주소 지정이 가능한 물방울 Microarrays 단일 셀에서 단백질을 계산
Summary
여기 선물이 주소 드롭릿 microarrays (Adm), 작은 물방울 배열 기반 메서드 단일 셀에 절대 단백질 풍부를 확인할 수 있습니다. Adm의 기능 인간 암 세포 선에서 종양 억제기 단백질 p53의 표현에이 특성을 설명 합니다.
Abstract
종종 세포 행동 및 세포질 응답 마스킹 복잡 한 인구 내의 풍부한 단일 셀 동작 결과 평균으로 많은 세포의 반응을 함께 풀링된는 인구 수준에서 분석 된다. 단일 셀 단백질 검출 및 정량화 기술 최근 몇 년 동안에 주목할 만한 영향을 만들었습니다. 여기는 주소 드롭릿 microarrays는 실용적이 고 유연한 단일 세포 분석 플랫폼에 설명 합니다. 이 연구는 단일 셀 해상도 대상 단백질의 절대 복사 번호 수 있습니다 측정 하는 방법을 설명 합니다. 종양 억제기 p53 아닌 건강 한 p53 식 패턴을 전시 총 경우의 50% 이상으로 인간의 암에 가장 일반적으로 돌연변이 유전자입니다. 프로토콜을 식에 변화를 정확 하 게 결정을 단일 분자 해상도 10 nL 방울은 단일 인간의 암 세포는 격리 하 고 p53 단백질의 복사본 수를 측정 만드는 단계를 설명 합니다. 에 모든 셀 형식을 기본 자료를 포함 하 여 관심사의 어떤 대상 단백질의 절대 복사본 수를 결정 하는 메서드를 적용할 수 있습니다.
Introduction
이 방법의 목표는 단일 셀 해상도 세포 인구에서 대상 단백질의 풍부에 있는 변화를 결정 하는. 단일 세포 분석은 전통적인 앙상블 생 화 확 적인 방법으로 사용할 수 없는 혜택을 제공 합니다. 1 , 2 , 3 , 4 , 5 첫째, 단일 셀 수준 작업 전통 앙상블 생 화 확 적인 기술로 발생 하 셀 인구는 평균에 의해 그렇지 않으면 손실 될 것 이라고 그의 풍부한이 캡처할 수 있습니다. 대부분 작업 말 생 화 확 적인 방법의 사용 대량, 요구, 그들은 종종 할 때, 결과 생산 하는 세포의 수백만. 물론, 전체 세포 인구를 평가의 결과에 따라 다릅니다 여러 가지 요인, 예를 들어 단백질 식 단백질 풍부의 분포의 몇 가지 중요 한 기능을 놓칠 수 있습니다에서. 실용적인 관점에서 단일 셀 기술의 필요한 감도 있도록 생물 소재도 기능에 더 민감한 대량 기술에 대 한 충분 하지 않은 양의 작업 가능. 이것의 핵심 예제 희귀 한 종류의 세포 등 순환 종양 세포 (CTCs) 어디 그릴 10 CTCs 단일 7.5 mL 혈액에 존재 수도 보다도 가난한 전조 outlook 환자에 대 한 연구 이다. 6 여기 우리 항 체 microarray에 인쇄 된 항 체 기반 분석 결과 기름 덮인 방울 고용 감소 볼륨을 사용 하 여 단일 셀 단백질 측정을 수행 하는 데 필요한 방법론을 제시.
미세 물방울 플랫폼은 높은 처리량, 다양 한 생 화 확 적인 분석 실험을 수행 하기 위해 개별 방울에서 두 번째, 및 격리, 그리고 심지어 경작, 단일 셀 수 있는 방울의 수천을 생성할 수 있습니다. 드롭릿 기반 기술을 단일 세포 분석, 크게의 힘에 의해 주 었는 DropSeq10 와 inDrop11를 포함 하 여 주목할 만한 최근의 예제와 함께7,,89 증폭 기술입니다. 제한 된 양의 재료와 단백질에 대 한 증폭의 아무 방법 단일 셀 proteomics 특히 어려운 게.
방울 다양 한 방법으로 분석할 수 있습니다 그리고 형광 현미경 검사 법은 널리 사용 되 고 있다. 총 내부 반사 형광 (TIRF) 현미경 같은 단일 분자 기술을 형광 분자를를 탁월한 신호 대 잡음 비율을 시각화할 수 있습니다. 12 사라져 필드의 지 수 감퇴 때문만 fluorophores 높은 표면 (100nm의 순서 대로)에 흥분 TIRF에 만드는 복잡 한 혼합물에서 대상 분자의 소량을 검출에 좋은 전략. TIRF의 고유의 광학 단면 강도 또한 세척 단계를 방지 하는 데 도움이 하 고 시험 시간 및 복잡성의 한계. 그러나, TIRF 평면 서피스를 요구 하 고 TIRF 현미경 흐름에 작은 방울에 적용의 예 포함 이미지를 평면 표면 형성. 13 이 단일 셀 proteomic 기술을 종종 디자인 표면 움직일 캡처 에이전트 microarray 형태로 주위 미세 칩. 4 , 14
방울, 평면 표면, 소위 드롭릿 microarrays에 배열에서 형성 될지도 모른다. 15 , 16 , 17 편리 하 게 인덱스, 쉽게 시간이 지남에 모니터링, 개별적으로 다루어야 하 고, 필요한 경우 검색 하면 공간적 배열에 방울을 조직. 드롭릿 microarrays는 독립형 또는 microwell 구조에 의해 지원 되는 칩 당 요소 수천 마이크로 반응 기의 높은 밀도 얻을 수 있습니다. 18 , 19 , 20 그들은 형성 될지도 모른다 액체 처리 로봇, 잉크젯 관측 병, 순차적 증 착에 의해 microarrayers21,22,23,,2425, 문의 26 또는 그들은 superhydrophillic와 같은 표면에 자기 조립 수 명소 superhydrophobic 표면에 무늬. 27 , 28 , 29
염두에 두고 이러한 고려 하 여 지정 드롭릿 Microarrays (Adm) 양적 다양성, 공간적 접근성 및 드롭릿 microarrays의 감소 볼륨을 단일 분자 TIRF 현미경의 감도와 결합 하도록 설계 되었습니다. 단백질 풍부를 측정 합니다. 5 Adm 다음 증발을 방지 하기 위해 기름으로 출장 하는 항 체 microarray에 단일 셀을 포함 하는 작은 물방울 microarray를 형성 하는 단일 세포 분석 가능 작은 물방울의 볼륨은 온 칩 valving 연속 흐름 마이크로에 의해 그렇지 않으면 달성 될 것 이다 샘플 손실을 방지 하기 위해 개별. 30 단일 셀에서 대상 단백질의 절대 크기가 매우 작습니다. 그러나, 작은 물방울의 감소 볼륨 수 있습니다 상대적으로 높은 지역 농도 샌드위치 항 체 분석 결과 사용 하 여 검색-뚜렷한 지역에서 또는 표면에 묶는 단백질을 캡처에 자리 항 체 움직일 수 에 붙일 이라는 탐지 항 체 방울 볼륨에 존재. 레이블 없는 접근 방식으로 (즉 단백질 대상 직접 표시 될 필요가 없습니다), Adm 처리 혈액 등의 기본 소스에서 세포 분석에 일반적으로 적용 되는, 잘 문화에서 셀 뿐만 아니라 aspirates와 해리 종양 생 검 필요 하 고 그들의 lysates입니다.
약물에 응답, 예를 들어에 결정에 중요 하다 단백질 풍부에서 셀 인구 변화 측정 및 세포 기능 및 통로, 평가 부분 모집단에 대 한 통찰력을 제공 하는 데 도움이 됩니다 및 그들의 행동 뿐만 아니라, 그렇지 않으면 대량 방법으로 마스크는 드문 이벤트를 식별. 이 프로토콜 생산 주소 드롭릿 microarrays를 사용 하 여 양적 인간 암 세포에서 전사 인자 p53의 풍부를 결정 하는 방법을 설명 하 고 p53 화학요법 약물에 대 한 응답에서의 역할을 조사 하는 데 사용할 수 있습니다. 대상 단백질 캡처 및 탐지 항 체의 선택에 의해 결정 되 고 더 또는 다른 목표를 포함 하도록 수정할 수 있습니다. 기름으로 뒤덮인 10 nL 방울 수동으로 배열 하 일반 실험실 소모품에서 동심 노즐 통합 간단한 장치를 구축 안내 됩니다. 전체 실험 과정은 각 방울 lysed 다음 단일 셀와 단일 분자 해상도 TIRF 현미경을 사용 하 여 결정 하는 단백질의 표현 로드 그것에 의하여 설명 합니다.
Protocol
Representative Results
Discussion
주소 지정이 가능한 물방울 Microarrays는 양적 단일 세포 내 단백질의 절대 복사본 수를 결정 하는 과민 하 고 확장 가능한 방법.
일반적인 바인딩 수준을 제한 (NSB)이 낮은 가능한 탐지의 한계를 달성 하는 프로토콜 내에서 중요 합니다. 단백질 및 다른 생 화 확 적인 종 방울 내의 인터페이스의 수에 비 특히 묶는 수 있습니다-coverslip 표면, 항 체 자리와 기름/물 인터페이스. 단백…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
ASR는 실험 설계, 프로토콜을 개발 하 고 데이터를 분석. SC와 PS 셀 크기 실험을 수행. ASR와 OC는 원고를 썼다. 저자는 기꺼이 인정 하는 교수 데이비드 R. Klug의 지원 장비에 대 한 액세스를 제공 하고자 합니다. 저자는 제국 대학 고급 Hackspace 제조 및 프로토타이핑 시설에 대 한 액세스를 감사 하 고 싶습니다.
Materials
| Cell culture | |||
| Phosphate-Buffered Saline (PBS) | Life Technologies | 10010015 | |
| DMEM high glucose | Sigma | D6429 | |
| Foetal Bovine Serum (FBS) | Biochrom | S0115 | |
| cell culture flasks | Corning | SIAL0639 | |
| Trypsin/EDTA | Biochrom | L2153 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Microarray | |||
| Microcontact Arrayer | DigiLab, UK | OmniGrid Micro | |
| Microcontact pin | ArrayIt, USA | 946MP2 | |
| Coverslips (Nexterion) | Schott, Europe | 1098523 | Size (mm): 65.0 x 25.0; Thickness (mm) 0.17 |
| p53 capture antibody | Enzo | ADI-960-070 | |
| p53 detection antibody, Alexa Fluor 488 labelled | Santa Cruz | sc-126 | stock concentration 200μg/mL |
| Saline-sodium citrate buffer | Gibco | 15557-044 | |
| Betaine | Sigma | 61962 | |
| Sodium dodecyl sulphate | Sigma | L3771 | |
| 384 well plate (low volume) | Sigma | CLS4511 | |
| Nitrogen gas cylinder | BOC | Industrial grade, oxygen-free | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Droplets | |||
| Micromanipulator | Eppendorf | Patchman NP2 | |
| Manual Microinjector | Eppendorf | CellTram Vario | |
| Micropipette | Origio, Denmark | MBB-FP-L-0 | |
| Syringe pumps | KD Scientific | KDS-210 | |
| 100 μL syringe | Hamilton | 81020 | Gas tight, PTFE Luer lock |
| 1 mL syringe | Hamilton | 81327 | Gas tight, PTFE Luer lock |
| Silicone isolator | Grace Bio-Labs | JTR24R-A-0.5 | 6×4 well silicone isolator with adhesive |
| Laser cutter | VersaLASE | VLS2.30 CO2 Laser 3W | for laser cutting of custom isolators |
| 1mm thick acrylic sheet | Weatherall-UK | Clarex Precision Sheet 001 | for laser cutting of custom isolators |
| Adhesive sheet | 3M | used to adhere custom isolators to microarrayed coverslips | |
| Super glue | Loctite | LOCPFG3T | |
| 150 μm ID/360 μm OD fused silica tubing | IDEX | FS-115 | |
| 1.0 mm ID/1/16” OD PFA tubing | IDEX | 1503 | |
| 0.014” ID/0.062” OD PTFE tubing | Kinesis | 008T16-100 | |
| 1.0 mm ID/2.0 mm OD FEP tubing | IDEX | 1673 | |
| Bovine Serum Albumen (BSA) | Fisher Scientific | BP9700100 | |
| Mineral oil | Sigma | M5904 | |
| Ultra-pure water | Millipore, Germany | MilliQ | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Microscopy & Optics | |||
| TIRF microscope with encoded XY stage | Nikon, Japan | Nikon Ti-E | |
| EM-CCD | Andor Technologies, Ireland | IXON DU-897E | |
| Laser excitation source | Vortran, USA | Stradus 488-50 | |
| Optical lysis laser source | Continuum, USA | Surelite SLI-10 | |
| Microscope filter cube for TIRF | Chroma, USA | z488bp | |
| Microscope filter cube for Optical Lysis | Laser 2000, UK | LPD01-532R-25 | |
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Software | |||
| Fiji | Open Source | Image analysis software | |
| Matlab | Mathworks | version 7.14 or higher | Image analysis software |
Riferimenti
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