$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
İlk olarak, lektin boncuk dizisinin özelliklerini anlamak için her bir lektin için sinyal dağılımı gösterilir. Lektinle sabitlenmiş boncuklardan (her biri 1.000 boncuk) oluşan bir kütüphane hazırlandı. 1.000 boncuktan rastgele on beş boncuk seçildi ve tek bir uca eklendi. Şekil 1A'nın alt kısmında, aynı lektini hareketsiz hale getiren 15 boncuk arasında gözlemlenen hemen hemen aynı sinyal yoğunluğunu temsil eden tipik bir tablo gösterilmektedir. Bu ölçüm prosedürü, glikan profillemesinin kullanılmasından önce el yapımı lektin boncuk üretimini nitelendirmek için uygulanabilir. Örneğin, 90 boncuk üzerindeki sinyallerden varyasyon katsayısını (CV) hesaplamak için eşzamanlı ölçüm için altı uç kullanılır. Tipik bir örnek Tablo 1'de gösterilmiştir. Lektinle sabitlenmiş boncuk kütüphanesi 28 farklı lektini barındıracak şekilde genişletildiğinde, 28 lektinden 25'i, 'dan daha az bir CV ile yüksek tekrarlanabilirlik gösterdi.
Daha sonra, 15 farklı lektin içeren bir lektin boncuk dizisi için veriler gösterilir. Tablo 2'de gösterilen 15 lektin, lektin boncuk dizisi için seçilmiştir. Ek olarak, Tablo 3'te listelenen 12 poliakrilamid (PAA) mono/di/trisakkarit ölçülmüştür. Ekranda bir nokta kodlama ekranı kullanılarak ölçüm güvenilirliği değerlendirildikten sonra, ham veriler otomatik reaksiyon ölçüm cihazından dışa aktarıldı (bkz. protokol adımı 4.11) ve her bir sakkaritteki reaksiyon tepe değerleri kullanılarak Excel'de bir grafik oluşturuldu (Şekil 4A). Bu değerler daha sonra seçilen 15 lektin ile reaksiyona giren sakkaritler arasındaki korelasyonu görselleştirmek için temel bileşen analizi için kullanıldı (Şekil 4B,C). Bu, Şekil 4A'da gösterilen 12 PAA şekerine karşı her bir lektinin bağlanma modelinde belirgin bir farkla sonuçlandı. Burada, her bir sinyalin geçerliliğinin, önceki lektin ve sakkarit özgüllükleri 7,8 listelerine atıfta bulunduğu gösterilmiştir (ayrıca Tablo 2'deki bu özgüllüklere de bakın). AAL, terminal α-Fuc, Sia-Lex ve Lex'e bağlandığında, otomatik glikan analizi, AAL'nin fukoz içeren molekülleri tanıdığını doğruladı (Şekil 4A). SSA ve MAL (lektinlerin tam isimleri ve verilen kısaltmalar için Tablo 2'ye bakınız) sırasıyla Siaα2-6Gal / GalNAc ve Siaα2-3Gal'i tanıdı. Boncuk dizisindeki MAL ayrıca 3'-O-sülfo-Galβ3GalNAc ve LacNAc'ye bağlanabilir. Bu, MAL'ın baskın olarak 3'-O-sülfo-Gal'i tercih ettiği, LacNAc'nin baskın olmadığımakine öğrenimi 7 kullanılarak analiz edilen önceki sonuçlarla tutarlıdır 9. Gal'i tanıyan bir lektin olan RCA120, Lac / LacNAc dahil olmak üzere terminal β-Gal ile güçlü bir şekilde reaksiyona girdi ve Siaα2-6Lac'a bağlanmasına izin verildi, ancak Siaα2-3Lac'a bağlanmasına izin verilmedi. ECA, LacNAc ile Lac'tan çok daha yüksek reaktiviteye sahipti. WFA, yalnızca α/β-GalNAc'yi değil, aynı zamanda 7,10 olarak bildirildiği gibi terminal β-Gal'yi de tanıyan daha geniş bir özgüllüğe sahipti. GlcNAc ve bir galaktosillenmiş tri/tetra antenli N-glikanları tanıyan GSL II, hazırlanan analitler arasında tek bir GlcNAc dışında herhangi bir sakkarite bağlanmadı. Yüksek mannoz tipi N-glikanları tanıyan GRFT, α-Man ile reaksiyona girdi. ABA, Jacalin ve MAH genellikle O-glikanları tespit etmek için kullanılmıştır. ABA, Galβ1-3GalNAcα-Thr/Ser (T) ve sialil-T yapılarını tercih ettiğinden, boncuk dizisindeki ABA, 3'-O-sülfo-Galβ1-3GalNAc ile güçlü bir şekilde reaksiyona girdi ve α-GalNAc'ye zayıf bir şekilde bağlandı. ABA ayrıca, agalaktosile N-glikanlara bağlanma ile ilgili önceki raporlarla tutarlı olarakβ-GlcNAc'yi de tanıdı 7. Jacalin nispeten daha geniş bir özgüllüğe sahiptir ve bu nedenle α-mannoz, β-GalNAc, βGal, α-GalNAc, 3'-O-sülfo-Galβ1-3GalNAc ile reaksiyona girer. MAH, daha önce bildirildiği gibi 3'-O-sülfat-Galβ1,3GalNAc'yi özel olarak tanıdı7. Kalıntı dört lektin, NPA, LCA, PHA-L ve PHA-E, hazırlanan PAA sakkaritlerine dahil edilmeyen N-glikanın iç yapısını tanıdı ve bu nedenle tüm analitlerle hiçbir afinitesi yoktu.
Elde edilen veriler kullanılarak, her bir sakkarite bağlanmaya katkıda bulunan lektinlerin benzerliği, bunların bir temel bileşen analiz grafiği üzerinde çizilmesiyle açıklığa kavuşturulabilir (Şekil 4B). Şekil 4B'deki varyansa katkıda bulunan tüm sakkaritler, katkı oranının bir vektör ile temsil edildiği bir istatistiksel analiz yöntemi olan özvektör ile temsil edildi (Şekil 4C). Burada, reaksiyona giren sakkaritlerin her bir lektine önyargısız olarak katkıda bulunması dikkat çekicidir. Lektinler sadece bir tür sakkarit için özgüllük göstermez. Örneğin, kompleks tip glikanların varlığı, insanlarda kompleks tip glikanlar içindeki bazı glikanların kısmi olarak tanınmasıyla belirlenir. O-glikanları tanıyan Jacalin (Tablo 2'deki özgüllüklere bakınız), bu çalışmada kullanılan sakkaritler arasında 3'suTF yapısını ve α-GalNAc'yi tanıyabilir ve bu nedenle, 3'suTF ve α-GalNAc, Şekil 4B'de çizilen Jacalin'in (kahverengi nokta) konum yönüne karşı çizilmiştir (Şekil 4C). WFA, bu çalışmada kullanılan sakkaritler arasında α/β-GalNAc'yi tanıyabilir; bu nedenle, Şekil 4C'deki α/β-GalNAc, Şekil 4B'de çizilen WFA ile aynı yönde çizildi. Buna karşılık, α-GalNAc, WFA ve Jacalin arasında çizilir, çünkü Jacalin'in kolayca bağlanabildiği bir sakkarit yapıdır. Bu çalışmada çizilen 11 sakkaritin tümü, daha öncebildirilen lektinlerin özgüllüğü (sakkarit bağlanması) ile tutarlıdır 7,8, bu da önerilen yöntemin güvenilir bir ölçüm yöntemi olduğunu göstermektedir. Ayrıca, her bir sakkarite karşılık gelen özvektörler dağılmıştır, bu da analizde kapsamlı bir kapsama alanı sağlamak için 15 lektinin minimum yanlılık ile seçildiğini desteklemektedir. Sonuç olarak, bu 15 lektin ile doldurulan uç, standart GlikoBIST ucu olarak tanımlandı (Tablo 2).
Daha pratik örnekte, saflaştırılmış protein ürünleri uç ölçümüne tabi tutulmuştur (Şekil 5). N-glikosilasyon bölgesine sahip olan ve kompleks, hibrit ve yüksek mannoz tipi N-glikanlar 11 içeren sığır tiroglobulini analiz edildi. Standart uç, belirli lektinlerin sakkaritlere8 karşı artan reaktivitesini gösterdi (lütfen Tablo 2'deki özelliklere bakın): ikiye bölünen GlcNAc'yi tanıyan PHA-E; GRFT, mannoz tipi N-glikanları tanıyan; SSA, Siaα2-6Gal / GalNAc'yi tanıyan; RCA120, laktoz ve LacNAc'yi tanır; ve fukozu tanıyan AAL. Bu glikan yapıları karmaşık, hibrit ve yüksek mannoz tipi N-glikanlarda bulunur, bu da tiroglobulin11'in N-glikan yapısının etkili bir şekilde değerlendirilebileceğini düşündürür. Ayrıca, sialik asidi sindiren bir enzim olan sialidaz A ile muamele edilen tiroglobulin, sialik asidi tanıyan SSA ile azalmış reaktivite ve sialik asitlerin çıkarılmasından sonra daha kolay tanınan RCA120, WFA ve ECA ile artan reaktivite gösterdi. Sığır tiroglobulininde O-glikan yapılarının varlığı daha önce bildirilmemiştir. Beklendiği gibi, otomatik glikan analizinde sialidaz tedavisi olsun veya olmasın tiroglobulinde O-glikan tanınmamıştır.
Ölçümün sağlamlığını anlamak için seçilen 15 lektin kullanılarak yapılan bir çalışma içi tekrarlanabilirlik testi gösterilmiştir (Tablo 4). Bu test için, analitler için yedi standart uç ve negatif kontrol için ek bir uç hazırlandı ve sekiz ucun tümü aynı anda ölçüldü. Bu prosedür bir günde üç kez tekrarlandı. Tüm lektinler üzerinde önemli sinyaller elde edilmesini sağlayan analitlerin bir kombinasyonu olan "Karışım Analitleri", boncuk dizisinin kalite kontrolü için hazırlandı. Karışım Analitleri, sialidaz ile sindirilmiş eritropoietin (EPO), sialidaz ve galaktosidaz ile sindirilmiş EPO, insan IgA, matris metalloproteinaz 3 (MMP3) ve tiroglobulinin uygun şekilde karıştırılmasıyla formüle edildi. Her glikoprotein (200 ng), Triton X-100 içeren PBS'de 10 μg biyotinilasyon reaktifi ile etiketlendi. Gerekirse, sialidaz ve galaktosidaz tedavileri talimatlarda anlatıldığı gibi yapıldı. Sindirimden sonra, ürünler enzimi inaktive etmek için 10 dakika boyunca 75 ° C'de bir ısı bloğunda inkübe edildi. Uygun miktarlarda biyotinile glikoproteinler (3 ng EPO, 8 ng insan IgA, 5 ng MMP3 ve 15 ng tiroglobulin) analizden hemen önce karıştırıldı. Ölçüm sonuçları, maksimum CV değerinin .5 olduğunu ve 15 lektin için ortalama CV'nin %8.2 olduğunu ve yüksek tekrarlanabilirlik gösterdiğini gösterdi.
Ek olarak, ölçüm tarihinden kaynaklanan değişiklikleri anlamak için günlük bir tekrarlanabilirlik testi gösterilmiştir (Tablo 5). Standart uçlar ve Karışım Analitleri önceden hazırlandı ve yedi ucun ölçümleri art arda beş gün boyunca günlük olarak tekrarlandı. Sonuçlar, çoğu lektinin 'dan daha az bir CV'ye sahip olduğunu gösterdi. Bununla birlikte, LCA ve ECA gibi bazı lektinler daha yüksek CV'ler sergiledi. Döngü başına 15 lektinin ortalama CV'si %7.7'ye kadardı ve 5 günlük ortalama CV değerleri 'dan azdı, bu da yüksek tekrarlanabilirlik anlamına geliyordu. Jacalin'in, Karışım Analitindeki MMP3'ün kendi kendine sindirilmesi nedeniyle, düşük zamansal tekrarlanabilirlik gösterdiği kaydedildi. Bu nedenle, MMP3'ün yerini almak için daha uygun bir analit tanımlanmalıdır.
Lektinle sabitlenmiş boncukların stabilitesini anlamak için, bu kurutulmuş lektinle sabitlenmiş boncuklar kullanılarak uzun vadeli bir stabilite testi gösterilmiştir (Tablo 6). Standart uçlar, tahlil reaktifleri ve Karışım Analitleri önceden hazırlandı ve ölçümler 12 aylık depolamadan sonra yapıldı. Yukarıda bahsedilen beş tip biyotinile analit, ölçümden önce ayrı ayrı saklandı ve karıştırıldı. Sonuçlar, 15 lektin için ortalama CV'nin, kuru depolamadan 12 ay sonra bile% 10'dan az olduğunu gösterdi. Bu, aynı partiden aynı anda çok sayıda ucu (1.000'e kadar) depolayarak hızlı ve hassas ölçümlerin fizibilitesini gösterir.

Şekil 1: "Tek bir uçta boncuk dizisi" enstrümanı ve analiz yönteminin şemaları. (A) Otomatik glikan profilleme sisteminin şeması. Lektin ile sabitlenmiş boncuklar kurutulabilir ve uçlarda saklanabilir. HRP etiketli anti-streptavidin antikoru (SA-HRP) gibi reaktifler içeren uçlar ve kartuşlar ölçüm cihazına (otomatik reaksiyon ölçüm cihazı) yerleştirildiğinde ve etkinleştirildiğinde, uç bir otomatik pipet görevi görür. Cihazın arkasındaki kemilüminesans algılama tarayıcısı, aynı anda sekiz uçtan gelen sinyalleri ölçer. Kantitatif veriler, ölçüm sonuçlarının hızlı bir şekilde onaylanması için cihazın dokunmatik ekranında nokta kodları olarak görüntülenir. Alt kısım, aynı lektin ile 90 boncuğun ölçülmesinin sonuçlarını göstermektedir. Ölçüm sonuçları cihazdan taşınır ve bireysel araştırmacı tarafından grafiklendirilir. (B) Bu deneyde kullanılan tespit yönteminin şeması. Hedef proteinler önceden biyotinile edilir ve SA-HRP kullanılarak tespit edilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: Otomatik reaksiyon ölçüm cihazı ile otomatik glikan profillemesi için malzeme görüntüleri ve kurulum. (A) Lektin sabitleme boncuklarının bir uca paketlenmesinin tasviri. Antistatik mat üzerinde antistatik cımbız ile boncukların alınması ve ucunun boncuklarla doldurulması. (B) Ucu bir pense ile sıkıştırmak. Üst boncuğun hafif bir üst kısmı sıkılır. (C) Uçları kıvırmak için bir pense. Plastik (sarı daire), tamamen kesilmelerini önlemek için sıkıştırılır. (D) Otomatik reaksiyon ölçüm cihazında kullanılan malzemelerin düzenlenmesi. A: uçlar, B: analit içeren tüp ve C: sıvı içeren kartuşlar sırasıyla yerine yerleştirilmelidir. Atık kutusunda, reaksiyona giren uçlar ölçümden sonra toplanır. Kutu çıkarılabilir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Makine manipülasyonu için dokunmatik ekran. (A) Güç açıldığında kendi kendine teşhis programı otomatik olarak başlar. (B) GİRİŞ ekranında "Tahlil", "Bakım" ve "Geçmiş" görüntülenir. (C-G) "Tahlil" modunun çalışması. Tahlil yöntemi seçimi (C). Birden fazla protokol önceden kaydedilebilir. Numune (analit) sırasının (D) girişi. Uç tipinin seçilmesi (E). Tahlil yöntemi ayarlarının (F) onaylanması ve tahlilin "Testi Başlat" ekranından (G) başlatılması. (H-N) Sonucun "Tarih" te temsili. Tahlil tamamlandıktan sonra veya "Geçmiş" modundan görüntülenen lektin nokta kodu (H). Tüm numuneler (I) veya her numune (J) için ekranda 15 lektinlik bir tarama tablosu görüntülenir. Tarama grafiği bir çubuk grafik (K) olarak görüntülenir. Diğer şeritler için çubuk grafikler açılır "Şerit" listesinden seçilebilir. Lektin (L) başına sekiz numune şeridini karşılaştıran çubuk grafik. Diğer lektinler açılır "Lektin" listesinden seçilebilir. Kantitatif değerleri (M) gösteren tablo. Yürütülen ölçüm yönteminin kaydı (N). Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Otomatik glikan profilleme sisteminde PAA sakkaritleri ile reaktivitenin değerlendirilmesi. (A) Lektinlerin çeşitli PAA sakkaritleri ile reaktivitesini gösteren bir grafik, negatif kontrol değerleri için ayarlandı. (B) (A)'daki verilere dayalı temel bileşen analizi. (C) (B)'deki analizden elde edilen özvektörler. (B) ve (C) parçaları için uyumlu analiz yazılımı kullanılmıştır. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Saflaştırılmış sığır tiroglobulin proteini kullanılarak GlikoBIST reaktivitesinin doğrulanması. İşlem yapılmadan numune hazırlama, sialidaz A ilavesi hariç olmak üzere, tek başına tampon ile aynı sindirim koşulları altında gerçekleştirilmiştir. Bu rakamın daha büyük bir sürümünü görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 1: Lektin ile sabitlenmiş boncuklarla tekrarlanabilirlik testi. 28 lektin için reaktivitenin tekrarlanabilirliği değerlendirildi. Analitler her uçta reaksiyona sokuldu. EPO: eritropoietin, PSA: prostat spesifik antijen, Tf: transferrin, M2BP: Mac-2 bağlayıcı protein, hIgG: insan IgG, MMP3: matris metalloproteinaz 3, (Sia+): sialidaz A-sindirilmiş analitler, (Sia+, Gal+): sialidaz A ve galaktosidaz sindirilmiş analitler, Ab: antikor. DSA: Datura stramonium aglütinin, HypninA2: Hypnea japonica aglütinin, WGA: buğday tohumu aglütinini, UDA: Urtica dioica aglütinini, BPL: Bauhinia purpurea lektin, Orysata: Oryza sativa lektin, LSL-N: Laetiporus sulphureus lektin N-terminal alanı, SNA: Sambucus nigra lektin, BanLec: muz lektini, MPA: Maclura pomifera aglütininin, TxLC-I: Tulipa gesneriana aglütininin, AOL: Aspergillus oryzae lektin, ACG: Agrocybe cylindracea galectin. CV: varyasyon katsayısı. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 2: Otomatik glikan profillemesi için standart ucu oluşturan lektinlerin listesi. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 3: Otomatik glikan profilleme sistemi için standart olarak kullanılan PAA sakkaritler. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 4: Çalışma içi tekrarlanabilirlik testinin sonuçları. CV: varyasyon katsayısı. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 5: Günler arası tekrarlanabilirlik testinin sonuçları. CV: varyasyon katsayısı. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.
Tablo 6: Uzun süreli stabilite testinin sonuçları. CV: varyasyon katsayısı. Bu Tabloyu indirmek için lütfen buraya tıklayın.