Method Article

Количественная оценка клеточных плотностей и антигенных свойств с использованием магнитной левитации

DOI:

10.3791/62550

⸱

May 17th, 2021

 ,  ,  ,  ,  , 
1Nano Flow Core Facility, Beth Israel Deaconess Medical Center, Harvard Medical School, 2Department of Medicine, Division of Allergy and Inflammation, Beth Israel Deaconess Medical Center

In This Article

Summary

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

В этой статье описывается метод на основе магнитной левитации, который может специфически обнаруживать присутствие антигенов, растворимых или связанных с мембраной, путем количественной оценки изменений высоты левитации бусин захвата с фиксированной плотностью.

Abstract

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Описанный метод был разработан на основе принципов магнитной левитации, которая разделяет клетки и частицы на основе их плотности и магнитных свойств. Плотность — это свойство, идентифицирующее тип клетки, напрямую связанное с ее скоростью метаболизма, дифференцировкой и статусом активации. Магнитная левитация позволяет использовать одношаговый подход к успешному разделению, визуализации и характеристике циркулирующих клеток крови, а также к обнаружению анемии, серповидно-клеточной анемии и циркулирующих опухолевых клеток на основе плотности и магнитных свойств. Этот подход также поддается обнаружению растворимых антигенов, присутствующих в растворе, с использованием наборов бусин низкой и высокой плотности, покрытых антителами захвата и обнаружения, соответственно. Если антиген присутствует в растворе, он соединит два набора бусин, создавая новый комплекс бусины-шарик, который будет левитировать между рядами бусин, покрытых антителами. Повышенная концентрация антигена-мишени в растворе будет генерировать большее количество комплексов бисера-шарик по сравнению с более низкими концентрациями антигена, что позволит проводить количественные измерения антигена-мишени. Магнитная левитация выгодна для других методов из-за сокращения времени подготовки образца и отсутствия зависимости от классических методов считывания. Сгенерированное изображение легко захватывается и анализируется с помощью стандартного микроскопа или мобильного устройства, такого как смартфон или планшет.

Introduction

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Магнитная левитация - это метод, разработанный для разделения, анализа и идентификации типов клеток1,2,3,белков4,5 и опиоидов 6 наоснове исключительно их удельной плотности и парамагнитных свойств. Плотность клетокявляется уникальным, неотъемлемым свойством каждого типа клеток, непосредственно связанным с ее скоростью метаболизма и статусом дифференцировки7,8,9,1....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Экспериментальный протокол, используемый в этом исследовании, был одобрен Институциональным наблюдательным советом Медицинского центра диакониссы Бет Исраэль (IRB).

1. Настройка приборов

ПРИМЕЧАНИЕ: Визуализация левитирующих клеток требует, чтобы два редкоземельных неодимовых магнита, намагниченные на оси Z, были размещены с тем же полюсом, обращенным друг к другу, для создания магнитного поля. Расстояние между магнитами может быть настроено в зависимости от интенсивности магнитного поля и плотности целей. В этом случае магниты разделены пространством 1 мм, достаточным для вставки стеклянной капиллярной трубки длин....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Results

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Магнитная левитация фокусирует объекты разной плотности на разных высотах левитации в зависимости от плотности объекта, его магнитной сигнатуры, концентрации парамагнитного раствора и силы магнитного поля, создаваемого двумя сильными редкоземельными магнитами. Поскольку два магнита расположены друг на друге, левитирующие образцы можно просматривать только при сохранении освещения Келера с помощью микроскопа, повернутого на бок(рисунок 1). Конечная высота левитации, достигаемая каждым типом к.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Градиентное центрифугирование в настоящее время является стандартным методом выделения субклеточных компонентов на основе их уникальных плотностей. Этот подход, однако, требует использования специализированных градиентных сред, а также центрифужного оборудования. Представленный здесь подход магнитной левитации позволяет детально иследовать морфологические и функциональные свойства циркулирующих клеток с минимальными, если таковые вообще могут быть, манипуляциями с клетками, обеспечивая почти in vivo доступ к цир.......

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

У авторов нет конфликтов для раскрытия.

Acknowledgements

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,

Авторы хотели бы поблагодарить доктора Жетулио Перейру за помощь во внеклеточной работе с везикулами.

Эта работа была поддержана следующими грантами Национального института здравоохранения для МКГ: RO1CA218500, UG3HL147353 и UG3TR002881.

....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

List of materials used in this article
NameCompanyCatalog NumberComments
2-(N-Morpholino)этансульфоновый кислотный гидратSigma AldrichM-2933(MES); компонент активационного буфера
50x2,5x1 мм магниты, никель (Ni-Cu-Ni) с покрытием, марка N52, намагниченный через 5 мм (0,197") толщиной K& J MagneticsCustomМагниты, используемые для устройства магнитной левитации
Герметик капиллярной трубки (Critoseal)Leica Microsystems267620Используется для укупорки концов капиллярных трубок
Центрифужные трубки фильтры (Corning Costar Spin-X)Sigma AldrichCLS8163Используется для промывки шариков
Compact Lab JackThorlabsLJ750Используется для регулировки устройства магнитной левитации
DPBS, без кальция, без магнияGibco14190-144Раствор для суспензий бусин
ЭтаноламинSigma AldrichE9508-100MLИспользуется на этапе стирки для бусин
Флуоресцентная плазматическая мембрана Окрашивание (CellMask Green)InvitrogenC37608Используется для окрашивания резус-факторов
Гадотеридол для инъекцийProHanceNDC 0270-1111-03Гадолиний (Gd3+); магнитный раствор, используемый для суспензии клеток
HBSS++Gibco14025-092Раствор для подготовки образцов
Human C5b,6 complexComplement Technology, IncA122Используется для получения RBC Evs
Human C7 proteinComplement Technology, IncA124Используется для получения RBC Evs
Human C8 proteinComplement Technology, IncA125Используется для создания RBC Evs
Human C9 proteinComplement Technology, IncA126Используется для создания RBC Evs
Mini Series Post CollarThorlabsMSR2Используется для крепления устройства магнитной левитации к лабораторным домкратам
N-(3-диметиламинопропил)-N′-этилкарбодиимида гидрохлоридаSigma AldrichE1769-10G(EDC); используется в реакции связывания антител
Normal Rabbit IgG ControlНИР D SystemsAB-105-CИспользуется для покрытия бусин в качестве контрольного условия
Фосфатный буферный физиологический раствор (10X Раствор, pH 7,4)Boston BioproductsBM-220Компонент соединительного буфера, используемый для промывочных этапов
Полисорбат 20 (Твин 20)Sigma AldrichP7949-500MLКомпонент буфера активации
Полистиролкарбоксилполимер BangsLaboratoriesPC06004Гранулы верхней плотности (1,05 г/мл), используемые для сопряжения антител
Rabbit RhD Polyclonal AntibodyInvitrogenPA5-112694Используются для покрытия бусин для детекции резус-фактора в эритроцитах
Research Grade MicroscopeOlympusProvis AX-70Microscoped используются для крепления устройства магнитной левитации и просмотра левитирующих клеток
Резиновые демпфирующие ножкиThorlabsRDF1Используется для поддержки макетного стола
Square Boro TubingVitroTubes8100-050Капиллярная трубка используется для загрузки образца в маглев
Sulfo-NHSThermoscientific24510Используется в реакции сопряжения антител
Трансляционная стадияThorlabsPT1Используется для фокусировки и сканирования капиллярной трубки
клеток

References

$$\rightleftharpoonup{xx}$$ $$\longleftharp{xx}$$, $$\longrightharp{xx}$$,
  1. Tasoglu, S., et al. Levitational Image Cytometry with Temporal Resolution. Advanced Materials. 27 (26), 3901-3908 (2015).
  2. Durmus, N. G., et al. Magnetic levitation of single cells. Proceedings of the National Academy of Sciences o....

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Tags

Magnetic LevitationCellular DensityAntigen DetectionBlood Cell SeparationDensity Based SeparationRed Blood CellsAntibody Coated BeadsFluorescent StainingCapillary Tube AssayGadolinium Ion

Related Articles