Bu makalede, sabit yoğunluklu yakalama boncuklarının kaldırma yüksekliğindeki değişiklikleri ölçerek çözünür veya zara bağlı antijenlerin varlığını özellikle tespit edebilen manyetik kaldırma tabanlı bir yöntem açıklanmaktadır.
Method Article
Bu makalede, sabit yoğunluklu yakalama boncuklarının kaldırma yüksekliğindeki değişiklikleri ölçerek çözünür veya zara bağlı antijenlerin varlığını özellikle tespit edebilen manyetik kaldırma tabanlı bir yöntem açıklanmaktadır.
Açıklanan yöntem, hücreleri ve parçacıkları yoğunluklarına ve manyetik özelliklerine göre ayıran manyetik yükselme ilkelerine dayanarak geliştirilmiştir. Yoğunluk, metabolik hızı, farklılaşması ve aktivasyon durumuyla doğrudan ilişkili bir hücre türü tanımlama özelliğidir. Manyetik yükselme, dolaşımdaki kan hücrelerini başarıyla ayırmak, görüntünü ve karakterize etmek ve anemiyi, orak hücre hastalığını ve dolaşımdaki tümör hücrelerini yoğunluk ve manyetik özelliklere göre tespit etmek için tek adımlı bir yaklaşım sağlar. Bu yaklaşım, sırasıyla yakalama ve algılama antikorları ile kaplanmış düşük ve yüksek yoğunluklu boncuk setleri kullanarak bir çözeltide bulunan çözünür antijenleri tespit etmeye de elverişlidir. Antijen çözeltide mevcutsa, iki boncuk kümesini köprüleyecek ve antikor kaplı boncuk sıraları arasında kabaracak yeni bir boncuk boncuk kompleksi üretecektir. Çözeltideki hedef antijenin artan konsantrasyonu, daha düşük antijen konsantrasyonlarına kıyasla daha fazla sayıda boncuk-boncuk kompleksi üretecek ve böylece hedef antijenin nicel ölçümlerine izin verecektir. Manyetik yükselme, azalan numune hazırlama süresi ve klasik okuma yöntemlerine olan bağlı olmaması nedeniyle diğer yöntemlere göre avantajlıdır. Oluşturulan görüntü, akıllı telefon veya tablet gibi standart bir mikroskop veya mobil cihaz kullanılarak kolayca yakalanır ve analiz edilir.
Manyetik yükselme, hücre tipleri 1 ,2, 3,proteinler4,5ve opioid6'yı sadece spesifik yoğunluklarına ve paramanyetik özelliklerine göreayırmak, analiz etmek ve tanımlamak için geliştirilmiş bir tekniktir. Hücre yoğunluğu, metabolik hızı ve farklılaşma durumu 7 , 8 ,9, 10 , 11,12,13,14ile doğrudan ilişkili her hücre tipininbenzersiz,içsel bir özelliğidir. Sabit durum koşullarında ve çeşitli hücre süreçlerinde hücre yoğunluğundaki ince ve geçici değişiklikleri ölçmek, hücre fizyolojisi ve patofizyolojisi hakkında eşsiz bir içgörü sağlayabilir. Hücre yoğunluğundaki değişiklikler hücre farklılaşması15,16, hücre döngüsü ilerlemesi 9 ,17,18,19,apoptoz 20 ,21,22,23ve kötü huylu dönüşüm24 , 25,26 ileilişkilidir. . Bu nedenle, hücre yoğunluğundaki belirli değişikliklerin nicelemesi, farklı türdeki hücreler arasında ayrım yapmak ve çeşitli aktivasyon işlemlerinden geçen aynı hücre türleri arasında ayrım yapmak için kullanılabilir. Bu, yoğunluktaki dinamik değişikliklerin değiştirilmiş hücre metabolizmasının bir göstergesi olarak hizmet ettiği belirli bir hücre alt popülasyonu hedefleyen deneylere olanak tanır27. Bir hücrenin değişen bir ortama yanıt olarak yoğunluğunu değiştirebileceği tespit edildiği için7, hücrenin kinetiğini tam olarak anlamak için yoğunluğuna göre ölçmek zorunludur, hangi mevcut yöntemler12sağlamayabilir. Öte yandan manyetik yükselme, hücrelerin ve özelliklerinin dinamik bir şekilde değerlendirilmesini sağlar28.
Hücreler diamanyetiktir, yani kalıcı bir manyetik dipol momenti olmazlar. Bununla birlikte, harici bir manyetik alana maruz kaldığında, hücrelerde uygulanan alanın tersi yönde zayıf bir manyetik dipol momenti oluşur. Böylece, hücreler paramanyetik bir çözeltide askıya alınır ve güçlü bir dikey manyetik alana maruz kalırsa, manyetik kaynaktan uzaklaşır ve öncelikle bireysel yoğunluklarına bağlı olarak bir yüksekliğe dururlar. Aşağıdaki iki kriter yerine getirildiğinde, en az sayıdaki bir inhomogeneous manyetik alanla sınırlı bir nesnenin diamanyetik olarak yükselmesi mümkündür: 1) parçacığın manyetik duyarlılığı çevredeki ortamınkinden daha küçük olmalı ve 2) manyetik kuvvet, parçacığın yüzdürme kuvvetini dengelemek için yeterince güçlü olmalıdır. Her iki kriter de RBI'ların manyetik bir tamponda askıya alınması ve küçük, ucuz, piyasada bulunan kalıcı mıknatıslarla güçlü manyetik alan gradyanları oluşturularak yerine getirilebilir1. Manyetik olarak sıkışmış bir parçacığın yerçekimi yönü boyunca bir eksen üzerindeki dengesi, yoğunluğu (tamponun yoğunluğuna göre), manyetik duyarlılığı (tamponun manyetik duyarlılığına göre) ve uygulanan manyetik alanın imzası ile belirlenir. Çözeltinin yoğunluğu ve manyetik özellikleri sistem genelinde sabit olduğundan, hücrelerin iç yoğunluk özellikleri, hücrelerin yükselme yüksekliğini belirleyen ana faktör olacaktır, daha yoğun hücreler daha az yoğun hücrelere kıyasla daha düşük yükselir. Bu yaklaşım, yoğunluk ölçümleri için hassas, oranmetrik analiz kullanmamızı sağlayan iki yoğunluk referans boncuk seti (1,05 ve 1,2 g/mL) kullanır. Manyetik çözeltinin konsantrasyonunun değiştirilmesi, dolaşımdaki hücrelerin yoğunluğu hücreye özgü olduğundan, RBI'lar gibi farklı hücresel popülasyonları WBC'lerden izole etmeyi sağlar, bu da izolasyon protokollerine veya diğer hücre manipülasyonuna olan ihtiyacı ortadan kaldırır.
Biyoloji araştırmalarında kullanılan algılama yöntemlerinin çoğu, doğrusal sinyallerin ölçülmesi kolay hale gelen belirli bağlama olaylarının tahmin edilmesine dayanır. Bu okuma yöntemleri genellikle karmaşıktır ve özel ekipman ve özel bilimsel personel içerir. Hücrelerin plazma zarında veya hücre dışı vezikliklerde bulunan veya plazmada çözünebilen antijenlerin bir veya iki antikor kaplı boncuk kullanılarak tespitini amaçlayan bir yaklaşım burada açıklanmıştır. Boncuklar birbirinden ve sorgulanan hedeflerinkinden farklı yoğunluklarda olmalıdır. Herhangi bir biyofluidde hedef antijenin varlığı, bir algılama parçasına bağlı bir antijen pozitif hücrenin yükselme yüksekliğinde belirli, ölçülebilir bir değişikliğe çevrilir. Çözünür antijenler veya hücre dışı veziklinler durumunda, boncuk hücre kompleksi yerine boncuk-boncuk kompleksi oluşturan boncukları hem yakalama hem de algılamaya bağlıdırlar. Yükselme yüksekliğindeki değişiklik boncuk hücre veya boncuk-boncuk komplekslerinin yeni yoğunluğuna bağlıdır. Komplekslerin yükselme yüksekliğindeki değişikliğe ek olarak, biyofluidde antijen varlığını gösteren, komplekslerin sayısı da hedef miktarına bağlıdır, bu da manyetik yükselmeyi antijen tespiti için nicel bir yaklaşım24.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Bu çalışmada kullanılan deneysel protokol Beth Israel Deaconess Tıp Merkezi Kurumsal İnceleme Kurulu (IRB) tarafından onaylanmıştır.
1. Enstrüman kurulumu
NOT: Görüntüleme yükseltici hücreler, manyetik bir alan oluşturmak için aynı kutup birbirine bakacak şekilde z ekseninde mıknatıslanmış iki nadir toprak neodimyum mıknatısı gerektirir. Mıknatıslar arasındaki mesafe, manyetik alanın yoğunluğuna ve hedeflerin yoğunluğuna bağlı olarak özelleştirilebilir. Bu durumda mıknatıslar, 50 mm uzunluğunda 1x1 mm kare cam kılcal borunun yerleştirilmesi için yeterli 1 mm'lik bir alanla ayrılır. Cihaz, istek üzerine kullanılabilen bir AutoCAD tasarımı kullanılarak 3 boyutlu olarak basıldı.
2. Antikorun Karboksi-Mikropartiküllere/Boncuklara Bağlanması (PolyAn tarafından bir protokolden değiştirilmiştir)
NOT: Rh(+) algılaması için sadece düşük yoğunluklu boncukların (1,05 g/mL) kaplanması gerekir, ancak hücre dışı veziküllerin tespiti için hem yüksek hem de düşük yoğunluklu boncuklar kaplanır.
3. Rh(+) Tespiti için Kan Toplanması ve Hazırlanması
4. Hücre Ayırma Gösterimi için PMN'lerin İzolasyonu
5. Kompleman Aktivasyonu ile RBC Hücre Dışı Veziklinlerin Üretimi
6. Manyetik Kaldırma Cihazındaki Hücrelerin Analiz Edilmesi
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Manyetik yükselme, nesnenin yoğunluğuna, manyetik imzasına, paramanyetik çözeltinin konsantrasyonuna ve iki güçlü, nadir toprak mıknatısının yarattığı manyetik alanın gücüne bağlı olarak farklı yoğunluklardaki nesneleri farklı yükselme yüksekliklerinde odaklar. İki mıknatıs üst üste yerleştirildikçe, yükselen numuneler sadece Köhler aydınlatmasını korurken, yan tarafında bir mikroskop kullanılarak görüntülenebilir (Şekil 1). Her hücre tipinin ulaştığı son yükselme yüksekliği, paramanyetik çö...
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Degrade santrifüjleme şu anda hücre altı bileşenleri benzersiz yoğunluklarına göre izole etmek için standart tekniktir. Ancak bu yaklaşım, özel degrade ortamın yanı sıra santrifüj ekipmanının kullanılmasını gerektirir. Burada sunulan manyetik yükselme yaklaşımı, dolaşımdaki hücrelerin morfolojik ve fonksiyonel özelliklerinin ayrıntılı bir şekilde araştırılmasına izin verir, minimum, hücrelerin herhangi bir manipülasyonu durumunda, dolaşımdaki hücrelere yakın bir in vivo erişim sağlar.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Yazarların açıklayacak bir ihtilafı yoktur.
Yazarlar, dr. Getulio Pereira'ya hücre dışı vezne çalışmalarındaki yardımları için teşekkür eder.
Bu çalışma ICG'ye aşağıdaki Ulusal Sağlık Enstitüsü hibeleri tarafından desteklendi: RO1CA218500, UG3HL147353 ve UG3TR002881.
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| 2- (N-Morfolino) etansülfonik asit hidrat | Sigma Aldrich | M-2933 | (MES); aktivasyon tamponunun bileşeni |
| 50x2.5x1 mm mıknatıslar, Nikel (Ni-Cu-Ni) kaplama, N52 sınıfı, 5 mm (0.197 ") kalınlıkta manyetize | K& J Magnetics | Özel | Mıknatıslar manyetik kaldırma cihazı için kullanılır |
| Kılcal Boru Mastik (Critoseal) | Leica Microsystems | 267620 | Kılcal boruların uçlarını kapatmak için kullanılır |
| Santrifüj tüpü filtreleri (Corning Costar Spin-X) | Sigma Aldrich | CLS8163 | Boncukları yıkamak için kullanılır |
| Kompakt Lab Jack | Thorlabs | LJ750 | Manyetik kaldırma cihazını ayarlamak için kullanılır |
| DPBS, kalsiyum yok, magnezyum yok | Gibco | 14190-144 | Boncuk süspansiyonları için çözelti |
| Etanolamin | Sigma Aldrich | E9508-100ML | Boncuklar için bir yıkama adımı sırasında kullanılır |
| Floresan Plazma Membran Lekesi (CellMask Green) | Invitrogen | C37608 | Rh + hücrelerini boyamak için kullanılır |
| Gadoteridol Enjeksiyon | ProHance | NDC 0270-1111-03 | Gadolinyum (Gd3+); hücreleri askıya almak için kullanılan manyetik çözelti |
| HBSS++ | Gibco | 14025-092 | Numune hazırlama çözeltisi |
| İnsan C5b,6 kompleks | Kompleman Teknolojisi, Inc | A122 | RBC Evs üretmek için kullanılır |
| İnsan C7 proteini | Kompleman Teknolojisi, Inc | A124 | RBC üretmek için kullanılır Evs |
| İnsan C8 proteini | Kompleman Teknolojisi, Inc | A125 | RBC üretmek için kullanılır Evs |
| İnsan C9 protein | Tamamlayıcı Teknolojisi, Inc | A126 | RBC üretmek için kullanılır Evs |
| Mini Serisi Post Collar | Thorlabs | MSR2 | Manyetik levitasyon cihazını laboratuvar krikolarına sabitlemek için kullanılır |
| N- (3-Dimetilaminopropil) -N ve prime;-etilkarbodiimid hidroklorür | Sigma Aldrich | E1769-10G | (EDC); antikor birleştirme reaksiyonunda kullanılır |
| Normal Tavşan IgG Kontrolü | Ar-Ge D Sistemleri | AB-105-C | Kontrol koşulu olarak boncukları kaplamak için kullanılır |
| Fosfat Tamponlu Tuzlu Su (10X Çözelti, pH 7.4) | Boston Bioproducts | BM-220 | Yıkama aşamaları için kullanılan birleştirme tamponunun bileşeni |
| Polisorbat 20 (Tween 20) | Sigma Aldrich | P7949-500ML | Aktivasyon tamponunun bileşeni |
| Polistiren Karboksil Polimer | Patlama Laboratuvarları | PC06004 | Antikor birleştirme için kullanılan üst yoğunluklu boncuklar (1.05 g / mL) |
| Tavşan RhD Poliklonal Antikor | Invitrogen | PA5-112694 | Kırmızı kan hücrelerinde Rh faktörünün tespiti için boncukları kaplamak için kullanılır |
| Araştırma Sınıfı Mikroskop | Olympus | Provis AX-70 | Manyetik kaldırma cihazını monte etmek ve havaya kalkan hücreleri görüntülemek için kullanılan mikroskop |
| Kauçuk Nemlendirme Ayakları | Thorlabs | RDF1 | Breadboard tablasını desteklemek için kullanılır |
| Kare Boro Boru | VitroTubes | 8100-050 | numune yüklemek için kullanılan kılcal tüp |
| Thermoscientific | 24510 | Antikor birleştirme reaksiyonunda kullanılır | |
| Translasyon Aşaması | Thorlabs | PT1 | Kılcal boruyu odaklamak ve taramak için kullanılır |
Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request Permission