Name: 磁気変調バイオセンシングシステムを用いた生物学的アッセイの迅速な均質な検出 (動画) | JoVE Journal
Uploaded: 2010-06-13T17:00:00.000+00:00
Duration: 6 min 58 s
Description: 学ぶ磁気変調バイオセンシングシステムを用いたIL-8の迅速均質検出法。抗体被覆磁性ビーズと蛍光標識を利用し、洗浄工程なしで低濃度の生物分子を高感度に検出する革新的アッセイ技術です。

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

本研究の一部はIshayaホロヴィッツ基金によってサポートされていました。

IL - 8アッセイ： <ol><li>反応混合物は、それぞれの濃度でアッセイバッファー100μlの最終容量に次の4つのコンポーネントが含まれています。 100ビーズ/μlの最終濃度が、1nano-gram/μl最終濃度ビオチン化IL - 8抗体を2μl、20nano-gram/μl最終濃度でストレプトアビジン蛍光タンパク質を1μl、で捕捉抗体と磁気ビーズを10μlの0.48pico-gram/μlにおけるIL - 8ターゲットのと1μL。コンポーネントは、アッセイバッファーに1つずつ追加され、その後30分間振とうされています。 </li><li>コントロール反応は、IL - 8ターゲットすることなく、同じ方法を用意しています。 </li><li>反応は後でキュベット内の任意の分離または洗浄工程なしで配置され、MMBシステムを使用して検査されます。 </li></ol> MMBシステム： <ol><li> 2つの電磁極の間にその位置でキュベットを置きます。 </li><li>変調電流を操作し、ビーズの凝集や凝縮を可能にするために30秒待って</li><li>ロックインアンプ、オシロスコープを使っての信号を測定します。 </li></ol>代表的な結果： 集約されたビーズの目視検査では、ターゲットとの反応とターゲットすることなく反応の間に明確な違いを示した。ターゲットを持つすべての反応においては、ビーズは団結の方法で、レーザービームで出入りシングル、密な集合体を形成した。しかし、ターゲットのないすべての反応において、ビーズは小さく、集約し、それらの動きは（図1を参照）団結以下であった。 <img src="/files/ftp_upload/1935/1935fig1.jpg" alt="図1" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図1"> 図1：ターゲットのIL - 8を使用してターゲットのIL - 8（B）のないサンドイッチ"免疫測定法の目視検査（）。 ポール変調クロック（黄色）とPMTの出力信号（マゼンタ）0.48ピコグラムのIL - 8ターゲットを検出しながら、図1（a）に示されている。各極の変調周波数は2 Hzになります。しかし、それは理論的に予想されたように、ビーズは、レーザービームを通過するとき、光電子増倍管は蛍光灯を検出し、PMT出力電圧のピークがある。従って、復調周波数は4 Hzになります。 PMT信号と倍増変調クロックが（4 Hzで）アンプでロックに供給されると、敏感な位相検出器は高電圧に同期して結果を検出し（図2を参照）。 <img src="/files/ftp_upload/1935/1935fig2.jpg" alt="図2" data-altupdatedat="1787634011000" data-alt="図2"> 図2：（a）は変調クロック（黄色）とPMT信号（マゼンタ）検出0.48ピコグラムのIL - 8ターゲット。 （b）二つの異なるスキャンでのアンプの電圧になったロック。 アンプのロックは、コントロールサンプルがテストされた任意の信号が検出されませんでした。この事実は、一緒に凝集における視覚的な違いとMMBシステムが明らかにIL - 8ターゲットの存在を識別することができることを示唆している。

<ol><li>Danielli, A., Arie, A., Porat, N., Ehrlich, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Detection+of+fluorescent-labeled+probes+at+sub-picomolar+concentrations+by+magnetic+modulation%5BTitle%5D)+AND+%22Optics+Express%22%5BJournal%5D)">Detection of fluorescent-labeled probes at sub-picomolar concentrations by magnetic modulation.</a> Optics Express. 16, 19253-19259 (2008).</li>
<li>Danielli, A., Porat, N., Arie, A., Ehrlich, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Rapid+homogenous+detection+of+the+Ibaraki+virus+NS3+cDNA+at+pico-molar+concentrations+by+magnetic+modulation%5BTitle%5D)+AND+%22Biosensors+and+Bioelectronics%22%5BJournal%5D)">Rapid homogenous detection of the Ibaraki virus NS3 cDNA at pico-molar concentrations by magnetic modulation.</a> Biosensors and Bioelectronics. 25, 858-863 (2009).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Bio-Rad+%22Human+angiogenesis+assay+panel%22%22">Bio-Rad "Human angiogenesis assay panel"</a>. , Bio-Plex Pro. Forthcoming.</li>
<li>Instruction Manual. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Bio-Plex+Precision+Pro+Cytokine+Assay%22">Bio-Plex Precision Pro Cytokine Assay</a>. , Bio-Rad Laboratories. Hercules, CA. Forthcoming.</li>
</ol>

要約すると、我々は、MMBのシステムが低濃度（0.5ピコ- gramのは[3,4]バイオプレックスプレシジョンプロサイトカインアッセイの検出限界である）でIL - 8ターゲットの存在を検出するために使用できることを示した。システムの能力は、IL - 8に限定されず、他のタンパク質を検出するために使用することができます。 MMBシステムの利点は、急速に、任意の分離または洗浄工程なしでターゲットを検出する機能です。したがって、検出プロセスを容易にし、システムがフィールドアプリケーションで使用することができます。

<table><tbody><tr><td>Bio-Plex Pro ヒトサイトカイン IL-8 セット</td><td>Bio-Rad</td><td>171-B5008M</td><td></td></tr><tr><td>リコンビナントヒト IL-8 ターゲット</td><td>Thermo Fisher Scientific, Inc.</td><td>R202625</td><td></td></tr><tr><td>ビオチン化モノクローナルマウス抗ヒト IL-8 抗体 G265-8</td><td>BD Biosciences</td><td>554718</td><td></td></tr><tr><td>ストレプトアビジン結合蛍光タンパク質</td><td>Bio-Rad</td><td>Streptavidin PE</td><td></td></tr></tbody></table>

磁気変調バイオセンシングシステムを用いた生物学的アッセイの迅速な均質な検出

Rapid Homogeneous Detection of Biological Assays Using Magnetic Modulation Biosensing System

磁気変調バイオセンシングシステム（MMB）[1,2]は、急速かつ均一にいかなる洗浄または分離工程を行うことなく、低濃度で生物学的標的を検出する。 IL - 8ターゲットが存在していたときに、&quot;sandwich&#39;ベースのアッセイは、IL - 8ターゲットとビオチン化IL - 8抗体を介して結合蛍光タンパク質をストレプトアビジンに、IL - 8のキャプチャー抗体と磁気ビーズを装着。磁気ビーズは、2つの電磁極を介して交流磁場勾配を印加することにより振動運動に操縦されています。直交するレーザビームの内と外蛍光磁性ビーズに結合されているタンパク質、検出領域に凝縮され、その動きは、同期検波を使用して復調される周期的な蛍光シグナルを生成します。磁気変調バイオセンシングシステムは、以前は次の相補的DNA（cDNA）[2]非構造茨城ウイルスタンパク質3（NS3）のコード配列を検出するために使用されていました。粒子の外部操作や結露のためにこの作品で実証されている技術は、他のアプリケーション、磁気的に結合された薬物の例：配送のために使用することができます<em&gt;生体内</em&gt;またはコントラストを向上<em&gt;生体内</em&gt;画像処理アプリケーション。

磁気変調バイオセンシングシステムを迅速に、敏感にそして単純にそのようなDNA分子やタンパク質などの生物学的アッセイを、検出するために利用されている。

磁気変調バイオセンシング（MMB）システム[1,2]は、洗浄操作などを必要とせず、低濃度の生物学的標的を迅速かつ均一に検出しました。

磁気変調バイオセンシング（Magnetic modulation BIOSENSING）またはMMBは、生物学的分子を検出するための新しい手法です。ここでは、抗IL-8抗体でコーティングされた磁気ビーズと蛍光標識ストレプトアビジンを含む反応混合物に、インターロイキン8（IL-8とも呼ばれる）を添加した際にIL-8を検出する原理証明アッセイを示します。これにより、蛍光分子を磁気ビーズに効果的に結合させる分子サンドイッチが形成されます。反応液をキュベットに入れ、交互磁場に置きます。2つの電磁極を通じて勾配をかけることで、ビーズを振動運動させます。蛍光タンパク質が結合したビーズが直交レーザービームに出入りする周期的な運動により蛍光信号が発生し、これをPMTで収集して復調します。ロックインアンプを使用し、PMTの代わりにCCDカメラを用いることで、ビーズの動きを可視化できます。磁気ビーズがIL-8を介して蛍光タンパク質に結合しているサンプルでは、同期した動きが観察されます。こんにちは、テルアビブ大学物理電子学部の非線形光学・レーザー研究室のAdiaです。シカゴ大学生物科学部のNoGoです。そして、テルアビブ大学の細胞研究・免疫学部から来たMarcelo Erlichです。本日は、磁気変調バイオセンシングシステムを用いたバイオアッセイの迅速かつ均一な検出法をご紹介します。当研究室では、この手順を用いて低濃度の特定のタンパク質およびDNA配列の検出を行っています。それでは始めていきましょう。標的サンプルおよび非標的コントロールサンプルを含む、各反応用のチューブを準備し、ラベルを貼付することから本手順を開始します。各チューブに、Bio-Plex Precision Proサイトカインアッセイの以下のコンポーネントを順に加えます：カップリング磁気ビーズ、検出用IL-8抗体、ストレプトアビジンPE、およびIL-8標的。アッセイバッファーで液量を100 µLまで調整し、コンパクトオービタルシェーカーで30分間振盪します。試料を室温で30分間振盪させた後、そのまま分析用キュベットに移します。MMBシステムのクリアキュベットを、レンズクリーニングティッシュと70% ethanolを用いて清掃します。分析に使用する装置は、励起光源として488 nanometerの波長倍増レーザーを使用し、562 nanometerのダイクロイックビームスプリッターを用いて顕微鏡対物レンズに導く構成となっています。顕微鏡の対物レンズにより、レーザーを幅 400 µm の BO silicate ガラス管内の 27 µm のビームウエストに集光させます。放出光は、2枚のバンドパスフィルターを用いて連続的に分光フィルタリングされ、光電子増倍管（PMT）で検出され、ロックインアンプを用いてデモジュレーションされます。自作の電流モジュレーターを使用して、各電磁石に矩形波を順次供給します。ビーズは1サイクルにつき2回レーザービームに出入りするため、振幅は1.4 amps、周波数は1〜6 hertzにする必要があります。ロックインアンプの復調周波数は2〜12 hertzです。488 nanometerレーザーのキーをオンにし、電源を入れることでシステムを起動します。次に、レーザー出力を最小の約4〜6 milliwattsに設定します。オシロスコープの電源を入れ、続いてPMTの電源を入れます。次に、サンプルキュベットを2つの電磁極の間に設置します。veteの回転ステージを使用して、レーザービームがveteを通過し、veteの壁に当たらないように調整します。veteのXYおよびZ translation stageを使用して、対物レンズおよび電磁極に対する位置を変更します。蛍光光の検出器への結合を最適化するために、veteは極ラインのわずかに後方に配置する必要があります。次に、オシロスコープをタイムトレース測定に設定します。PMTゲインコントロールを0.5 Vに設定してください。続いて、電流変調器の電源を入れ、周波数を3 Hzに設定します。ビーズの凝集と凝縮させるため、30秒間待機します。磁気ビーズが振動し始め、チューブの前方へ移動します。レーザー光が振動するビーズに当たると、ビーズから反射したレーザー光の点滅が確認できるはずです。電流変調を大きくするとビーズの移動速度が上がり、小さくすると速度が低下することを確認してください。チューブ内におけるビーズの位置は、マイクロメーター制御ステージを用いて調整可能です。極方向へのビーズの移動は、PMTの代わりに配置したCCDカメラを用いて可視化することができます。オシロスコープで蛍光結合ビーズからの周期的信号を検出し、オシロスコープの時間波形を記録します。保存されたデータはMATLABを用いて解析できます。IL8を含む反応混合液と含まない反応混合液をMMBでアッセイしました。ターゲットが存在するすべての反応において、ビーズは単一の高密度凝集体を形成し、レーザービームの中を同期して出入りしました。しかし、標的がない場合、ビーズの凝集は少なく、その運動の連動性も低くなりました。ここで、黄色で示されたポール変調クロックとマゼンタで示されたPMT出力信号は、各ポールの変調周波数が2 Hzであることを示しています。したがって、復調周波数は理論的な期待通り4 Hzとなります。ビーズがレーザービームを通過すると、PMTが蛍光を検出し、PMT信号と二重変調クロックがロックインアンプに送られることで、PMT出力電圧にピークが生じます。高感度な位相検出器が同期を行い、結果が高電圧として出力されます。2色の表示は、同一の標的濃度における2回の異なるスキャンを示しています。黒線は各信号の平均を表しています。コントロールサンプルをテストした際、ロックインアンプは信号を検出しませんでした。このケースにおいて、ロックインアンプは同期信号を出力しませんでした。この事実と凝集状態の視覚的な違いは、MMBシステムおよびPMT出力信号のタイムトレース測定の差によって、IL-8標的の存在を明確に特定できることを示唆しています。以上で、磁気変調を用いて生物学的分子を迅速かつ均一に検出する方法を、IL-8を例として説明しました。この手順を行う際は、レーザー安全手順に従うことが重要です。以上となります。ご視聴ありがとうございました。実験の成功をお祈りいたします。

rapid-homogeneous-detection-biological-assays-using-magnetic

Research

JoVE Journal

Biology

生物学

我々は、迅速な菌の検出および同定のための電気化学センサの測定方法を説明する。アッセイは、リボソームRNA（rRNAの）種特異的配列のためのDNAオリゴヌクレオチド捕捉プローブで官能化されたセンサアレイを含む。捕捉プローブと西洋ワサビペルオキシダーゼ連動DNAオリゴヌクレオチドの検出プローブでターゲットのrRNAのサンドイッチハイブリダイゼーションは、測定電流測定電流を生成する。...

電気化学センサを用いた細菌検出＆識別

このビデオは、磁性ナノ粒子ベースの免疫測定法のためのマイクロ流体システムを示しています。検出システムは、チャネル内に磁気トラップを組み込んだマイクロ流体デバイスを利用しています。一次抗体およびペルオキシダーゼ標識二次抗体に結合した抗原被覆磁性ナノ粒子からなる、あらかじめ形成された免疫複合体をチャネルに導入します。免疫複合体は、外部磁場を印加すると多孔質磁気トラップに捕捉されます。ペルオキシダーゼによる触媒作用により蛍光を発する蛍光性基質を用いて、捕捉された免疫複合体を顕微鏡で検出します。...

マイクロ流体デバイスを用いた磁性ナノ粒子を用いたイムノアッセイ

このビデオは、異なるセットに染色されたカルボキシル化磁性ポリスチレン微小球を使用した多重化された定量的細菌検出を示しています。この手順には、ビーズ-バクテリア複合体の形成、磁気分離、およびフローベースの分析が含まれ、同じ反応ウェル内の複数のバクテリアの正確かつ同時定量が可能になります。...

色素標識磁性ミクロスフェアを用いたマルチプレックス定量的細菌検出

平面試料中の磁性粒子を撮像するためのスキャナは、磁気検出技術を混合平坦な周波数を使用して開発されました。粒子の非線形nonhysteretic磁化からの磁気相互変調積応答は、2周波励磁に記録されています。薄い生体サンプルの2次元画像を撮影するために使用することができます。...

平面サンプル中の磁性粒子を撮像する磁気検出スキャナ周波数混合

私たちは、スマートフォン互換デバイスと組み込みイメージングと処理を備えたデバイスの両方で、自動イメージングと分析を組み合わせた磁気浮上技術を紹介します。これは、鎌状赤血球症の診断と白血球と赤血球の分離という2つの生物医学的応用が実証された細胞の密度分布を測定するために適用されます。...

病の診断のためのポータブルイメージングおよび分析と相まって磁気浮上

このプロトコルでは、操作が簡単です、1...

キャピラリー配列で複数の核酸の視覚的検出

静電容量センサーとの組み合わせでの刷り込みが分子を使用して複雑なソリューションで検出および低分子の定量化のプロトコルを紹介します。...

分子インプリントを用いたバイオ マーカーの超高感度検出による静電容量センサー

エレクトロウェッティングベースのデジタルマイクロ流体は、マイクロリットル体積液滴の見かけの接触角の電圧駆動変化を利用して、その操作を容易にする技術です。これを機能化された磁気ビーズと組み合わせることで、酵素結合免疫測定アッセイ(ELISA)を用いた複数の実験ユニット操作を組み合わせて、サンプル調製と病原体の同定を可能にします。...

酵素結合免疫吸着アッセイ用エレクトロウェッティングベースのデジタルマイクロ流体プラットフォーム

この論文では、固定密度の捕捉ビーズの浮上高さの変化を定量化することによって、可溶性または膜結合性の抗原の存在を特異的に検出できる磁気浮上ベースの方法について述べる。...

磁気浮上を用いた細胞密度と抗原特性の定量化

マイクロフルイディクスは、診断テストを開発するための強力なツールです。ただし、高価な機器と材料、および面倒な製造と取り扱い技術がしばしば必要とされます。ここでは、低コストで使いやすい設定での磁気マイクロおよびナノ粒子ベースのイムノアッセイ用のアクリルマイクロ流体デバイスの製造プロトコルについて詳しく説明します。...

磁気ナノ粒子を用いたイムノアッセイのための千鳥制限を有するマイクロ流体アクリルデバイスのコンピュータ数値制御マイクロミリング

学ぶ磁気変調バイオセンシングシステムを用いたIL-8の迅速均質検出法。抗体被覆磁性ビーズと蛍光標識を利用し、洗浄工程なしで低濃度の生物分子を高感度に検出する革新的アッセイ技術です。

磁気変調バイオセンシングシステムを用いた生物学的アッセイの迅速な均質な検出

さらに動画を探す