Fareler, Meharry Tıp Fakültesi'ndeki Ulusal Sağlık Enstitüleri ve Kurumsal Hayvan Bakımı ve Kullanım Komitesi (IACUC) protokolünde belirtilen prosedürlere uygun şekilde bakım gördü. Bu kurum, Laboratuvar Hayvanları Bakımı Uluslararası Değerlendirme ve Akreditasyon Derneği tarafından akredite edilmiş olup, laboratuvar hayvanlarının patojensiz koşullarda tedavi ve kullanımı için Halk Sağlığı Hizmeti Politikası'na uygundur. Reaktiflerin ve kullanılan ekipmanların detayları Malzeme Tablosu'nda listelenmiştir.
1. Hücre yoğunluğu için optimizasyon
NOT: Her hücre tipi benzersiz metabolik özellikler ve boyut açısından önemli farklılıklar sergiler. Her iki faktör, kuyu başına yüklenecek uygun hücre sayısının belirlenmesinde kritik öneme sahiptir ve en iyi sonuçların elde edilmesini sağlar. İlk deneysel test yapmadan önce, ilgili seçilmiş hücrelerin farklı yoğunluklarda kaplamalı olduğu bir test plakası hazırlayın ve çalıştırın.
- Yapışkan hücreler (örneğin, kanser hücreleri) için, tohumlama yoğunlukları 20.000–100.000 hücre arasında değişir. Yüksek metabolik ve/veya büyük hücreler (örneğin, insan kanser hücreleri veya fibroblastlar) için, yoğunluk optimizasyonu her kuyu başına 10.000 veya daha az hücre ile başlar.
- Yapışmayan hücreler (örneğin, lenfositler) için, tohumlama yoğunluğunu 100.000–500.000 hücre aralığında optimize edin. Tüm hücre tipleri için, optimal sonuçları elde etmek için tekhücreli tek hücreli monokatman hedefleyin (örneğin örneklerin plaka düzeni için Şekil 1'e bakınız).
- Mito Stres testini (aşağıda olduğu gibi) çalıştırın. Bu ön testten elde edilen veriler, ana deney için optimal hücre yoğunluğunu belirlemek için kullanılabilir. Test koşulları arasında en büyük farkı gösteren yoğunluğu seçin.
NOT: Bu protokol, 3B örneklerin (örneğin, hücre sferoidleri, organoidler) analizine uygulanmaz. Ancak, örnek kalınlığı ve düzensiz yüzeyi hesaba katacak şekilde değiştirilebilir.
2. Teste hazırlık
- Testi yapmadan bir gün önce, sensör kartuşunu elektrik plakasından nazikçe çıkarın ve elektrik plakasının her kuyusuna 200 μL RNAaz/DNA içermeyen su ekleyin ve sensör kartuşunu elektrik plakasına indirerek sensörler tamamen suya batırılana kadar kullanın.
NOT: Sensörlerin gece boyunca tamamen su altında kalmasını sağlamak için su seviyesi yeterince yüksek olmalıdır, çünkü sensör kartuş floroforları düzgün şekilde nemlendirilmezse çalışmaz. Kartuşu hidratlamak için XF Hydrobooster kullanılırsa, kartuş doğrudan kalibrant çözeltiye konabilir ve su hidratlama aşaması hariç tutulabilir.
- Hidratlı sensör kartuşu/yardımcı plakasını gece boyunca 37 °CCO2 olmayan bir kuluçka makinesine yerleştirin. Tabaktan buharlaşmayı önlemek için, ayrıca çift damıtılmış su içeren bir kapı inkubatöre yerleştirin.
- Test günü, sensör kartuşunu/yardımcı plakasını CO2 içermeyen kuluçka makinesinden çıkarın ve sensör kartuşunu nazikçe yardımcı plakadan çıkarın, kartuş sensör tarafı üst tarafta tezgaha yerleştirilin.
- Elektrik plakasından suyu atın ve gevşek damlacıkları silkeleyin, her kuyuya 200 μL XF Kalibrant Çözeltisi ekleyin.
- Sensör kartuşunu nazikçe elektrik plakasına geri yerleştirin ki sensörler tamamen kalibrant çözeltisine batırsın ve tekrar 37 °CCO2 olmayan kuluçka makinesine yerleştirin.
3. Analiz medya hazırlığı
- Mito Stres medya hazırlığı:
- 50 mL bir tüpte, 45 mL XF RPMI ortamına aşağıdakileri ekleyin: 500 μL 100x sodyum piruvat (nihai konsantrasyon: 1 mM), 500 μL 100x L-glutamin (son konsantrasyon: 2 mM) ve 550 μL %45 glikoz çözeltisi (nihai konsantrasyon: 25 mM)
- pH seviyesini 7.4'e ayarlayın. XF RPMI medium ile 50 mL nihai hacme kadar doldurun. Hazırlanan ortamı kullanmadan önce 37 °C su banyosu veya kuru banyoda tutun.
- Glikoliz testi ortam hazırlığı:
- 50 mL'lik bir tüpte, 45 mL XF RPMI ortamına 250 μL 100x L-glutamin ekleyin.
- pH değerini 7.4'e ayarlayın, ardından XF RPMI ortamıyla 50 mL nihai hacme kadar doldurun. Hazırlanmış ortamı kullanmadan önce 37 °C suda veya kuru banyoda tutun.
NOT: Mito Stresi ve Glikoliz test ortamının pH'ı, pH değiştiren takviyeler eklendikten sonra 7.4'e yeniden ayarlanmalıdır, çünkü küçük sapmalar bile test sonuçlarını önemli ölçüde etkileyebilir.
4. Analiz öncesi hücrelerin yıkanması ve ortamın değiştirilmesi
NOT: XFe96/XF Pro Hücre Kültürü Mikroplakalarının yıkama adımı, yapışkan veya yapışmayan hücre tiplerinin kullanılmasına bağlı olarak değişecektir. Kullanılan hücre tipine göre en iyi yıkama yöntemini belirlemek için lütfen adım 9, Yapışkan (kanser hücreleri, birincil BMDM hücreleri) ve yapışmaz hücreler (T hücreleri ve diğer lenfositler) bölümlerine bakınız.
- Her kuyudan 160–180 μL büyüme ortamını, hücrelerin kurumasını önlemek için çoklu pipetör kullanarak her bir satır/sütun ile çıkarın. Kuyunun dibine dokunmaktan kaçının.
- Tek uçlu pipetman kullanarak, kalan 20–30 μL kuyulardan alın, kuyunun altındaki hücre tabakasına dokunmaktan kaçının.
- Her kuyuyu, Şekil 1'deki düzeni takip ederek her kuyuya 180 μL Glikoliz veya Mito Stres test ortamı (bkz. adım 3) ekleyin. Hücre tabakasını rahatsız etmemek için, tüm kuyular dolana kadar her kuyunun yan duvarı boyunca medyayı nazikçe dağıtın. Her iki test de aynı plakada.
NOT: Hücre içermeyen ve kontrol kuyuları da analiz ortamlarıyla doldurulmalıdır.
- Mikroplakayı teste başlamadan önce 40–45 dakika boyunca 37 °CCO2 içermeyen bir kuluçka makinesine yerleştirin ve ilaçların hazırlanmasına başlayın.
5. İlaç hazırlığı ve kartuşun yüklenmesi
DIKKAT: Bazı ilaçlar (FCCP, Antimycin A/Rotenon, Oligomisin) tehlikelidir ve dikkatli ele alınmalıdır. Personeli korumak için uygun önlemler gereklidir; bunlar arasında eldiven ve diğer kişisel koruyucu ekipmanların (PPE) kullanımı ile malzemelerin kurum tarafından onaylanmış kimyasal atık kutusuna veya konteynerine atılması yer alır.
NOT: Optimal FCCP/oligomisin konsantrasyonu hücre tipine bağlıdır ve testten önce özellikle hassas hücrelerle çalışırken ampirik olarak titrlenir. İlaçların nihai konsantrasyonları hücre tipine göre değişebilir. Kullanım gününde ilaçları ve analiz medyasını taze hazırlayın. Dondurma veya tekrar kullanma. En iyi sonuçlar için bu 45 dakikalık süre içinde test ilaç hazırlığı tamamlanabilir.
- Aşama 3'ten önceden ısıtılmış Mito Stres ve Glikoliz Testi ortamı kullanılarak, bileşikler Tablo 1 ve/veya Tablo 2'ye göre her hücre tipine uygun konsantrasyonlara seyreltilir. Her bileşiği ayrı bir 15 mL tüpte hazırlayın (altı bileşiğin hepsi kullanılıyorsa, altı tüp gerekir).
- 37 °CCO2 olmayan kuluçka makinesinden sensör kartuşunu/yardımcı plakasını çıkarın ve kapağı çıkarın; kitle birlikte verilen XF yükleme kılavuzunu dikkatlice yerleştirin; enjektör portuna (Port A için Kılavuz A) karşılık gelen XF yükleme kılavuzu sensör kartuşunun üst kısmının üstüne güvenle yerleştirin ( bkz. Şekil 2).
- Her ilaç için çok kanallı pipetör ve reaktif rezervuarı kullanarak, gerekli hacmi ilgili porta yavaşça ekleyin (hacim için Tablo 1 ve Tablo 2'ye bakınız). İlaçları yüklerken pipetörü tamamen dik tutun (bkz. Şekil 2).
- Her port için (Port A, B, C ve D) yükleme kılavuzunu iyice durulayıp kuruttuktan sonra değiştirin veya tekrar kullanın ve her yüklemeden sonra pipet uçlarını atın.
NOT: Pipet uçları kılavuz portuna sıkıca oturmalı, ancak çok sıkı oturmamalıdır, çünkü pipet uçları kılavuza sıkışabilir! Örneklerin yanlış yüklenmesini önlemek için kılavuzlarda kullanılan pipet uçlarını/pipetörü test etmek önerilir.
- Tüm bileşikleri ilgili portlara yükledikten sonra, kılavuzu çıkarın, tüm portların dolduğunu görsel olarak doğrulayın ve kartuşu kapağıyla sabitleyin. İlaçlar, aynı plakanın her bir parçasındaki teste karşılık gelmelidir (Şekil 1).
NOT: Mito Stresi için önerilen nihai kuyu konsantrasyonları 1 μM oligomisin, 1 μM FCCP ve 0,5 μM Rotenon/Antimisin'dir; glikoliz için 10 mM glikoz, 1 μM oligomisin ve 50 mM 2-DG.
6. Seahorse XFe96 analizörünün kurulumu
- Analizörü açın ve WAVE yazılımını açın (bkz. Şekil 3).
- XF Mito Stres Testini seçin.
NOT: Uygun analiz ortamı ve bileşikler kullanıldığı sürece, analizör aynı plakada hem mitokondriyal hem de glikoliz testlerini aynı anda XF Mito Stres Testi ile yapabilir.
- Plaka düzenine göre 'Gruplar' sayısını seçin ve her grubu etiketleyin. Plaka haritası için kuyular atamak üzere bir sonraki sekmeye geçin ( bkz. Şekil 3). Her iki test de aynı plakada yapılır.
- Her Grup için levhanın nasıl yüklendiğine göre kuyrukları vurgulayın.
- Programı hücre tipine ve deneysel amacına göre ayarlayın. Örneğin, kurulumda analiz öncesi önceden aktive edilmiş bir grup varsa veya koşu sırasında bir aktivatör eklenirse, her döngüde kuluçka süresini uzatarak aktivasyonun gerçekleşmesine izin verin.
- Sonraki sekme olan 'Analiz Çalıştır'ı seçin ve veri dosyasını kaydetmek için gerekli bilgileri doldurun.
- Başlatma için belirtildiğinde, önceden hidratlanmış kartuşu (5. adımdan itibaren) ilaçlarla makineye yükleyin. Başlatma adımı, sensörlerin doğru şekilde nemlendirilip çalışmadığını gösterir.
- Testi başlatın ve program sırasında gösterilen uyarılara göre plakaları yükleyip boşaltın.
NOT: Kartuşu veya mikroplakayı analizöre yüklerken, tüm kapakların çıkarıldığından emin olun! Bazı analizör modellerde kapakları algılayabilen bir güvenlik özelliği bulunurken, önceki modellerde bu özellik yoktu. Plaka çalışması sırasında kapak sağlam kalırsa bu durum makineye zarar verebilir.
7. Normalizasyon yöntemleri: (SRB) ve nükleer sayım (DAPI boyama ve görüntüleme)
DIKKAT: SRB test setindeki bazı reaktifler aşındırıcı ve ciltle temas ettiğinde yanar. DAPI alerjik cilt reaksiyonuna neden olabilir. Eldiven ve diğer PPE'lerin kullanılması, malzemelerin kurum tarafından onaylanmış kimyasal atık kutusuna veya konteynerine atılması önerilmektedir.
NOT: Analiz edilen hücrelerin özellikleri ve ön tedavilerine göre normalizasyon yöntemini seçin. Her iki yöntem de farklı proliferasyon oranlarına sahip hücrelerin karşılaştırılmasında uygundur, çünkü her iki yöntem de bu tür farklılıkları hesaba katırır. Ancak, ilaç tedavileri yaşlanmayı tetikler, proliferasyonu durdurur ve hücre boyutunu artırırsa, DAPI boyama tercih edilen normalleştirme yöntemidir. DAPI, nükleer boyamanın görselleştirilmesi zor olduğu (örneğin, adipositler, eritrositler) veya hücrelerin çok çekirdekli olabileceği (örneğin, parenkimal hepatositler, miositler) hücre tipleri için uygun olmayabilir.
- Hücreleri SRB testi (Sulfohodamine B Hücre Sitoksisite Assay Kiti) kullanarak gerçek zamanlı metabolik analizden sonra normalleştirmek için, plakayı makineden çıkarın ve her kuyuya Fiksasyon Çözeltisinin ortam hacminin 1/4'ünü (örneğin, 200 μL kültür ortamında 50 μL) ekleyin.
- Oda sıcaklığında 1 saat veya gece boyunca 4 °C'de kuluçka yapın.
- Çözeltiyi çıkarın ve hücre tabakasını rahatsız etmeden 200 μL RNase/DNase içermeyen suyla kuyuları üç kez nazikçe yıkayın. Kısa süreli depolama için (gerekirse), son yıkamayı PBS ile değiştirin ve 4 °C'de saklayın.
- SRB testi ile hemen normalleşme için yıkama çözeltisini çıkarın ve plakanın oda sıcaklığında tamamen hava kurumasına izin verin.
- Her kuyuya 25 μL SRB Çözeltisi ekleyip oda sıcaklığında karanlıkta 15 dakika boyanabilir veya kuluçka döneminde plakayı alüminyum folyoya sarar.
NOT: SRB çözümü ışığa duyarlıdır ve deneyin bu kısmı düşük ışıklı bir alanda yapılmalıdır.
- Boyama çözeltisini çıkarın ve her kuyuyu 2–3 kez yıkamak için 100 μL 1x Yıkama Çözeltisi ekleyin.
- Ağartmayı önlemek için mümkün olduğunca hızlı yıkayın ve yıkama çözeltilerini vakum emmesiyle mümkün olduğunca çok temizleyin.
- Her kuyuya 100 μL 1x Solubilizasyon Çözeltisi ekleyin ve tabağı oda sıcaklığında 10 dakika boyunca bir çalkalayıcıya koyun.
- Bir plaka okuyucuda 565 nm'de Optik Yoğunluğu (O.D.) ölçülüp renk doygunluğuna göre kuyu yoğunluğunu belirleyin (görsel referans için Şekil 3'e bakınız).
- O.D. değerleri verilerini Excel dosyası olarak dışa aktarın. Bu tablo, normalizasyon için WAVE yazılımına yapıştırılacak (adım 8).
NOT: Hücre aşırı yüklenmesi nedeniyle yoğun renk (> O.D. 3.5) gözlemlenirse, ölçümleri tekrar cihazın doğrusal aralığına düşürmek için optimal olmayan bir dalga boyu (örneğin 490–530 nm) kullanılabilir. Sadece kültür ortamı (arka plan kontrol kuyusu) içeren kontrol cihazının O.D.'sini tüm örneklerin ölçümlerinden çıkararak arka planı düzeltmek.
- DAPI lekesi için, DAPI stok çözeltisini 1x PBS'de 300 nM'ye kadar seyreltin.
- Hücre plakasının her bir kuyusunu 200 μL 1x PBS ile 3 kez nazikçe yıkayın.
NOT: Yapışmayan hücreler varsa, plakayı 200 x g ile 3 dakika boyunca santrifüjlen, her yıkama adımından sonra hücrelerin her kuyunun dibine asılı kaldığından emin olun.
- Hücreleri oda sıcaklığında 1x PBS ile 10–15 dakika boyunca seyreltilmiş %2–4 PFA ile sabitleyin.
- Hücre plakasının her bir kuyusunu 200 μL 1x PBS ile 3 kez nazikçe yıkayın.
- Her birine yaklaşık 150 μL bu seyreltilmiş DAPI boyama çözeltisi ekleyin, böylece hücrelerin her kuyunun tamamen kaplı olduğundan emin olun.
- Oda sıcaklığında düşük ışıklı bir alanda (veya alüminyum folyoda örtülü plaka) 1–5 dakika kuluçka yapın.
- Her kuyiden DAPI leke çözeltisi çıkarın.
- Hücre plakasının her bir kuyusunu 200 μL 1x PBS ile 3 kez nazikçe yıkayın.
- Kalan PBS'leri çıkarın.
- Hücreleri 358–461 nm arasında herhangi bir uyarılma/emisyonda veya herhangi bir DAPI filtre ayarında mikroskopta görüntüleyin.
- Emisyon değerlerini Excel dosyası olarak dışa aktarın. Bu tablo, normalizasyon için WAVE yazılımına yapıştırılacak (adım 8).
8. Verilerin analizi ve normalizasyonu
NOT: Veri analizi için "Wave" veya başka bir yazılım kullanılabilir. Sağlanan protokol Wave yazılımı için geçerlidir.
- Analizin sonuçlarını Wave'de açın (bkz. Şekil 3). Normalizasyon, SRB boyama sonrası mikroplaka okuyucu tarafından oluşturulan Excel dosyasından elde edilen değerler kullanılarak yapılır (adım 7).
- "Normalize et" seçeneğine tıklayın.
- Açık pencerede, normalizasyon aşamasında oluşturulan Excel elektronik tablosundan kopyalanan verileri yapıştırmak için "hepsini seç" ve ardından "yapıştır" seçeneğini seçin. "Başvur" seçeneğine tıklayın. Bu prosedür tüm deneysel verileri otomatik olarak normalleştirdi.
- Rapor oluşturmak için, sağda açılan panelde "Dışa Aktar" seçeneğine tıklayın ve "XF Cell Mito Stres Test Raporu Oluşturucu" seçeneğini seçin. Oluşturulan dosyayı kaydet. Analiz sırasında, yalnızca Mito Stres Testi'ne atanan kuyuları seçin ( bkz. Şekil 3).
- Rapor oluşturmak için, sağda açılan panelde "Dışa Aktar" seçeneğine tıklayın, "XF Hücre Glikoliz Stres Testi" Rapor Oluşturucu'nu seçin. Oluşturulan dosyayı kaydet. Analiz sırasında, yalnızca Glikoliz Stres Testi'ne atanmış kuyuları seçin (bkz. Şekil 3).
9. Yapışkan ve yapışmayan hücreler
NOT: Yapışkan ve yapışmayan hücreler büyüme davranışları, yüzey tutunması ve kullanım gereksinimleri açısından farklılık gösterir. Yapışkan hücreler (örneğin, kanser hücreleri, BMDM'ler) kültür yüzeyine tutunur, bu nedenle kaplama ve yıkama özel önlemler gerektirmez. Yapışmayan hücreler (örneğin, T hücreleri, diğer lenfositler) askıda kalır ve farklı santrifüjleme, yeniden süspansiyon ve kaplama yöntemleri gerektirir. Bu farklılıkları anlamak, doğru hücre tohumlama, ilaç tedavisi ve analiz tutarlılığı için çok önemlidir.
- Deney için kullanılan tüm hücrelerin, test yapılmadan hemen önce tercih edilen bir ortam ve hücre kültürü kapında kültürlendiğinden emin olun, ancak ardından mikroplakaya aktarılarak testi yapılmasını sağlar.
NOT: Bu protokolde tanımlanan hücre tipleri için XF RPMI ortamı önerilse de, diğer hücre tipleri için uygun ortamın kullanıldığından emin olmak üzere üreticiye danışın.
- Yapışkan hücreler (kanser hücreleri, BMDM hücreleri) için, hücreleri testten 4–5 saat önce, optimize hücre yoğunluğunda (bkz. adım 1) 200 μL medya hacminde XFe96/XF Pro Hücre Kültürü Mikroplakasına tohum ekin ve 37 °CCO2 kuluçka makinesine yerleştirin.
NOT: BMDM hücreleri testten 24 saat önce plaka yapılabilir, çünkü çoğalmazlar ve aynı hücre yoğunluğunu korurlar. Kanser hücre hatları gibi hızlı büyüyen yapışkan hücreler için, ek tedavi gerekmiyorsa test gününde kaplama yapılması ve hücreler bağlanır bağlanmaz ekstra hücre büyümesinin önlenmesi için analiz edilmesi tavsiye edilir. Bu tasarım mümkün değilse, protein miktarı/iyi veya çekirdek sayısı/kuyu normalizasyonu gerekli bir adımdır.
- Mikroplakanın her dört köşesi için köşe kuyruklarının hücrelerden arınmış ancak ortamlarla dolu olduğundan emin olun; çünkü bu boşluk kontrol kuyuları olarak ölçülür.
- 3–5 saat kuluçkadan sonra, her kuyunun altındaki hücrelerin plakaya eşit bir seviyede bağlı olduğundan emin olmak için mikroplakayı gözlemleyin.
- Hücreler henüz bağlanmamışsa, plaka hücreler iyice bağlanana kadar ekstra süre için 37 °CCO2 kuluçka makinesine yerleştirilebilir.
- Sonra, 4. adımda belirtildiği gibi yapışkan hücrelerle mikroplakayı yıkama için hazırlayın ve teste geçin.
- Yapışmayan hücreler (T hücreleri ve diğer lenfositler) için, mikroplakayı plakaya eklemeden önce Poly-D-Lizin ile kaplayın.
NOT: Bu protokolde Poly-D-Lizin kaplaması önerilse de, hücre tipine bağlı olarak başka bir plaka kaplama (örneğin, kollajen, fibronektin, jelatin) daha uygun olabilir. Alternatif bir kaplama kullanıyorsanız, lütfen üreticinin kullanım talimatlarına uyun.
- Mikroplakayı kaplamak için, 2.5 mL 20 μg/mL Poli-D-Lizin çözeltisi (1 mg/1 mL su çözeltisi 50 kez seyreltilmesi) 0.1 M sodyum bikarbonatta, pH 8.0'da hazırlanın (bikarbonat, yapışkan adsorpsiyon için optimum pH sağlar). Bu adım, testin yapılmasından önce veya işlem günü yapılabilir.
- Levhanın her kuyusuna 25 μL çözelti uygulayın ve oda sıcaklığında 20–30 dakika boyunca tezgah üzerinde veya plaka kaydırıcı üzerinde kuluçka yapın.
- Kalan çözeltiyi aspire edin veya pipetleyin ve her kuyuyu 200 μL RNAaz/DNAse içermeyen suyla iki kez yıkayın.
- Kuyular kuruyana kadar (1–2 saat) hücreleri mikroplakaya tohumlamadan önce bekleyin.
- Sonra, hücrelerin her kuyunun dibine askılı olduğundan emin olmak için plakayı 200 x g hassasiyetinde 3 dakika boyunca fren olmadan santrifüj ederek yıkama aşamasında mikroplakayı hazırlayın.
- 4. adıma geçin ve 5–7. adımlarda belirtildiği gibi testin kalanını devam edin.