PMCA til detektion af prioner med høj kapacitet ved hjælp af UIP400MTP Sonicator
Den UIP400MTP multi-brønds plade soniker tilbyder en kraftfuld løsning til prøveforberedelse med høj kapacitet i protein misfolding cyklisk amplifikation (PMCA). Ved at levere ensartet energifordeling på tværs af flere brønde og opretholde præcise sonikeringsparametre muliggør dette system samtidig behandling af adskillige prøver med enestående reproducerbarhed. Disse muligheder er afgørende for at optimere PMCA til at detektere prioner ved lave koncentrationer i udfordrende biologiske prøver, såsom spyt, hvor analysehæmmere kan skjule resultaterne.
Prionsygdomme, såsom chronic wasting disease (CWD) hos hjortedyr og Creutzfeldt-Jakobs sygdom (CJD) hos mennesker, er neurodegenerative lidelser forårsaget af fejlfoldede prionproteiner (PrPSc). Disse sygdomme involverer ofte lave niveauer af infektiøse prioner i kropsvæsker, såsom spyt, blod og urin, hvilket komplicerer diagnose og forskning. Horisontal overførsel af CWD gennem prioner, der udgydes i miljømatricer, har særligt betydelige konsekvenser for forvaltning af vilde dyr og økologisk sundhed. På samme måde er pålidelig amplifikation af fejlfoldede prionproteiner fra humane prøver i sygdomme som Creutzfeldt-Jakobs sygdom afgørende for at fremme diagnostik og forstå sygdomsprogression.
Højeffektiv proteinfejlfoldningsforstærkning med UIP400MTP High-Throughput Sonicator
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, der ellers ville være udetekterbare eller tvetydige ved hjælp af teknikker såsom realtids-quaking-induceret konvertering (RT-QuIC). Disse fremskridt forbedrer priondetektion for forskellige sygdomme, hvilket gør PMCA til et uundværligt værktøj til prionforskning og diagnostik. Multi-brønds plade sonikeren UIP400MTP muliggør PMCA med høj kapacitet sonikering af adskillige prøver i mikroplader (f.eks. 6-, 24- eller 96-brønds plader) eller hætteglas i et rørstativ.
Protokol for højkapacitetsproteinmisfoldning cyklisk amplifikation (PMCA)
Følgende protokol muliggør effektiv behandling af et højt prøveantal under nøjagtig de samme betingelser for robuste forskningsresultater.
Forberedelse af prøve
Startmateriale:
Forbered prøver ved at:
- Genopholdelse af sarkosylekstraktionspiller i PMCA-substrat.
- Direkte spiking af hjernehomogenater eller blodprøver med prionfrø.
Substrat:
- Brug et 10% (vægt/vol) hjernehomogenat fremstillet af transgene mus, der overudtrykker PrPC (f.eks. Tg-mus).
- Homogeniser hjernevævet i:
– 1× PBS.
– 150 mM NaCl.
– 1% Triton X-100. - Opbevar underlaget ved -80ºC indtil brug.
Prøveopsætning i mikroplade eller rør:
Rør:
- Tilsæt 90 μL hjernehomogenatsubstrat og frø med 10 μL prøve (f.eks. blod, hjernehomogenat eller sarkosylpellet).
- Placer 3 teflonperler (1,59 mm eller 2,38 mm diameter) i hvert 0,2 ml rør.
- Monter rørene i et stativ, der er kompatibelt med UIP400MTP sonicator.
6-brønds mikroplade:
- Tilsæt 5 ml hjernehomogenatsubstrat og frø med 500 μL prøve pr. brønd.
- Tilsæt 3 teflonperler til hver brønd.
PMCA-procedure
Placering:
Placer rørstativet eller 6-brønds mikropladen i UIP400MTP sonicator i henhold til producentens anvisninger.
Cykelprogram:
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 stikbare temperatursensor til at overvåge sample temperatur og programmer UIP400MTP til en maks. temperatur på 48–50°C.
Efterfølgende runder:
Efter at have afsluttet den første runde af 144 cyklusser, overføres en alikvot af det forstærkede materiale:
- Fortynd 10 gange til frisk transgen musehjernehomogenat substrat.
- Udfør 96 PMCA-cyklusser for efterfølgende runder og opretholder de samme sonikeringsparametre.
- Fortsæt i det ønskede antal omgange (typisk op til 5).
Påvisning af PrPSc
- Proteinase K fordøjelse:
– Behandl prøver med proteinase K (50 μg/ml) ved 37 °C i 1 time.
– Afslut fordøjelsen ved at tilsætte SDS-sample buffer og koge i 10 minutter. - Western Blot-analyse:
– Analyser fordøjede prøver ved hjælp af:
– 6H4 eller PRC1 anti-PrP antistoffer.
– Udfør SDS-PAGE og overfør til PVDF-membraner til detektion.
Behandl flere prøver for mere robuste resultater
Den UIP400MTP multi-brønds pladesoniker forbedrer effektiviteten og skalerbarheden af protein misfolding cyklisk amplifikation (PMCA), hvilket adresserer procedurens traditionelt tidskrævende karakter. Ved at tillade samtidig behandling af op til 96 prøver i en 96-brønds plade strømliner systemet PMCA-arbejdsgange, samtidig med at der opretholdes præcise og ensartede sonikeringsbetingelser på tværs af alle brønde. Denne kapacitet med høj kapacitet minimerer manuel håndtering, reducerer arbejdskrævende trin og sikrer reproducerbarhed, hvilket gør den til et uundværligt værktøj til prionforskning. Uanset om det drejer sig om chronic wasting disease eller Creutzfeldt-Jakobs sygdom, muliggør UIP400MTP storskalaundersøgelser med større effektivitet, hvilket gør det muligt for forskere at imødekomme kravene til moderne diagnostiske og videnskabelige applikationer.
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.
Mikroplade soniker UIP400MTP til PMCA med høj kapacitet
Ofte stillede spørgsmål
Hvad er Prioner?
Prioner er fejlfoldede proteiner, der er i stand til at inducere unormal foldning af normale, cellulære proteiner, især i hjernen. I modsætning til bakterier eller vira mangler prioner nukleinsyrer og formerer sig gennem en selvskabelonmekanisme, hvilket fører til progressive neurodegenerative sygdomme som Creutzfeldt-Jakobs sygdom, bovin spongiform encephalopati (kogalskab) og scrapie hos får. Deres modstandsdygtighed over for standard steriliseringsprocesser understreger deres unikke patogenicitet og udgør betydelige udfordringer i medicinske og forskningsmæssige miljøer.
Hvad er PMCA-teknikken?
Protein Misfolding Cyclic Amplification (PMCA) er en laboratorieteknik, der bruges til at amplificere fejlfoldede prionproteiner (PrP^Sc) in vitro. Det efterligner omdannelsen af normalt cellulært prionprotein (PrP^C) til dets fejlfoldede infektiøse form (PrP^Sc), et kendetegn for prionsygdomme. Processen involverer cyklusser med inkubation og sonikering for at fremskynde aggregeringen af PrP^Sc, hvilket gør det til et kraftfuldt 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 (PrP)C) antager en unormal, β-arkrig kropsbygning (PrPSc), der bliver smitsom og danner amyloidaggregater i hjernen, hvilket fører til neurodegeneration.
Hvad er proteinfejlfoldning cyklisk amplifikation af infektiøse prioner?
Protein Misfolding Cyclic Amplification (PMCA) er en metode til at amplificere den infektiøse form af prioner (PrP)Sc) ved gentagne gange at inkubere normal PrPC med små mængder PrPSc. I løbet af hver cyklus vil PrPSc katalyserer fejlfoldningen af PrPC, og sonikeringsfragmenter aggregater, hvilket skaber flere såsteder. Dette efterligner prionreplikation in vivo og giver mulighed for følsom priondetektion i biologiske prøver.
Hvad får PrP til at folde forkert?
PrP fejlfoldes ind i den patogene PrPSc formular kan udløses af:
- Spontan fejlfoldning ved sporadiske prionsygdomme.
- Genetiske mutationer i PRNP-genet (f.eks. familiære prionsygdomme).
- Eksponering for infektiøs PrPSc via forurenet mad, medicinske procedurer eller andre midler.
- Miljømæssige eller strukturelle faktorer som pH, metalioner eller co-faktorer, der destabiliserer PrPC.
Hvad er RT-QuIC-testen?
Real-Time Quaking-Induced Conversion (RT-QuIC) er et meget følsomt diagnostisk assay for prionsygdomme. Den registrerer PrPSc ved at forstærke dens evne til at konvertere rekombinant PrPC til fejlfoldede aggregater. Testen bruger fluorescensbaseret påvisning af dannelse af amyloidfibriller, hvilket gør den nyttig til diagnosticering af sygdomme som CJD i cerebrospinalvæske (CSF) eller andet væv.
Hielscher Ultrasonics fremstiller højtydende ultralydshomogenisatorer fra Lab til industriel størrelse.

