡선을 플로팅한 다음 각 샘플의 농도와 비교하여 10% 혈청 샘플에서 rhGH의 광학 밀도를 플롯합니다.
이 비디오에서는 rhGH 검출을 위해 SPRi 및 nano-SPRi의 성능을 ELISA와 비교했습니다. 이 그림은 10% 인간 혈청에서 rhGH-spiked의 적정 곡선을 나타내며 450나노미터에서 얻은 OD에 대해 표시되었습니다. 양호한 선형 반응이 관찰되었으며 검출 한계는 밀리리터당 1나노그램으로 결정되었습니다.
여기서, rhGH의 검출은 SPRi로 평가되었습니다. 농도 구배 곡선의 각 점은 각 농도에 대한 3개의 SPRi 운동 곡선에서 계산된 반사율 차이의 평균값을 나타냅니다. 검출 한계(LoD)는 밀리리터당 3.61나노그램으로 결정되었습니다.
SPRi 바이오센서의 감도를 높이기 위해 나노 인핸서(nano-enhancer)가 센서에 순차적으로 도입되었습니다. 이 실험에서 나노 인핸서는 대조군에 대한 신호 변화를 최소화하면서 바이오센서 응답을 최대 7.9%까지 증폭했습니다. nano-SPRi 생물 센서의 실행 가능성은 30, 000에서 밀리리터 당 0.25 피코그램에 rhGH의 범위를 측정해서 평가되었습니다.
LoD는 밀리리터당 9.2피코그램으로 계산되었으며 변동 계수는 20%였습니다.이 기술을 마스터하면 직접 감지의 경우 1시간, 나노 SPRi의 경우 2시간 내에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 각 단계에 대한 조건을 최적화해야 한다는 것을 기억하는 것이 중요하며, 그렇게 한 후에는 더 짧은 기간 내에 결과를 쉽게 재현할 수 있습니다. 이 절차에 따라 SPRi 실험 후 multi-tuff, maspeck 분석과 같은 다른 방법을 칩에서 직접 수행하여 캡처된 분자에 대한 추가 통찰력을 제공할 수 있습니다.
개발 후 이 기술은 의료 진단 분야의 연구자들이 암, 신경 및 심혈관 질환과 관련된 여러 바이오마커를 동시에 검출할 수 있는 길을 열어줄 것입니다. 이 비디오를 시청한 후에는 인간 혈청의 hGH 수치를 검출하기 위해 SPRi, nano-SPRi 및 ELISA 분석을 설정하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다. 시약으로 작업하는 것은 매우 위험할 수 있으며 이 절차를 수행할 때 항상 장갑 및 보호 안경을 착용하는 것과 같은 예방 조치를 취해야 한다는 것을 잊지 마십시오.
이 연구는 인간 혈청에서 재조합 인간 성장 호르몬을 검출하기 위한 직접 및 증폭된 표면 플라즈몬 공명 이미징(SPRi) 분석법의 진단 잠재력을 평가합니다. 결과는 상업용으로 제공되는 효소 연결 면역흡착 시험(ELISA) 키트에서 얻은 결과와 비교됩니다.
Accurate quantification of human growth hormone in serum is critical for diagnosing growth disorders and detecting recombinant hormone misuse in sports. This study compares label-free SPRi and amplified nano-SPRi with ELISA for hGH detection, offering insights into assay sensitivity and real-time monitoring capabilities. The findings support early-stage biomarker validation and mechanistic de-risking in endocrine and sports medicine research pipelines.
The method fits within the discovery continuum from target validation to lead optimization, particularly for endocrine biomarkers requiring quantitative serum monitoring.