$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Burada sunulan yöntem, alanda uzman olmayan kişiler için bile 384-Well plakasında akustik bazlı sıvı nanodispenser kullanarak yüksek verim ile meme hücrelerinde DNA plazmid çoğullama ve transfeksiyon gerçekleştirme konusunda ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Bu son yayınlanan Yöntem1 ' den az 1 saat içinde bir deneyde 384 bağımsız plazmid DNA çoğullama ve transfeksiyon koşulları kadar performans sağlar. tek veya kotransfection deneyler başarılı oldu, yakın bir 100% ulaşan nakledilmiş hücreler nüfusu içinde cotransfection. Bu protokol transfeksiyon kolaylaştırır çünkü sıkıcı, zaman alıcı ve hataya eğilimli adımların çoğu artık yazılımla yönetilir (genel bir bakış için bkz. Şekil 1 ). Genel süreç boyunca insan hatalarının önlenmesi ve alanda uzman olmayan kişiler için bile başarılı transfeksiyon teşvik etmek amacıyla kullanım kolaylığı geliştirmek için özel araçlar geliştirmek için daha fazla çaba yapılmıştır. Açıklanan protokol, 384 bağımsız transfeksiyon koşullarını, her bir kuyunda dört plazmid 'e kadar olan çoğullama olanaklarla yönetmek için geliştirdiğimiz "Kullanıcı dostu" bir makro elektronik tablosu içerir. Makro otomatik olarak stok çözümleri ve girilen deneysel tasarım üzerine nanodispenser yazılım sürücü için gerekli dosyaları başlayarak beklenen DNA Plasmid hacmi yüklemek için kaynak plaka (ler) şablonları oluşturur. Bir 384-iyi kaynak plaka el ile DNA dağıtımı gibi sıkıcı ve hata eğilimli, biz de şablona göre DNA çözümü dağıtma sırasında Kullanıcı rehberlik için özel bir tablet tabanlı uygulama geliştirdi.

Şekil 1: deneysel iş akışı. Optimum otomatik yüksek verimlilik ters transfeksiyon protokolünün şematik gösterimi (deneysel tasarımdan özel biyolojik tahlil). Manuel adımlar el sembolüyle belirtilir ve her adım için yaklaşık süre kırmızı kutuda yazılır. Bu figürün daha büyük bir versiyonunu görmek Için lütfen tıklayınız.
Birçok hücre tabanlı deneyler Plasmid DNA transfeksiyon ile başlar, ve hatta birçok adanmış reaktifler olmuştur ve hala transfeksiyon verimliliği artırmak ve/veya prosedürü kolaylaştırmak için geliştirilmiştir, çok2,3 yapılması kalır , 4. DNA plazmid hücreli transfeksiyon, ilk kompleks alımı, endosomal kaçış ve çekirdek5,6sitoplazmik taşıma gibi yüksek verimliliğe ulaşmak için birkaç adım içerir. Kalsiyum yağış veya özel cihazlar kullanarak mikroenjeksiyon gibi Elektroporasyon ya da fiziksel teknikler yanı sıra7, modern kimyasal yöntemler hücre sitoksisite azaltarak DNA hücre teslim artırılması üzerinde duruldu8, 9' a kadar. Lipozit benzeri kompleksleri oluşturan lipidler veya katyonik polimerlerin kullanımı ve daha son zamanlarda, nonliposomal polimerik Kimya sistemleri transfeksiyon daha kolay ve daha verimli hale gelmiştir10. Bu gelişmelere rağmen, hücre transfeksiyon hala bu fiziksel veya kimyasal transfeksiyon protokollerinin çoğunda bilim adamlarının her DNA transfeksiyon reaksiyonu durumunu el ile hazırlamalarına ihtiyaç duyması için belirli becerilerin doğru şekilde gerçekleştirilmesi gerekir, böylece verimliliği önler. Bu sorunu aşmak için, ters transfeksiyon protokolleri, kullanıcının birkaç plazmid 'i daha hızlı bir şekilde test etmesini veya birleştirmesini sağlayan kimyasal transfeksiyon reaktifler11,12,13kullanılarak geliştirilmiştir. Bu protokollerde, hücrelerde hücreler tohumlama yapmadan önce transfeksiyon reaktifleri ile nüklik asit kompleksler oluşur. Ancak, bu ters protokoller hala DNA çözümlerinin manuel olarak işlenmesi ve her bağımsız koşulların kombinasyonu ile sınırlıdır. Bir 96-Well plaka formatında bunları gerçekleştirmek için mümkün olmasına rağmen, DNA hazırlama ve dağıtır sıkıcı olacak ve orada büyük olasılıkla hata olacaktır. Çeşitli DNA plazmids farklı miktarlarda gerekli ve birbirleri ile Multiplexed olduğunda, hücre transfeksiyon elde etmek ve daha fazla zaman alıcı daha zor olur ve insan hataları oldukça kaçınılmaz hale gelir. Ters transfeksiyon yaklaşımında 384-Well plaka biçimine kadar ölçeklendirme, birkaç Multiplexed DNA transfeksiyon koşullarına rağmen, aşağıdaki nedenlerden dolayı imkansız bir sorun haline gelir. i) yönetmek için DNA miktarları, transfeksiyon reaksiyonu veya reaksiyon karışımı hacimleri her bir kuyu için 1 μL 'den daha düşüktür. ii) 384 için plazmids çoğullama bağımsız koşullar son derece karmaşık hale gelir. 384 kuyuların her birinde teslimat da iii) son derece zaman alıcı ve iv) hata eğilimli. Gerçekten de, beklenen kuyularda doğru çözeltinin dağıtımı, düşük hacimlerin zaten boşaltıldığından, boş ve zaten doldurulmuş kuyular arasında görsel izleme yapılmasına izin vermediğinden yönetmek zordur. v) son olarak, gerekli dağıtım adımlarını gerçekleştirmek için gereken süre nedeniyle hücreler eklenmeden önce buharlaşma ile karışımı kurutma riski yüksektir. Özetle, yüksek verimlilik sağlayan DNA plazmid transfeksiyonunun ayarlanması için sınırlama faktörü, düşük hacimli çoğullama ve el ile artık ele alınamaz ama aynı zamanda pek de ulaşılamaz bir şekilde yönetilebilen tahlil, minyatürleşme gibi görünüyor Klasik peristatik sıvı işleyicileri tarafından güvenilir bir şekilde.
Bir zorluk kanıtı olarak otomatize bu tür ve yüksek verim kazanmak için, sadece birkaç girişimi nakli otomatikleştirmek için şimdiye kadar yayınlandı: bir 96-iyi plaka formatında ticari bir sıvı taşıma cihazı ve kalsiyum fosfat yağış kullanarak14 ve, daha yakın zamanda, lipoplex reaktif ve mikroakışkan çip 280 bağımsız transfeksiyonları15 ancak bu alanda özel beceriler gerektiren sağlar. Başka bir yöntem, akustiği, sıvı Levitation izin ve sıvı manipülasyon ve karıştırma yol, 24-96-Well plaka formatları16DNA transfeksiyon gerçekleştirmek için kullanıldı. Mümkün olsa da, bu yaklaşım, DNA transfeksiyon karışımı olan hücrelerin karıştırılması gibi son derece düşük bir verim muzdarip, tohumlama öncesinde her bir nokta için 60 s inkübasyon gerektirir. Bu, tam bir 96-kuyu plakası için en az 96 dk süresi anlamına gelir. Ayrıca, bu protokol şu anda piyasada mevcut olmayan bir ev tasarımı ve üretilen cihaz ile yapılan bu iş olarak genel biyologlar ' seyirci için izin olmaktan uzak. Aksine, son birkaç yılda, kullanımı kolay bir yazılım odaklı akustik tabanlı dağıtım teknolojisi nano hacim dispenseri cihazları ile ortaya çıkmıştır. Bu cihazlar, odaklı akustik enerjiyi kullanarak, küçük sıvı hacimlerinin sıkı kontrollü şekilde çıkarılmasına 2,5 nL 'den 500 nL 'ye, kaynak plakalı bir17hedefe kadar izin verir. Akustik damlacık ejeksiyon (ADE) adı verilen bu teknolojinin sayısız avantajı vardır: tamamen otomatiktir, temassız, kesin, doğru, hassas ve son derece tekrarlanabilir ve yüksek verim18' e sahiptir. İlk olarak dimetil sulfoxid (DMSO) çözümleri sunmaya adamış, ayarlar sulu tamponlar19dağıtmak için geliştirilmiştir. Akustik nanodispensers, daha sonra, ters hücre transfeksiyon protokolleri için uygun görünüyor ve yukarıda belirtilen manuel sınırlamalar çoğunu aşmak olabilir. Hiçbir Plasmid transfeksiyon girişimleri daha önce bu teknoloji kullanılarak tanımlanmıştır olarak, son zamanlarda ters hücre transfeksiyon gerçekleştirmek için bir akustik tabanlı dağıtım sisteminin uygunluğu değerlendirilmiştir.
Nanodispenser verimi ve kullanım kolaylığı yararlanarak, biz bir 384 üzerinde DNA transfeksiyon etkileyebilecek çeşitli parametreler Cross-Testing ile HeLa hücreleri için bir ters transfeksiyon Protokolü optimize-iyi, tek plaka, yani, toplam DNA miktarı ve Kaynak DNA başlangıç konsantrasyonu, seyreltme hacmi, transfeksiyon reaktif, ve yayılma hücrelerinin sayısı. Gelişmiş protokol, hücre transfeksiyonunun yukarıda açıklanan manuel sınırlamalarını kısıtladı ve diğer otomatik transfeksiyon girişimleri üzerinde çeşitli avantajlar sunar. İlk olarak, bu minyatür, böylece DNA plazmid preparatları ve transfeksiyon reaktif tasarrufu ile maliyet-etkili transfeksiyon reaktif sağlar. İkincisi, bu çok daha yüksek verimlilik ve manuel protokol daha (yeni başlayanlar için bile), tüm 384-Well plaka transfeksiyon olarak daha az 1 saat içinde elde edilebilir daha tekrarlanabilir olduğunu. Son olarak, yazılım odaklı, dağıtılmaktadır DNA miktarı ve çeşitli plazmids çoğullama kontrol sağlar. Nitekim, nanodispenser yazılımı sayesinde (malzeme tablosu), Kullanıcı bir hedef bir tanımlanan kaynak iyi plaka dağıtılacak hacimleri kontrol etmek için bir çalışma planı ayrıntılı olabilir.
Burada sunulan protokol özellikle bir nanodispenser erişimi olanlar için tasarlanmıştır ve yüksek verim transfeksiyon deneyler kurmak istiyorum, aynı zamanda hızlı bir şekilde belirli bir hücre türü için transfeksiyon parametrelerini optimize etmek isteyenler için yüksek verimlilik çeşitli parametreler çapraz test etmek için bu protokol uygulama. Nitekim, bu nano protokolüyle tanımlanan optimize edilmiş parametrelerin daha büyük ölçekli ve manuel transfeksiyon deneylerine aktarılmasını gösteriyoruz. Son olarak, mevcut protokolde kullanılan transfeksiyon reakajının üreticiye göre DNA veya siRNA transfeksiyonuna izin vermesine bağlı olarak, protokol, gen ekspresyonu veya knockdown için dizi yaklaşımlarını amaçlayan kişilerin de ilgisini çekmekte. DNA ile önceden doldurulan hedef plakalar, bu tür bir uygulama için aşağıdaki protokolün başka bir avantajı olan, etkinlik kaybı olmaksızın transfeksiyon testinde kullanmadan önce 7 güne kadar koruyucu olabilir.