$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Kronik inflamasyon HIV ile ilişkili erken morbiditelerin ve mortalitenin önde gelen bir nedenidir1,2,3. HIV'in enflamatuar sinyali aktive edebildiği birden fazla mekanizma vardır ve son kanıtlar, HIV girişinde kalsiyum-gating adenozin trifosfat (ATP) reseptörleri 3 , 4 , 5 , 6,7 ,8,9,10olan P2X reseptörleri için bir rol olduğunu göstermektedir. Pürinerjik reseptörlerin (P2XR) P2X alt tipi bu iltihabın önemli kolaylaştırıcıları olabilir. Bununla birlikte, HIV-P2XR etkileşimlerinin moleküler mekanizmaları büyük ölçüde bilinmemektedir ve erken ve geç HIV-1 viral yaşam döngüsü adımlarını etkileyebilir. HIV ile ilişkili kronik inflamasyonu yönlendiren yolların ve kinetiklerin tanımlanması, HIV'li insanlar için tedavi seçeneklerinin ilerlemesi için kritik öneme sahiptir.
HIV-1'in P2X reseptörlerini doğrudan acıtırıp acıtmadığını değerlendirmek için P2XR aktivasyonu ve HIV-1 enfeksiyonu paralel olarak ölçülmelidir. P2XR aktivitesi ve HIV-1 enfeksiyonu tahlilleri bağımsız olarak belirlenmiştir: Hücresel kalsiyum akını P2XR aktivasyonunun bir göstergesidir ve HIV-1 üretken enfeksiyonu RNA bolluğu ile ölçülebilir. Fluo-4 kalsiyuma duyarlı boya ile kalsiyum akınının floresan tespiti mümkündür ve HIV-1 enfeksiyonu mCherry floresan muhabir virüsü HIV-NLCI11 , 12,13,14,15ile görselleştirilebilir.
P2X aktivasyonu (akut hücresel kalsiyum akını) ve HIV-1 enfeksiyonu (HIV-1 RNA sentezi) bu göstergeleri farklı zaman ölçeklerinde (dakikalara karşı günler) ortaya çıktığı için, P2XR aktivasyonu ve HIV-1 enfeksiyonunun eşleştirilmiş analizine izin veren yüksek verimli bir yöntem yoktur. Akış sitometrisi gibi standart yüksek verimli deneysel teknikler popülasyon analizine izin verir, ancak tek hücrelerde akut ve boyuna olaylar arasındaki ilişkiyi değerlendiremez. Alternatif olarak, standart floresan mikroskopi ile tek hücreli görüntüleme düşük verimdir. Bu deneysel sınırlamalar, akut ve boyuna hücresel olaylar arasındaki ilişkileri doğrudan ölçmek için yeni, yüksek verimli tekniklere ihtiyaç duymaktadır.
Açıklanan optofluidik sistem, tek hücreli sıralama ve izolasyon, kültleştirme, görüntüleme ve yazılım otomasyonu16 , 17,18,19. Bu sistem, geleneksel görüntüleme yöntemlerinin sınırlamalarına entegre, yüksek verimli bir alternatif sunar. Beacon platformu, bir çipin içerdiği hücreleri destekleyen bir karbondioksit (CO2)ve sıcaklık kontrollü inkübatörden oluşur. Çip, hedeflenen ışığa yanıt olarak elektriksel bir gradyan üreten ışığa duyarlı transistörlere sahiptir. Elde edilen bu dielektrofotik kuvvet, nanoakışkan çip boyunca tek tek hücreleri istenen bölgelere taşımak için kullanılır. Hücreler, tek tek hücreleri fiziksel olarak izole etmek için bir bariyer sağlayan çip üzerindeki kalemlere sıralanır. Çip boyunca sürekli laminer büyüme ortamı akışı, kalemlerden hücre göçlerini önlerken, besin maddelerinin ve deneye özgü reaktiflerin küçük parçacıklı difüzyonunu sağlar. Bir floresan mikroskobu çipin üzerinde bulunur. Yazılım otomasyonu, çipin görüntülerini kullanıcı tarafından belirtilen zaman noktasında yakalamak için kullanılır.
Tüm hücre karakterizasyonu, tek hücreli seçim ve manipülasyon için optofluidik bir sistem kullanılarak gerçekleştirildi. Bu sistem, tek hücreli manipülasyon, tahlil, kültür ve görüntüleme sağlayan entegre mekanik, mikroakışkan ve optik bileşenlerden oluşur. Hücreler, her biri alt nanoliter hacmini tutabilen 3.500 ayrı odadan (kalem) oluşan tek kullanımlık nanoakışkan cihaza yüklenir ve kültürlenir. Hücreler, hafif kaynaklı dielektrofoetik "kafesler" kullanılarak kalemlere yerleştirilecek ve sıcaklık ve CO2kontrollü koşullar altında kültürlenebilir. Mikroakışkanlar, hücre kültürü veya ilaç tedavisi için çip üzerindeki medya veya tamponların perfüzyonunu izin eder. Aktüasyonlu bir iğne, inkübe ve kepenkli kuyu plakalarından hücrelerin ithal ve ihracatına izin verir. Çip alanı, hücresel fenotipleri veya fonksiyonel analizi karakterize etmek için parlak alan ve floresan kanallarda (DAPI, FITC, TRed veya Cy5 dahil) 4x veya 10x büyütmede görüntülenebilir. Tüm sistem, önceden tasarlanmış iş akışları veya özel denemeler için kullanılabilecek yazılım kullanılarak otomatikleştirilmiştir.
HIV-1 enfeksiyonu ve P2XR arasındaki ilişkiler incelenmiştir, ancak bu etkileşimleri paralel olarak doğrudan karakterize etmek için yüksek verimli bir prosedür bildirilmemiştir. Burada yazarlar, akut kalsiyum akınını ve ardından hiv-1 üretken enfeksiyonunu tek hücre düzeyinde izleyerek HIV-P2XR etkileşimlerini incelemek için bir metodolojiyi açıklarlar. Özellikle, bu, tek hücrelerdeki birden fazla hedefin doğrudan, yüksek verimli, uzunlamasına ölçülmesine izin veren yeni bir araç oluşturur.