В этой статье описывается применение автоматизированного оборудования для легкого и эффективного отделения и сбора веществ, таких как бесклеточная ДНК и циркулирующие опухолевые клетки, из цельной крови.
В последнее время жидкие биопсии стали использоваться для диагностики различных заболеваний, в том числе рака. Жидкости организма содержат много веществ, включая клетки, белки и нуклеиновые кислоты, происходящие из нормальных тканей, но некоторые из этих веществ также происходят из больной области. Исследование и анализ этих веществ в жидкостях организма играют ключевую роль в диагностике различных заболеваний. Поэтому важно точно отделить необходимые вещества, и для использования с этой целью разработано несколько методик.
Мы разработали устройство и платформу типа «лаборатория на диске» под названием CD-PRIME. Это устройство автоматизировано и имеет хорошие результаты по загрязнению образца и стабильности образца. Кроме того, он имеет преимущества хорошей доходности приобретения, короткого времени работы и высокой воспроизводимости. Кроме того, в зависимости от типа диска, подлежащего установке, плазма, содержащая бесклеточную ДНК, циркулирующие опухолевые клетки, мононуклеарные клетки периферической крови или пушистые оболочки могут быть разделены. Таким образом, приобретение различных материалов, присутствующих в жидкостях организма, может быть сделано для различных последующих применений, включая изучение омики.
Раннее и точное выявление различных заболеваний, в том числе онкологических, является важнейшим фактором в установлении стратегии лечения 1,2,3,4. В частности, раннее выявление рака тесно связано с повышением шансов на выживаемость пациента 5,6,7,8. В последнее время жидкие биопсии находятся в центре внимания для раннего выявления рака. Солидные опухоли подвергаются ангиогенезу и выделяют в кровь различные вещества. В частности, вкрови больных раком обнаружены циркулирующие ДНК (ctDNAs), циркулирующие РНК (ctRNAs), белки, везикулы, такие как экзосомы, и циркулирующие опухолевые клетки (CTC). Хотя существуют различия в количестве этих веществ, они последовательно наблюдаются не только на ранних стадиях, но и на более поздних стадиях 6,10. Однако эти индивидуальные различия очень высоки; например, количество бесклеточной ДНК (cfDNA), содержащей ctDNA, составляет менее 1000 нг, а количество CTC составляет менее 100 в 10 мл цельной крови у больных раком 11,12,13. Многие исследования характеризуют рак с использованием этих веществ, присутствующих в меньших количествах (например, cfDNA, ctDNA и CTC). Для получения точных результатов важно точно отделить небольшие количества веществ с высокой чистотой13,14. Обычно используются обычные методы центрифугирования, но они сложны в обращении и имеют низкую чистоту в зависимости от навыков пользователя. С момента открытия CTC было разработано несколько методов разделения, таких как центрифугирование или разделение по плотности, иммуногранула и микрофлюидные методы. С момента открытия ЦОК было разработано несколько методов сдерживания. Однако эти методы часто ограничены, когда необходимо изолировать клетки из различных чипов и мембран, используемых для их выделения15. Кроме того, методы маркировки требуют такого оборудования, как FACS, и существуют ограничения на последующий процесс из-за загрязнения маркировки.
В последнее время возросло использование жидких биопсий, и проводятся различные исследования для раннего выявления рака. Хотя этот метод прост, все еще существуют трудности в последующем анализе, и различные исследования пытаются преодолеть эти трудности16,17. Кроме того, многие сайты, включая больницы, требуют автоматизированных, воспроизводимых и высокочистых методов, которые удобны в использовании. Здесь мы разработали лабораторию на диске для автоматического отделения веществ от образцов крови после жидкой биопсии. Эти устройства основаны на принципе центрифугирования, микрофлюидики и захвата клеток размером с пору. Существует три типа дисков: LBx-1 может приобретать плазму и пышную оболочку, в то время как LBx-2 может приобретать плазму и PBMC из цельной крови объемом менее 10 мл; FAST-auto также может приобретать CTC с помощью мембраны, которая снимается с диска. До четырех дисков можно использовать за один прогон. Прежде всего, преимущество этого устройства и метода заключается в том, что он может получать различные вещества, полученные из рака, из одного и того же образца, используя небольшое количество крови. Это означает, что кровь пациента должна быть взята только один раз. Кроме того, он имеет преимущество в исключении ошибок из-за различий в периоде забора крови. Эта платформа проста в использовании и обеспечивает точные результаты для жидких биопсий и последующих применений. В этом протоколе введено использование устройства и картриджа.
Количество и концентрация cfDNA и CTC зависит от индивидуальности, стадии и типа рака. Это также зависит от состояния больного 2,4,5,10,20. В частности, на ранних или предраковых стадиях рака концентрации св…
The authors have nothing to disclose.
Эта рукопись была частично поддержана Корейским фондом разработки медицинских изделий (KMDF, грант No RS-2020-KD000019) и Корейским институтом развития индустрии здравоохранения (KHIDI, грант No HI19C0521020020).
1% BSA (Bovine Serum Albumin) | Sigma-Aldrich | A3059 | |
1.5 mL Microcentrifuge Tube | Axygen | MCT-150-C-S | |
15 mL Conical Tube | SPL | 50015 | |
4150 TapeStation System | Agilent | G2992AA | Cell-free DNA Screen Tape (Agilent, 5067-5630), Cell-free DNA Sample Buffer (Agilent, 5067-5633) |
Apostle MiniMax High Efficiency Cell-Free DNA Isolation Kit | Apostle | A17622-250 | 5 mL X 50 preps version |
BD Vacutainer blood collection tubes | BD | 367525 | EDTA Blood Collection Tube (10 mL) |
BioViewCCBS | Clinomics | BioView Clinomics-Customized Bioview System. Allegro Plus microscope-based customization equipment | |
CD45 Monoclonal Antibody (HI30), PE-Alexa Fluor 610 | Invitrogen | MHCD4522 | |
FAST Auto cartridge | Clinomics | CLX-M3001 | |
LBx-1 cartridge | Clinomics | CLX-M4101 | |
LBx-2 cartridge | Clinomics | CLX-M4201 | |
OPR-2000 instrument | Clinomics | CLX-I2001 | |
Cover Glass | Marienfeld Superior | HSU-0101040 | |
DynaMag 2 Magnet Stand | Thermo Fisher Scientific | 12321D | |
Ficoll Paque Solution | GE healthcare | 17-1440-03 | density gradient solution |
Filter Tip, 10 µL | Axygen | AX-TF-10 | Pipette tips with aerosol barriers are recommended to help prevent cross contamination. |
Filter Tip, 200 µL | Axygen | AX-TF-200 | Pipette tips with aerosol barriers are recommended to help prevent cross contamination. |
Filter Tip, 100 µL | Axygen | AX-TF-100 | Pipette tips with aerosol barriers are recommended to help prevent cross contamination. |
Filter Tip, 1000 µL | Axygen | AX-TF-1000 | Pipette tips with aerosol barriers are recommended to help prevent cross contamination. |
FITC anti-human CD326 (EpCAM) Antibody | BioLegend | 324204 | |
FITC Mouse Anti-Human Cytokeratin | BD Biosciences | 347653 | |
Formaldehyde solution (35 wt. % in H2O) | Sigma Aldrich | 433284 | |
Kimtech Science Wipers | Yuhan-Kimberly | 41117 | |
Latex glove | Microflex | 63-754 | |
Magnetic Bead Separation Rack | V&P Scientific | VP 772F2M-2 | |
Manual Pipetting (0.5-10 µL) | Eppendorf | 3120000020 | |
Manual Pipetting (2-20 µL) | Eppendorf | 3120000038 | |
Manual Pipetting (10-100 µL) | Eppendorf | 3120000046 | |
Manual Pipetting (20-200 µL) | Eppendorf | 3120000054 | |
Manual Pipetting (100-1000 µL) | Eppendorf | 3120000062 | |
Mounting Medium With DAPI - Aqueous, Fluoroshield | abcam | ab104139 | |
Normal Human IgG Control | R&D Systems | 1-001-A | |
OLYMPUS BX-UCB | Olympus | 9217316 | |
Pan Cytokeratin Monoclonal Antibody (AE1/AE3), Alexa Fluor 488 | Invitrogen | 53-9003-82 | |
PBS (Phosphate Buffered Saline Solution) | Corning | 21-040CVC | |
Portable Pipet Aid | Drummond | 4-000-201 | |
Slide Glass | Marienfeld Superior | HSU-1000612 | |
StainTray Staining box | Simport | M920 | |
Sterile Serological Pipette (10 mL) | SPL | 91010 | |
Triton X-100 solution | Sigma Aldrich | 93443 | |
TWEEN 20 | Sigma Aldrich | P7949 | |
Whole Blood | Stored at 4-8 °C by collecting in EDTA or cfDNA stable tube : If the whole blood is insufficient in 9 mL, add PBS (phosphate buffered saline) as much as necessary. | ||
X-Cite 120Q (Fluorescence Lamp Illuminator) | Excelitas | 010-00157 |