PMCA til påvisning af prioner med høj prøvekapacitet ved hjælp af UIP400MTP sonikatoren
UIP400MTP sonikatoren til multibrøndsplader tilbyder en effektiv løsning til prøveforberedelse med høj prøvekapacitet ved cyklisk amplifikation af proteinfejlfoldning (PMCA). Ved at levere en ensartet energifordeling på tværs af flere brønde og opretholde præcise sonikeringsparametre muliggør dette system samtidig behandling af talrige prøver med enestående reproducerbarhed. Disse egenskaber er afgørende for at optimere PMCA til påvisning af prioner i lave koncentrationer i udfordrende biologiske prøver, såsom spyt, hvor analysehæmmere kan sløre resultaterne.
Prionsygdomme, såsom chronic wasting disease (CWD) hos hjortedyr og Creutzfeldt-Jakobs sygdom (CJD) hos mennesker, er neurodegenerative sygdomme forårsaget af fejlfoldede prionproteiner (PrPSc). Ved disse sygdomme forekommer der ofte lave niveauer af infektiøse prioner i kropsvæsker, såsom spyt, blod og urin, hvilket vanskeliggør diagnosticering og forskning. Horisontal overførsel af CWD gennem prioner, der udskilles til miljømatricer, har særlig betydelige konsekvenser for vildtforvaltning og økologisk sundhed. Tilsvarende er pålidelig amplifikation af fejlfoldede prionproteiner fra humane prøver ved sygdomme som Creutzfeldt-Jakobs sygdom afgørende for at videreudvikle diagnostikken og forstå sygdomsudviklingen.
Højeffektiv amplifikation af proteinfejlfoldning med UIP400MTP sonikatoren med høj prøvekapacitet
Anvendelse af en modificeret PMCA-protokol gør det muligt at omgå almindelige analysehæmmere (f.eks. muciner i spyt) og opnå høj følsomhed ved påvisning af prioner, som ellers ikke ville kunne påvises, eller hvis påvisning ville give tvetydige resultater med teknikker såsom realtidskonversion induceret ved rystning (RT-QuIC). Disse fremskridt forbedrer påvisningen af prioner ved forskellige sygdomme og gør PMCA til et uundværligt værktøj inden for prionforskning og diagnostik. UIP400MTP sonikatoren til multibrøndsplader muliggør PMCA med høj prøvekapacitet ved at sonikere talrige prøver i mikroplader (f.eks. plader med 6, 24 eller 96 brønde) eller hætteglas i et rørstativ.
Protokol for cyklisk amplifikation af proteinfejlfoldning (PMCA) med høj prøvekapacitet
Følgende protokol muliggør effektiv behandling af et stort antal prøver under nøjagtig de samme betingelser for at opnå robuste forskningsresultater.
Prøveforberedelse
Udgangsmateriale:
Forbered prøverne ved at:
- Resuspendere sarkosyl-ekstraktionspellets i PMCA-substrat.
- Direkte tilsætte prionkim til hjernehomogenater eller blodprøver.
Substrat:
- Brug et 10% (wt/vol) hjernehomogenat fremstillet ud fra transgene mus, der overudtrykker PrPC (f.eks. Tg-mus).
- Homogenisér hjernevævet i:
– 1× PBS.
– 150 mM NaCl.
– 1% Triton X-100. - Opbevar substratet ved -80ºC indtil brug.
Prøveopsætning i mikroplade eller rør:
Rør:
- Tilsæt 90 μL hjernehomogenatsubstrat, og pod med 10 μL prøve (f.eks. blod, hjernehomogenat eller sarkosyl-pellet).
- Placér 3 teflonperler (1,59-mm eller 2,38-mm diameter) i hvert 0,2 mL rør.
- Montér rørene i et stativ, der er kompatibelt med ultralydsapparatet UIP400MTP.
Mikroplade med 6 brønde:
- Tilsæt 5 mL hjernehomogenatsubstrat, og pod med 500 μL prøve pr. brønd.
- Tilsæt 3 teflonperler til hver brønd.
PMCA-procedure
Placering:
Placér rørstativet eller mikrotiterpladen med 6 brønde i ultralydsapparatet UIP400MTP i overensstemmelse med producentens anvisninger.
Cyklusprogram:
Udfør 144 PMCA-cyklusser som følger:
- Inkubation: 29 minutter og 30 sekunder ved 37°C.
- Sonikering: 30 sekunder ved 60% amplitude.
- Overvåg temperaturen: Brug den monterbare temperatursensor til at overvåge prøvetemperaturen, og programmér UIP400MTP til en maks. temperatur på 48–50°C.
Efterfølgende runder:
Efter at have gennemført den første runde med 144 cyklusser overføres en alikvot af det amplificerede materiale:
- Fortynd 10 gange i frisk hjernehomogenatsubstrat fra transgene mus.
- Udfør 96 PMCA-cyklusser i efterfølgende runder under bibeholdelse af de samme sonikeringsparametre.
- Fortsæt i det ønskede antal runder (typisk op til 5).
Påvisning af PrPSc
- Fordøjelse med proteinase K:
– Behandl prøver med proteinase K (50 μg/mL) ved 37°C i 1 time.
– Afslut fordøjelsen ved at tilsætte SDS-prøvebuffer og koge i 10 minutter. - Western blot-analyse:
– Analysér fordøjede prøver ved hjælp af:
– 6H4- eller PRC1-anti-PrP-antistoffer.
– Udfør SDS-PAGE, og overfør til PVDF-membraner til påvisning.
Behandl flere prøver for at opnå mere robuste resultater
UIP400MTP sonikatoren til multibrøndsplader forbedrer effektiviteten og skalerbarheden af cyklisk amplifikation af proteinfejlfoldning (PMCA) betydeligt og afhjælper dermed procedurens traditionelt tidskrævende karakter. Ved at muliggøre samtidig behandling af op til 96 prøver i en plade med 96 brønde strømliner systemet PMCA-arbejdsgange og opretholder samtidig præcise og ensartede sonikeringsbetingelser i alle brønde. Denne høje prøvekapacitet minimerer manuel håndtering, reducerer arbejdskrævende trin og sikrer reproducerbarhed, hvilket gør systemet til et uundværligt værktøj inden for prionforskning. Uanset om man undersøger chronic wasting disease eller Creutzfeldt-Jakobs sygdom, muliggør UIP400MTP studier i stor skala med større effektivitet, så forskere kan opfylde kravene til moderne diagnostiske og videnskabelige anvendelser.
Litteratur / Referencer
- FactSheet UIP400MTP Multi-well Plate Sonicator – Non-Contact Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- Lauren E. Cruchley-Fuge, Martin R. Jones, Ossama Edbali, Gavin R. Lloyd, Ralf J. M. Weber, Andrew D. Southam, Mark R. Viant (2024): Automated extraction of adherent cell lines from 24-well and 96-well plates for multi-omics analysis using the Hielscher UIP400MTP sonicator and Beckman Coulter i7 liquid handling workstation. Metabomeeting 2024, University of Liverpool, 26-28th November 2024.
- De Oliveira A, Cataneli Pereira V, Pinheiro L, Moraes Riboli DF, Benini Martins K, Ribeiro de Souza da Cunha MDL (2016): Antimicrobial Resistance Profile of Planktonic and Biofilm Cells of Staphylococcus aureus and Coagulase-Negative Staphylococci. International Journal of Molecular Sciences 17(9):1423; 2016.
- Martins KB, Ferreira AM, Pereira VC, Pinheiro L, Oliveira A, Cunha MLRS (2019): In vitro Effects of Antimicrobial Agents on Planktonic and Biofilm Forms of Staphylococcus saprophyticus Isolated From Patients With Urinary Tract Infections. Frontiers in Microbiology 2019.
- Dreyer J., Ricci G., van den Berg J., Bhardwaj V., Funk J., Armstrong C., van Batenburg V., Sine C., VanInsberghe M.A., Marsman R., Mandemaker I.K., di Sanzo S., Costantini J., Manzo S.G., Biran A., Burny C., Völker-Albert M., Groth A., Spencer S.L., van Oudenaarden A., Mattiroli F. (2024): Acute multi-level response to defective de novo chromatin assembly in S-phase. Molecular Cell 2024.
- Mochizuki, Chika; Taketomi, Yoshitaka; Irie, Atsushi; Kano, Kuniyuki; Nagasaki, Yuki; Miki, Yoshimi; Ono, Takashi; Nishito, Yasumasa; Nakajima, Takahiro; Tomabechi, Yuri; Hanada, Kazuharu; Shirouzu, Mikako; Watanabe, Takashi; Hata, Kousuke; Izumi, Yoshihiro; Bamba, Takeshi; Chun, Jerold; Kudo, Kai; Kotani, Ai; Murakami, Makoto (2024): Secreted phospholipase PLA2G12A-driven lysophospholipid signaling via lipolytic modification of extracellular vesicles facilitates pathogenic Th17 differentiation. BioRxiv 2024.
- Cosenza-Contreras M, Seredynska A, Vogele D, Pinter N, Brombacher E, Cueto RF, Dinh TJ, Bernhard P, Rogg M, Liu J, Willems P, Stael S, Huesgen PF, Kuehn EW, Kreutz C, Schell C, Schilling O. (2024): TermineR: Extracting information on endogenous proteolytic processing from shotgun proteomics data. Proteomics. 2024.
Mikropladesonikator UIP400MTP til PMCA med høj prøvekapacitet
Ofte stillede spørgsmål
Hvad er prioner?
Prioner er fejlfoldede proteiner, der kan fremkalde unormal foldning af normale cellulære proteiner, især i hjernen. I modsætning til bakterier og virus indeholder prioner ingen nukleinsyrer og formerer sig gennem en mekanisme, hvor de selv fungerer som skabelon. Dette fører til fremadskridende neurodegenerative sygdomme såsom Creutzfeldt-Jakobs sygdom, bovin spongiform encefalopati (kogalskab) og scrapie hos får. Deres modstandsdygtighed over for almindelige steriliseringsprocesser understreger deres særlige patogenicitet og medfører betydelige udfordringer inden for medicin og forskning.
Hvad er PMCA-teknikken?
Cyklisk amplifikation af proteinfejlfoldning (PMCA) er en laboratorieteknik, der anvendes til at amplificere fejlfoldede prionproteiner (PrP^Sc) in vitro. Den efterligner omdannelsen af normalt cellulært prionprotein (PrP^C) til dets fejlfoldede infektiøse form (PrP^Sc), som er et kendetegn ved prionsygdomme. Processen omfatter cyklusser med inkubation og sonikering for at fremskynde aggregeringen af PrP^Sc, hvilket gør den til et effektivt værktøj til påvisning af lave niveauer af prioner.
Hvilken proteinfejlfoldning forårsager Creutzfeldt-Jakobs sygdom?
Creutzfeldt-Jakobs sygdom (CJD) skyldes fejlfoldning af prionproteinet (PrP). Den normale isoform (PrPC) antager en unormal konformation med et højt indhold af β-foldeblade (PrPSc), som bliver infektiøs og danner amyloidaggregater i hjernen, hvilket fører til neurodegeneration.
Hvad er cyklisk amplifikation af proteinfejlfoldning af infektiøse prioner?
Cyklisk amplifikation af proteinfejlfoldning (PMCA) er en metode til at amplificere prioners infektiøse form (PrPSc) ved gentagne gange at inkubere normalt PrPC med små mængder PrPSc. Under hver cyklus katalyserer PrPSc fejlfoldningen af PrPC, og sonikering fragmenterer aggregaterne, så der dannes flere kimdannelsessteder. Dette efterligner prioners replikation in vivo og muliggør følsom påvisning af prioner i biologiske prøver.
Hvad får PrP til at fejlfoldes?
Fejlfoldning af PrP til den patogene PrPSc -form kan udløses af:
- Spontan fejlfoldning ved sporadiske prionsygdomme.
- Genetiske mutationer i PRNP-genet (f.eks. familiære prionsygdomme).
- Eksponering for infektiøst PrPSc via kontaminerede fødevarer, medicinske procedurer eller andre eksponeringsveje.
- Miljømæssige eller strukturelle faktorer såsom pH, metalioner eller kofaktorer, der destabiliserer PrPC.
Hvad er RT-QuIC-testen?
Realtidskonversion induceret ved rystning (RT-QuIC) er en meget følsom diagnostisk analyse for prionsygdomme. Den påviser PrPSc ved at amplificere dets evne til at omdanne rekombinant PrPC til fejlfoldede aggregater. Testen anvender fluorescensbaseret påvisning af dannelsen af amyloidfibriller, hvilket gør den nyttig til diagnosticering af sygdomme såsom CJD i cerebrospinalvæske (CSF) eller andre væv.
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer fra laboratoriestørrelse til industriel størrelse.
