July 10th, 2017
이 연구는 혈소판의 부착, 퍼짐 및 유속 하의 분비를 연구하기위한 형광 현미경 기반의 방법을 설명합니다. 이 다목적 플랫폼은 혈전증과 지혈에 대한 기계 연구를 위해 혈소판 기능을 조사 할 수있게합니다.
이 실험의 전반적인 목표는 라이브 셀 이미징을 사용하여 혈소판 탈과립 및 흐름 중 분비를 추적하는 것입니다. 이 방법은 혈소판 생물학 분야의 주요 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 살아있는 세포의 세포 내 수준에서 혈소판 내용물을 다양하게 조사할 수 있다는 것입니다.
이 방법은 혈소판 기능에 대한 통찰력을 제공할 수 있지만 비만 세포와 같은 다른 세포 유형에도 적용할 수 있습니다. 일반적으로 이 방법을 처음 접하는 개인은 사전 활성화 형태의 혈소판 격리 문제로 인해 어려움을 겪을 것입니다. 이 방법에 대한 아이디어는 혈소판 분비가 말단 단계에서만 평가될 수 있다는 것을 깨달았을 때 처음 떠올랐습니다.
실시간 이미지는 혈소판 과립 방출의 방출 역학에 대한 정보를 제공합니다. 혈소판 분리 절차는 본 연구소의 학생인 Silvia Pignatelli에 의해 시연될 것입니다. 다음으로 아르얀 바렌드레흐트(Arjan Barendrecht)가 실시간 이미징 실험을 시연합니다.
시작하려면 희석되지 않은 황산에서 밤새 배양하여 커버 안경의 탈지를 제거하십시오. 다음 날, 증류수로 헹굽니다. 그런 다음 섭씨 60도의 오븐에서 밤새 두어 말리십시오.
다음으로, 실험실 벤치에 물 한 방울을 놓고 벤치와 필름 사이의 공기를 제거하여 방울 위에 10cm x 15cm 크기의 파라핀 필름 스트립을 부착합니다. 그런 다음 파라핀 필름에 폰 빌레브란트 계수 밀리리터당 10마이크로그램 또는 밀리리터 피브리노겐 당 100마이크로그램을 80마이크로리터 방울 떨어뜨립니다. 드라이 커버 안경을 방울 위에 놓고 실온에서 1시간 30분 동안 배양합니다.
다음으로, 4개의 웰 플레이트의 각 웰에 3ml의 차단 버퍼를 추가합니다. 코팅된 면이 위로 향하게 하여 커버 안경을 플레이트의 개별 웰로 옮깁니다. 섭씨 4도에서 밤새 배양하십시오.
구연산 전혈 9ml를 160시간 G에서 휴식 없이 15분 동안 원심분리기합니다. 그런 다음 플라스틱 파스퇴르 피펫을 사용하여 혈소판이 풍부한 혈장을 포함하는 상층액을 수집합니다. 혈소판 사전 활성화를 방지하기 위해 혈소판 9부에 산성 시트레이트 포도당의 1부를 첨가합니다.
그런 다음 쉬지 않고 400배 G로 15분 동안 혈소판을 원심분리합니다. 다음으로, 상층액을 제거하여 혈소판 펠릿을 남깁니다. 그런 다음 펠릿을 pH 6.5의 HEPES Tyrode 완충액에 조심스럽게 재현탁하여 혈소판 샘플의 원래 부피로 되돌립니다.
그런 다음 재부유된 혈소판에 프로스타사이클린을 추가합니다. 즉시 샘플을 원심분리한 다음 상등액을 제거합니다. 펠릿을 pH 7.4의 HEPES Tyrode 완충액에 조심스럽게 재현탁시킵니다.
다음으로, 세척된 혈소판을 세포 분석기에 넣고 혈소판 수를 계산합니다. 샘플의 혈소판 수를 150, 000 pH에서 HEPES Tyrode 완충액을 사용하여 마이크로 리터 당 7.4 혈소판 농도로 조정하십시오. 재현탁 후 실험 전에 혈소판이 실온에서 30분 동안 회복되도록 둡니다.
플로우 챔버 상단을 증류수로 덮고 부드러운 면이 아래로 향하도록 맞춤형 실리콘 시트를 물 위에 놓습니다. 시트를 제자리에 유지하면서 과도한 물을 제거하여 시트를 제자리에 띄웁니다. 섭씨 60도에서 1시간 동안 플로우 챔버를 배양하여 잔류 수분을 증발시키고 실리콘 시트를 플로우 챔버에 단단히 부착합니다.
플라스틱 파스퇴르 피펫을 사용하여 pH 7.4의 HEPES Tyrode 완충액 한 방울을 흐름 채널에 추가합니다. 그런 다음 코팅된 면이 아래로 향하도록 준비된 커버 유리를 흐름 채널에 놓습니다. 진공 펌프를 약 10킬로파스칼의 압력으로 켜고 진공 펌프를 플로우 챔버의 진공 연결부에 부착합니다.
세척된 혈소판에 밀리리터당 10마이크로그램의 DAPI 염색을 추가하고 혈소판이 들어 있는 튜브를 알루미늄 호일로 감쌉니다. 그런 다음 섭씨 37도에서 30분 동안 배양합니다. 혈소판 활성화를 방지하기 위해 최종 농도인 밀리리터당 10나노그램의 프로스타사이클린을 첨가하고 브레이크를 사용하지 않고 결합되지 않은 DAPI를 제거하지 않고 즉시 400배 G에서 15분 동안 혈소판을 원심분리합니다.
혈소판 펠릿 및 HEPES Tyrode 완충액을 pH 7.4에서 마이크로리터당 150, 000 혈소판 농도로 원래 부피로 재구성합니다. 그런 다음 형광 현미경을 켜고 현미경 소프트웨어를 로드합니다. 함께 제공되는 텍스트 프로토콜의 표 1에 설명된 대로 이미징 매개변수를 설정합니다.
10ml 주사기와 흡입 차단 버퍼를 주입구 튜브에 연결하여 주입구 튜브를 막습니다. 실온에서 15분 동안 차단한 다음 HEPES Tyrode 버퍼 7.4를 흡입하여 입구 튜브를 헹굽니다. 차단된 입구 튜브와 처리되지 않은 출구 튜브를 챔버의 입구와 출구에 연결합니다.
그런 다음 10ml 주사기를 배출구 튜브에 연결합니다. 100 times objective에 이멀젼 오일 한 방울을 떨어뜨리고 유리 표면이 아래를 향하도록 하여 챔버를 현미경에 장착합니다. 다음으로, pH 7.4의 HEPES Tyrode 완충액이 들어있는 튜브에 입구 튜브를 놓습니다.
배출 튜브에 연결된 주사기의 플런저를 수동으로 당겨 챔버를 통해 용액을 당기고 시스템에서 공기를 제거합니다. 그런 다음 주사기를 주사기 펌프에 넣고 펌프를 잠시 작동하여 플런저를 조이고 안정적인 흐름을 보장합니다. 이제 흐름 시스템이 준비되었으므로 항체 및/또는 염료를 혈소판 현탁액에 추가하고 조심스럽게 혼합합니다.
그런 다음 주입 튜브를 짜서 버퍼에서 라벨링된 혈소판이 들어 있는 튜브로 이동합니다. 소프트웨어에서 실시간 시각화를 선택합니다. 커버 유리 표면에 현미경의 초점을 맞추고 분당 484마이크로리터로 펌프를 시작합니다.
혈소판이 흐름 챔버에 도달할 때까지 펌프를 작동하십시오. 다음으로, 유속을 분당 7.5마이크로리터로 줄입니다. 커버 유리 표면을 모니터링합니다.
첫 번째 혈소판이 부착되기 시작하면 이 혈소판에 현미경의 초점을 맞추고 소프트웨어에서 실험을 시작하여 기록을 시작합니다. 30분 동안 녹음한 다음 주사기 펌프를 중지합니다. 모든 메타데이터를 포함하는 현미경 원시 데이터 파일을 저장합니다.
필요한 경우 동영상을 MOV H 264 압축 또는 압축되지 않은 AVI로 내보냅니다. 별도의 프레임을 JPEG 또는 TIF 파일로 저장합니다. 이미징이 완료되면 현미경에서 챔버를 제거하고 유리에서 침지 오일을 청소하고 진공 청소기를 분리한 다음 18게이지 바늘로 챔버에서 커버 유리를 조심스럽게 제거합니다.
세포가 위쪽을 향하도록 커버 슬라이드를 증류수로 미리 적신 조직 위에 있는 새로운 4개의 웰 플레이트에 놓습니다. 그런 다음 커버 유리 위에 750 마이크로리터의 고정액을 피펫으로 넣고 어두운 곳에서 실온에서 1시간 동안 배양합니다. 샘플을 직접 분석할 수 없는 경우 안정적인 고정을 위해 섭씨 4도의 0.5% 파라포름알데히드에 보관하십시오.
이것은 고정된 폰 빌레브란트 인자로 코팅된 유리 슬라이드에서 혈소판 접착 및 확산의 시계열을 보여줍니다. CD63에서 녹색으로 표시된 것은 시간 의존적 방식으로 혈소판 표면에 동원되는 막관통 단백질입니다. 마찬가지로 주황색으로 표시된 P-selectin은 혈소판을 정지시키는 세포 내 알파 과립의 막에 삽입되는 막관통 단백질이기도 합니다.
유동 실험에 따라 컨포칼 형광 현미경을 사용하여 혈소판 접착의 기울기 시리즈를 생성할 수 있습니다. 여기에서 볼 수 있듯이 CD63은 주로 중앙 과립체에 위치한 반면 P-selectin은 전체 세포체에 분포되어 가장자리에 집중되어 있는 것으로 보입니다. 이 실험에서는 핵 DNA가 없는 혈소판을 파란색으로 보이는 DAPI로 사전 배양했습니다.
이 경우 DAPI는 폴리인산염과 조밀한 과립을 염색합니다. 나중에 녹색 염색으로 나타나는 것은 CD63이 혈소판 표면에 시간 의존적으로 동원되는 것입니다. 조밀한 과립 방출의 명백한 징후에도 불구하고 단일 세포 분석은 폴리인산염이 이러한 혈소판 내부 또는 외부에 유지되는 것을 보여줍니다.
이 기술을 완전히 익히면 4개의 개별 유동 실험을 위해 6시간 안에 완료할 수 있습니다. 이 절차를 시도하는 동안 혈소판 사전 활성화를 예방하는 것이 중요합니다. 이는 세포 현탁액을 신중하게 조작함으로써 달성할 수 있습니다.
이 절차에 따라 컨포칼 현미경 검사와 같은 다른 방법을 사용하여 표적 분자의 3차원 분포에 대한 추가 통찰력을 얻을 수 있습니다. 이 동영상을 시청한 후에는 단일 세포 수준에서 혈소판 기능을 연구하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
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이 연구는 혈전증 및 지혈에 대한 메커니즘 연구를 위한 혈소판 기능 조사를 가능하게 하는 유연한 플랫폼인 형광 현미경 기반 방법을 사용하여 혈류 하의 혈소판 부착, 확산 및 분비 연구를 설명합니다.
This method enables real-time, subcellular-level tracking of platelet degranulation under physiological flow conditions, addressing a critical gap in thrombosis research where endpoint assays limit mechanistic insight. By capturing dynamic secretion kinetics of alpha- and dense-granule markers like P-selectin and CD63, it supports target validation and predictive de-risking in antiplatelet drug development. The platform’s adaptability to other secretory cells (e.g., mast cells) extends its utility across inflammation and allergy therapeutic areas.
The method fits within the early discovery continuum, supporting hypothesis-driven target validation prior to lead identification by providing functional, dynamic readouts of platelet activation states under flow.