Ten artykuł opisuje zastosowanie zautomatyzowanego sprzętu do łatwego i efektywnego oddzielania i zbierania substancji, takich jak bezkomórkowe DNA i krążące komórki nowotworowe, z krwi pełnej.
Artykuł metodologiczny
Ten artykuł opisuje zastosowanie zautomatyzowanego sprzętu do łatwego i efektywnego oddzielania i zbierania substancji, takich jak bezkomórkowe DNA i krążące komórki nowotworowe, z krwi pełnej.
Ostatnio płynne biopsje są używane do diagnozowania różnych chorób, w tym raka. Płyny ustrojowe zawierają wiele substancji, w tym komórki, białka i kwasy nukleinowe pochodzące z normalnych tkanek, ale niektóre z tych substancji pochodzą również z chorego obszaru. Badanie i analiza tych substancji w płynach ustrojowych odgrywają kluczową rolę w diagnostyce różnych chorób. Dlatego ważne jest, aby dokładnie oddzielić wymagane substancje i opracowano kilka technik, które można zastosować w tym celu.
Opracowaliśmy urządzenie i platformę typu lab-on-a-disc o nazwie CD-PRIME. To urządzenie jest zautomatyzowane i daje dobre wyniki w zakresie zanieczyszczenia próbki i stabilności próbki. Ponadto ma zalety dobrej wydajności akwizycji, krótkiego czasu pracy i wysokiej powtarzalności. Ponadto, w zależności od rodzaju dysku, który ma być zamontowany, można oddzielić osocze zawierające bezkomórkowe DNA, krążące komórki nowotworowe, komórki jednojądrzaste krwi obwodowej lub kożuchy. W ten sposób pozyskiwanie różnych materiałów obecnych w płynach ustrojowych może odbywać się do różnych dalszych zastosowań, w tym do badań omicznych.
Wczesne i dokładne wykrywanie różnych chorób, w tym raka, jest najważniejszym czynnikiem w ustalaniu strategii leczenia1,2,3,4. W szczególności wczesne wykrycie raka jest ściśle związane ze zwiększonymi szansami na przeżycie pacjenta5,6,7,8. Ostatnio płynne biopsje znalazły się w centrum uwagi w celu wczesnego wykrywania raka. Guzy lite ulegają angiogenezie i uwalniają różne substancje do krwi. W szczególności we krwi pacjentów z rakiem znaleziono krążące DNA (ctDNA), krążące RNA (ctRNA), białka, pęcherzyki, takie jak egzosomy i krążące komórki nowotworowe (CTC)2,9. Chociaż istnieją różnice w ilości tych substancji, są one konsekwentnie obserwowane nie tylko we wczesnych stadiach, ale także w późniejszych etapach6,10. Jednak te indywidualne różnice są bardzo duże; na przykład ilość bezkomórkowego DNA (cfDNA) zawierającego ctDNA jest mniejsza niż 1,000 ng, a liczba CTC jest mniejsza niż 100 w 10 ml pełnej krwi od pacjentów z rakiem11,12,13. Wiele badań charakteryzowało raka przy użyciu tych substancji obecnych w mniejszych ilościach (tj. cfDNA, ctDNA i CTC). Aby uzyskać dokładne wyniki, ważne jest, aby dokładnie oddzielić małe ilości substancji o wysokiej czystości13,14. Powszechnie stosowane są konwencjonalne metody wirowania, ale są one trudne w obsłudze i mają niską czystość w zależności od umiejętności użytkownika. Od czasu odkrycia CTC opracowano kilka technik separacji, takich jak wirowanie lub separacja o dużej gęstości, metody immunobeadowe i mikroprzepływowe. Od czasu odkrycia CTC opracowano kilka technik hermetyzacji. Jednak techniki te są często ograniczane, gdy konieczne jest odizolowanie komórek od różnych chipów i błon używanych do ich izolacji15. Ponadto metody znakowania wymagają sprzętu, takiego jak FACS, a dalszy proces jest ograniczony ze względu na zanieczyszczenie znakowania.
Ostatnio wzrosło użycie płynnych biopsji i prowadzone są różne badania nad wczesnym wykrywaniem raka. Chociaż ta metoda jest prosta, nadal istnieją trudności w dalszej analizie, a różne badania próbują przezwyciężyć te trudności16,17. Ponadto wiele placówek, w tym szpitale, wymaga zautomatyzowanych, powtarzalnych i wygodnych w użyciu metod o wysokiej czystości. W tym przypadku opracowaliśmy urządzenie typu lab-on-a-disc do automatycznego oddzielania substancji od próbek krwi po płynnej biopsji. Urządzenia te opierają się na zasadzie wirowania, mikrofluidyki i wychwytywania komórek o wielkości porów. Istnieją trzy rodzaje krążków: LBx-1 może pozyskiwać osocze i kożuch, podczas gdy LBx-2 może pozyskiwać osocze i PBMC z krwi pełnej o objętości mniejszej niż 10 ml; FAST-auto może również rejestrować CTC za pomocą membrany, którą można usunąć z dysku. W jednym cyklu można użyć do czterech sztuk każdej tarczy. Przede wszystkim zaletą tego urządzenia i metody jest to, że można uzyskać różne substancje pochodzenia rakotwórczego z tej samej próbki przy użyciu niewielkiej ilości krwi. Oznacza to, że krew pacjenta musi zostać pobrana tylko raz. Ponadto ma tę zaletę, że wyklucza błędy wynikające z różnic w okresie pobierania krwi. Platforma ta jest łatwa w użyciu i zapewnia dokładne wyniki dla płynnych biopsji i dalszych zastosowań. W tym protokole wprowadzono użycie urządzenia i kartridża.
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Wszystkie próbki krwi pobrano od pacjentów z rakiem płuc. Badania i analizy w Clinomics są prowadzone przez Cancer Genomics Research Institute, a zatwierdzanie badań IRB przez rząd jest prowadzone przez Asan Medical Center Institutional Review Committee (IRB NO. 2021-0802) z numerem IRB zarejestrowanym do badań w Clinomics.
1. Przygotowanie próbki
2. Przygotowanie urządzenia
3. Obsługa urządzenia i pobieranie próbek
4. Utrzymanie systemu
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Celem tej techniki jest łatwe i automatyczne izolowanie substancji związanych z rakiem z krwi pełnej. W szczególności każdy może stosować tę technikę we wszystkich odpowiednich dziedzinach badań i analiz. Jednoczesne i powtarzalne oddzielenie wielu substancji w jednej próbce krwi jest istotne w przypadku płynnych biopsji. Krążki LBx-1 i LBx-2 służą do izolowania osocza i kożucha lub PBMC z krwi pełnej. Rysunek 1 pokazuje materiały oddzielone przez zastosowanie tego urządzenia. Po pierwsze, o...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Ilość i stężenie cfDNA i CTC zależy od osoby, stadium i rodzaju nowotworu. Zależy to również od stanu pacjenta 2,4,5,10,20. W szczególności we wczesnych lub przedrakowych stadiach raka stężenia substancji związanych z rakiem są bardzo niskie, więc istnieje duże prawdopodobieństwo, że nie można go wykryć. Niemniej jednak wczesne wykrycie ma bardzo pozytywny wpł...
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Autorzy nie mają konfliktu interesów związanego z tą pracą.
Ten manuskrypt był częściowo wspierany przez Koreański Fundusz Rozwoju Urządzeń Medycznych (KMDF, Grant No. RS-2020-KD000019) oraz Koreański Instytut Rozwoju Przemysłu Opieki Zdrowotnej (KHIDI, grant nr. HI19C0521020020).
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
| Nazwa | Firma | Numer katalogowy | Komentarze |
|---|---|---|---|
| 1% BSA (albumina surowicy bydlęcej) | Sigma-Aldrich | A3059 | |
| 1,5 ml probówka do mikrowirówek | Axygen | MCT-150-C-S | |
| 15 ml probówka stożkowa | SPL | 50015 | |
| 4150 System TapeStation | Agilent | G2992AA | Bezkomórkowa taśma przesiewowa DNA (Agilent, 5067-5630), bezkomórkowy bufor do próbek DNA (Agilent, 5067-5633) |
| Apostle MiniMax Wysokowydajny zestaw do bezkomórkowej izolacji DNA | Apostles | A17622-250 | mL X 50 wersja przygotowawcza |
| BD Probówki do pobierania krwi Vacutainer | Probówka do | 367525 | EDTA (10 ml) |
| BioViewCCBS | Clinomics | BioView - dostosowany system Bioview. Sprzęt do personalizacji oparty na mikroskopie Allegro Plus | |
| Przeciwciało monoklonalne CD45 (HI30), PE-Alexa Fluor 610 | Invitrogen | MHCD4522 | |
| FAST Kartridż automatyczny | Clinomics | CLX-M3001 | |
| Kartridż LBx-1 | Clinomics | CLX-M4101 | |
| Kartridż LBx-2 | Clinomics | CLX-M4201 | |
| OPR-2000 instrument | Clinomics | CLX-I2001 | |
| Szkło osłonowe | Marienfeld Superior | HSU-0101040 | |
| Stojak magnetyczny DynaMag 2 | Thermo Fisher Scientific | 12321D | |
| Ficoll Paque Solution | GE healthcare | 17-1440-03 | rozwiązanie gradientu gęstości |
| Końcówka filtra, 10 i mikro; L | Axygen | AX-TF-10 | Końcówki do pipet z barierami aerozolowymi są zalecane, aby zapobiec zanieczyszczeniu krzyżowemu. |
| Końcówka filtra, 200 i mikro; L | Axygen | AX-TF-200 | Końcówki do pipet z barierami aerozolowymi są zalecane, aby zapobiec zanieczyszczeniu krzyżowemu. |
| Końcówka filtra, 100 &mikro; L | Axygen | AX-TF-100 | Końcówki do pipet z barierami aerozolowymi są zalecane, aby zapobiec zanieczyszczeniu krzyżowemu. |
| Końcówka filtra, 1000 i mikro; L | Axygen | AX-TF-1000 | Końcówki do pipet z barierami aerozolowymi są zalecane, aby zapobiec zanieczyszczeniu krzyżowemu. |
| Przeciwciało anty-ludzkie FITC CD326 (EpCAM) | BioLegend | 324204 | |
| FITC Mysz Anty-ludzka cytokeratyna | BD Biosciences | 347653 | |
| Roztwór formaldehydu (35% wag. w H2O) | Sigma Aldrich | 433284 | |
| Kimtech Science Wycieraczki | Yuhan-Kimberly | 41117 | |
| Rękawica lateksowa | Microflex | 63-754 | |
| Magnetyczny stojak do separacji kulek | V& P Scientific | VP 772F2M-2 | |
| Pipetowanie ręczne (0,5-10 &mikro; L) | Eppendorf | 3120000020 | |
| Pipetowanie ręczne (2-20 &mikro; L) | Eppendorf | 3120000038 | |
| Pipetowanie ręczne (10-100 &mikro; L) | Eppendorf | 3120000046 | |
| Pipetowanie ręczne (20-200 &mikro; L) | Eppendorf | 3120000054 | |
| Ręczne pipetowanie (100-1000 &mikro; L) | Eppendorf | 3120000062 | |
| Medium montażowe z DAPI - Wodny, Fluoroshield | abcam | ab104139 | |
| Normalna ludzka kontrola IgG | R& D Systems | 1-001-A | |
| OLYMPUS BX-UCB | Olympus | 9217316 | |
| Przeciwciało monoklonalne cytokeratyny Pan (AE1/AE3), Alexa Fluor 488 | Invitrogen | 53-9003-82 | |
| PBS (roztwór soli fizjologicznej buforowany fosforanami) | Corning | 21-040CVC | |
| Przenośny środek do pipetowania | Drummond | 4-000-201 | |
| Szkło przesuwne | Marienfeld Superior | HSU-1000612 | |
| Pudełko do barwienia Simport | M920 | ||
| Sterylna pipeta serologiczna (10 ml) | SPL | 91010 | |
| Triton Rozwiązanie X-100 | Sigma Aldrich | 93443 | |
| TWEEN 20 | Sigma Aldrich | P7949 | |
| Krew | przechowywana w temperaturze 4-8 stopni; C przez gromadzenie w stabilnej probówce EDTA lub cfDNA : Jeśli pełna krew jest niewystarczająca w 9 ml, dodaj PBS (sól fizjologiczna buforowana fosforanami) tyle, ile to konieczne. | ||
| X-Cite 120Q (oświetlacz świetlówki) | Excelitas | 010-00157 |
Dostęp ograniczony. Zaloguj się lub rozpocznij wersję próbną, aby wyświetlić tę treść.
Poproś o pozwolenie na ponowne wykorzystanie tekstu lub ilustracji tego artykułu JoVE
Poproś o pozwolenie