آمادهسازی فراصوتی نمونههای C. Elegans
C. elegans، نوعی کرم نماتود، جاندار مدل پرکاربردی در زیستشناسی است. آمادهسازی نمونه پیش از آنالیز مستلزم لیز، استخراج پروتئین و لیپید و همچنین قطعهقطعهسازی RNA است که میتوان آنها را با اطمینان از طریق فراصوتدهی انجام داد. دستگاههای تخریب سلولی فراصوتی، تجهیزاتی قابلاعتماد، پیشرفته و با کاربری آسان برای آمادهسازی سریع نمونههای C. elegans هستند.
آمادهسازی فراصوتی نمونههای C. elegans
Caenorhabditis elegans کرمهای گردی هستند که در آزمایشگاههای پژوهشی بهطور گسترده برای بررسی ژنومیک، زیستشناسی تکوینی و بیماریها استفاده میشوند. بسیاری از ژنهای موجود در ژنوم C. elegans در انسان همتاهای عملکردی دارند. ازاینرو، این کرم نماتود مدلی بسیار مفید برای بیماریهای انسانی است. از دیگر مزایای کاربرد گستردهٔ C. elegans میتوان به کشت آسان و کمهزینهٔ آن روی پلیتهای حاوی باکتری (مانند E. coli)، شفافیت، سهولت کار با آن و نیز امکان انجماد و نگهداری طولانیتر کرمها اشاره کرد.
آنالیز پروتئین و لیپید از روشهای معمول آزمایشگاهی است و آمادهسازی فراصوتی نمونه، روشی جاافتاده برای لیز نماتودهای C. elegans در تمام مراحل تکوینی (یعنی جنینها، لاروهای L1–L4 و کرمهای بالغ) است. ازآنجاکه C. elegans بهعنوان سامانهٔ بیان پروتئین برای بیان بیشازحد پروتئینهای هدف نیز استفاده میشود، روشی قابلاعتماد و تکرارپذیر برای لیز و استخراج پروتئین با بازده بالای پروتئین لازم است. سامانههای تخریب سلولی و استخراج فراصوتی بهصورت هموژنایزرهای پروبی و دستگاههای فراصوتی چندنمونهای عرضه میشوند. Hielscher Ultrasonics برای آمادهسازی آسان نمونهها با اندازهها و تعدادهای گوناگون، دستگاه تخریب سلولی فراصوتی ایدئالی متناسب با روش آزمایشگاهی شما ارائه میکند.

- تهیهٔ هموژنات کرمها
- استخراج پروتئین
- استخراج لیپید
- اندازهگیری کمی پروتئین
- ایمونوپرسیپیتاسیون
- وسترن بلات
- استخراج RNA
- سنجشهای آنزیمی
فراصوتدهندهٔ چندنمونهای VialTweeter برای آمادهسازی همزمان 10 لولهٔ آزمایش.
پروتکلهای فراصوتی برای تخریب و لیز C. Elegans
همگنسازی و لیز فراصوتی C. elegans و استخراج پروتئین و لیپید پس از آن را میتوان با روشهای گوناگون و با استفاده از بافرهای مختلف همگنسازی و لیز و موارد دیگر انجام داد. وجه مشترک تمام پروتکلهای لیز این است که نمونهها باید پیوسته روی یخ نگهداری شوند تا از تخریب پروتئین جلوگیری شود. در ادامه، چند پروتکل قابلاعتماد و سریع لیز و استخراج فراصوتی برای تهیهٔ نمونههای باکیفیت C. elegans حاوی پروتئین یا لیپید ارائه میکنیم.
مزایای لیز فراصوتی C. elegans
- قابلاعتماد
- تکرارپذیر
- با کنترل دقیق دما
- کنترل قابلاعتماد فرایند
- روش ملایم
- اجرای آسان
- ایمن
استخراج فراصوتی پروتئین از نمونههای C. elegans
لیز فراصوتی و استخراج پروتئین از کرمهای C. elegans را میتوان با پروتکلهای گوناگون انجام داد. در ادامه، چند پروتکل قابلاعتماد و سریع لیز را برای دستیابی به نتایج تکرارپذیر استخراج پروتئین ارائه میکنیم.
تهیهٔ سریع عصارهٔ سیتوزولی از کرمهای C. elegans با فراصوتدهی
با پروتکل زیر میتوانید لیزاتهای C. elegans را در کمتر از 30 دقیقه تهیه کنید.
جمعآوری C. elegans
کرمهای C. elegans موردنظر را برداشته و به یک لولهٔ 1٫5ml حاوی محلول نمکی بافرشده با فسفات (PBS) منتقل کنید، یا آنها را با 1٫5ml PBS از روی پلیت بشویید و جمعآوری کنید. برای تشکیل رسوب، بهمدت 1min در 2000rpm سانتریفیوژ کنید. نمونهها را همواره روی یخ نگه دارید.
سپس کرمها را دو بار با PBS بشویید.
پس از آن، کرمها را دو بار با این ماده بشویید: ddH2O.
کرمها را در دستکم 500ul بافر همگنسازی (HB) مجدداً معلق کنید. نمونههای کرم اکنون برای لیز فراصوتی آمادهاند.
برای دستیابی به عصارهٔ پروتئینی باکیفیتتر، میتوانید آلودگی باکتریایی را با شستوشوی کرمها، هر بار بهمدت 5min در PBS و آب فوقخالص استریل (ddH2O) کاهش دهید یا از شناورسازی با ساکارز استفاده کنید. نمونههای کرم را پیوسته روی یخ نگه دارید.
پروتکل لیز فراصوتی C. elegans
- دستگاه فراصوتی را از پیش آماده کنید تا هموژنایزر فراصوتی آمادهٔ استفاده باشد (پروب نصب شده و برنامهٔ فراصوتدهی از پیش تنظیم شده باشد).
- برای لیز C. elegans با UP200St یا UP200Ht، فراصوتدهی باید با استفاده از میکروتیپ (برای مثال پروب 2mm مدل S26d2؛ تصویر سمت چپ را ببینید)، با دامنهٔ 40%، بهمدت 1sec و با وقفههای 30sec بین پالسها انجام شود. 5 چرخهٔ فراصوتدهی، هرکدام بهمدت 1 ثانیه با وقفههای 30sec، برای لیز C. elegans ایدئال است. اگر برای نخستین بار لیز را انجام میدهید، میتوانید پس از هر پالس، پیشرفت لیز را در بخشهای کوچکی از نمونه با میکروسکوپ بررسی کنید.
- لیز زمانی با موفقیت کامل میشود که کرمها تخریب شده باشند. فراصوتدهی بیشازحد موجب شکستن هستهها میشود و نشانهٔ آن افزایش گرانروی نمونه یا ایجاد کف است. برای جلوگیری از تخریب نمونه، در صورت نیاز از پالسهای بیشتری استفاده کنید. برای دستیابی به عصارههای پروتئینی باکیفیت، مدت هر چرخهٔ پالس فراصوتی را افزایش ندهید.
- برای شفافسازی لیزات سلولی، کرمهای لیزشده با فراصوت را در 14٬000rpm بهمدت 10min در 4ºC سانتریفیوژ کنید.
- سپس مایع رویی را به لولهای جدید منتقل کرده و برای ایمونوپرسیپیتاسیون یا سایر سنجشها آماده کنید.
اگر دستگاه فراصوتی شما روی پایه نصب شده است، حمام یخ حاوی لولههای نمونه را زیر پروب فراصوتی قرار دهید و پروب فراصوتی را وارد لولهٔ 1٫5ml کنید.
نکته دربارهٔ بافر همگنسازی: بافر همگنسازی را برای پروتکل لیز فراصوتی بالا بهصورت زیر تهیه کنید:
- 15 mM Hepes با pH 7٫6 – مقدار 15 ml از محلول 0٫5 M
- 10 mM KCl – مقدار 2٫5 ml از محلول 2 M
- 1٫5 mM MgCl2 – مقدار 0٫75 ml از محلول 1 M
- 0٫1 mM EDTA – مقدار 100 ul از محلول 0٫5 M
- 0٫5 mM EGTA – مقدار 2٫5 ml از محلول 0٫1 M
- 44 mM ساکارز – مقدار 14٫7 ml از محلول 50 %
- درست پیش از مصرف اضافه کنید: 1mM DTT – مقدار 1000x از 1M
- بهاضافهٔ یک مهارکنندهٔ پروتئاز
لیز C. elegans با ظرفیت پردازش بالا در پلیتهای 96 خانهای با استفاده از سونیکاتور پلیت UIP400MTP
لیز C. elegans (نماتودهای بالغ)
UIP400MTP با دامنهٔ 80%، تعداد 20 چرخه (هر چرخهٔ فراصوتدهی: 30 sec روشن، 30 sec خاموش)
بافر لیز:
- گزینهٔ 1) 4% SDS، 0٫1 M Tris/HCl با pH 8٫0، 1 mM EDTA
- گزینهٔ 2) برای همایمونوپرسیپیتاسیون (co-IP): 10 mM Tris HCl (pH 7٫5)، 150 mM NaCl، 0٫5 mM EDTA، 0٫5 % NP-40 (کوکتل مهارکنندهٔ پروتئیناز Complete)
قطعهقطعهسازی DNA با ظرفیت پردازش بالا
DNA C. elegans (نماتودهای بالغ) با اندازهٔ 200–300bp: سونیکاتور پلیت UIP400MTP – دامنه را روی 80% تنظیم کنید، 30pulses – هرکدام 30sec روشن، 30sec خاموش
سونیکاتور پلیت UIP400MTP برای آمادهسازی نمونه با ظرفیت پردازش بالا، نمونهها را در پلیتهای چندخانهای، میکروتیتر و پلیتهای 96 خانهای بهطور یکنواخت فراصوتدهی میکند
لیز فراصوتی C. elegans برای سنجشهای کمی خالصسازی تمایلی
جنینهای C. elegans (∼2 میلیون در هر تکرار) در سه تکرار زیستی، با تیمار هرمافرودیتهای جوان حامل تخم با محلول سفیدکننده، بهصورت تازه جمعآوری شدند و روی یخ (چرخه: 0٫5 s، دامنه: 40–45%، تعداد 5 پالس در هر نوبت، 5 نوبت، فاصلهٔ بین نوبتها: 30 s؛ با استفاده از پردازشگر فراصوتی UP200S با میکروتیپ S26d2 (Hielscher Ultrasonics GmbH)) در بافر لیز (حجم کل: ∼600 μl؛ 50 mm Tris-HCl، pH 7٫4، 100 mm KCl، 1 mm MgCl2، 1 mm EGTA، 1 mm DTT، 10% گلیسرول، مخلوط مهارکنندههای پروتئاز، 0٫1% Nonidet P-40 Substitute) فراصوتدهی شدند. پس از فراصوتدهی، Nonidet P-40 Substitute تا رسیدن به 1% اضافه شد و لیزاتها با چرخش سروته در 4°C بهمدت 30 min انکوبه شدند؛ سپس در 20٬000 × g بهمدت 20 min در 4°C سانتریفیوژ شدند. لیزات شفافشده، بدون برهمزدن لایهٔ لیپیدی بالایی، با مکش برداشته شد و به دو بخش مساوی تقسیم شد که یکی به مهرههای آگارز anti-GFP و دیگری به مهرههای شاهد بلوکهشده (40–50 μl) اضافه شد. پس از چرخش سروته در 4°C بهمدت 60–90 min، مهرهها یک بار با بافر لیز حاوی 0٫1% Nonidet P-40 Substitute شسته شدند و سپس دو بار با بافر I (25 mm Tris-HCl، pH 7٫4، 300 mm NaCl، 1 mm MgCl2) یا بافر II (1 mm Tris-HCl، pH 7٫4، 150 mm NaCl، 1 mm MgCl2) یا هر دو شسته شدند. برای پولداونهای GFP:MBK-2، دو آزمایش جداگانه با شرایط شستوشوی متفاوت انجام شد. پروتئینها با تکاندادن مداری در 50 μl محلول اورهٔ 6 m/تیواورهٔ 2 M در دمای اتاق واجذب شدند. برای آزمایشهای پولداون MBK-1::GFP، پروتئینها دو بار با تکاندادن در 50μl گوانیدینیوم کلرید 8 m در 90°C واجذب شدند و سپس رسوبدهی با اتانول انجام شد. نمونههای پروتئینی واجذبشده سپس در محلول هضم شدند.
(ر.ک. Chen et al., 2016)
همگنسازی و لیز فراصوتی کرمها
برای فرایند لیز C.elegans و استخراج پروتئین، برای هر نمونه 30٬000 نماتود در مرحلهٔ مربوطه جمعآوری و با S-basal سردشده تا دمای یخ شسته شدند، با سانتریفیوژ در 1500 rpm بهمدت 2 min تغلیظ شدند، برای حذف باکتریهای باقیمانده شش بار با S-basal سردشده تا دمای یخ شسته شدند و سپس تا زمان استفاده روی یخ نگهداری شدند. برای استخراج پروتئین، پس از آخرین شستوشو با S-basal، اجازه داده شد کرمهای بالغ حامل تخم رسوبی فشرده تشکیل دهند. رسوب کرمها سپس در 1 ml بافر استخراج سردشده تا دمای یخ [20 mM پتاسیم فسفات، pH 7٫4، 2mM EDTA، 1% Triton-X-100، مهارکنندههای پروتئاز (Sigma P2714)] مجدداً معلق و بلافاصله پردازش شد.
∼30٬000 کرم بالغ حامل تخم (معادل ∼100 mg وزن تر) در 1 ml بافر استخراج سردشده تا دمای یخ، با استفاده از یک دستگاه فراصوتی پروبی (برای مثال UP50H با میکروتیپ MS2)، روی یخ و با دامنهٔ 40% طی 10 چرخه شامل 3 sec روشن و 30 sec خاموش فراصوتدهی شدند. (ر.ک. Baskharan et al. 2012)
استخراج فراصوتی لیپید از C. elegans
در لیپیدومیک، که شاخهای از متابولومیک است، مجموعهٔ لیپیدهای سامانههای زیستی شناسایی و آنالیز میشود. C. elegans در لیپیدومیک بهطور گسترده برای بررسی برهمکنش لیپیدهای متابولیکی و اثرات آنها بر سلامت و طول عمر استفاده میشود.
لیز و استخراج فراصوتی برای آزادسازی لیپیدهایی مانند اسفنگولیپیدها از جنینها، لاروها و کرمهای بالغ C. elegans به کار میرود. فراصوتدهی برای تهیهٔ هموژنات کرمها و سپس استخراج لیپیدها از نمونه استفاده میشود.
پروتکل استخراج فراصوتی لیپید از C. elegans
رسوب C. elegans را روی یخ ذوب کرده و با 0٫5 ml آب فوقخالص مجدداً معلق کنید. نمونههای C. elegans را در لولههای آزمایش 1٫5mL فراصوتدهی کنید و در تمام مدت نمونهها را روی یخ نگه دارید.
فراصوتدهی را میتوان با یک دستگاه فراصوتی پروبی مانند UP200Ht، واحد آمادهسازی فراصوتی نمونهٔ VialTweeter (فراصوتدهی همزمان 10 نمونه) یا UIP400MTP (برای فراصوتدهی پلیتهای چندخانهای مانند پلیتهای 96 خانهای) انجام داد. برای لیز فراصوتی با UP200Ht از میکروتیپ S26d2 استفاده کنید. حالت چرخهٔ فراصوتی را از پیش در منوی دیجیتال تنظیم کنید. دامنه را روی 10% و حالت چرخهٔ فراصوتدهی را روی 20 چرخهٔ پالسهای 2 sec با وقفهٔ 30 sec بین هر دورهٔ پالس فراصوتی تنظیم کنید.
مایعهای رویی را به لولههای شیشهای با درپوش پیچی منتقل کنید. استخراج Folch را با افزودن 1 ml آب فوقخالص به هر لولهٔ شیشهای و سپس افزودن 6 ml مخلوط کلروفرم/متانول (نسبت = 2:1) به هر لولهٔ شیشهای انجام دهید.
هر لولهٔ شیشهای را 4 بار، هر بار بهمدت 30 sec، ورتکس کنید. برای بهبود بیشتر جداسازی فازها، لولهها را در 1٬258 x g بهمدت 15 min سانتریفیوژ کنید (Eppendorf, 5810 R). بخش آبگریز پایینی را با پیپت پاستور شیشهای به یک لولهٔ شیشهای تمیز منتقل کنید. بخش آبگریز پایینی را زیر جریان نیتروژن در تبخیرکنندهٔ نیتروژنی خشک کنید. رسوب خشکشده را تا زمان استفاده در فریزر -80 °C نگهداری کنید.
تهیهٔ فراصوتی لیزات کرمها
لیزات کرم: کرمهای مرحلهٔ L4 جمعآوری شدند و سه بار با این بافر شسته شدند: بافر M9 (42٫26 mM Na2HPO4، 22٫04 mM KH2PO4، 85٫56 mM NaCl و 0٫87 mM MgSO4) تا تمام باکتریها حذف شوند. پس از حذف حداکثر مقدار ممکن از بافر M9، کرمها در بافر لیز مجدداً معلق شدند: 50 mM HEPES، 50 mM KCl، 1mM EDTA، 1mM EGTA، 5 mM بتاگلیسرول فسفات، 0٫1% (v/v) Triton X-100، 50 mM سدیم فلوراید، 1 mM سدیم ارتووانادات، 5 mM سدیم پیروفسفات، 0٫2 mM فنیلمتانسولفونیلفلوراید و مهارکنندهٔ پروتئاز. کرمها سه بار در نیتروژن مایع منجمد و در 37°C ذوب شدند؛ سپس روی یخ خشک با واحد فراصوتی VialTweeter برای آمادهسازی همزمان 10 لولهٔ نمونه فراصوتدهی شدند. فراصوتدهی با دامنهٔ 50% طی 10 چرخهٔ 2 sec و با وقفهٔ 30 sec بین دورههای فراصوتدهی انجام شد. پس از آن، نمونهها در 12٬000 rpm و در 4°C بهمدت 15 min سانتریفیوژ شدند. مایع رویی جمعآوری و در -70°C نگهداری شد. بخشی از آن برای اندازهگیری کمی پروتئین با سنجش Bradford استفاده شد.
تعیین گلوتاتیون کل، GSH و GSSG: برای اندازهگیری کمی گلوتاتیون، تهیهٔ لیزاتها و اندازهگیری در یک روز انجام شد. لاروهای L4 تغذیهشده با گلوکز و لاروهای شاهد جمعآوری و سه بار با بافر M9 شسته شدند. پس از حذف حداکثر مقدار ممکن از بافر M9، کرمها در متافسفریک اسید سردشده تا دمای یخ (5% w/v) مجدداً معلق شدند؛ سپس در یخ با VialTweeter فراصوتی، با دامنهٔ 50% طی ده چرخهٔ فراصوتدهی 2 sec و با وقفهٔ 30 sec بین هر چرخه فراصوتدهی شدند. پس از آن، در 12٬000 rpm و در 4 ̊C بهمدت 15 min سانتریفیوژ شدند.
(ر.ک. Alcántar-Fernández et al., 2018)
آمادهسازی نمونههای C. elegans پیش از ایمونوپرسیپیتاسیون و وسترن بلات
بهاختصار، برای تهیهٔ عصارههای جنینی، لاروهای L1 C. elegans در کشتهای مایع S-medium در مقیاس بزرگ تا مرحلهٔ بلوغ پرورش داده شدند. جنینها با روش استاندارد سفیدکننده جمعآوری و در بافر لیز (50 mM Tris، pH 7٫5، 100 mM KCl، 1 mM EDTA، 1 mM MgCl2، 8٫7% گلیسرول، 0٫05% NP-40، 1 کوکتل مهارکنندهٔ پروتئاز و 1 کوکتل مهارکنندهٔ فسفاتاز I و II) معلق شدند، بهسرعت در نیتروژن مایع منجمد شدند و با تخریب سلولی فراصوتی، با استفاده از دستگاه فراصوتی مجهز به میکروتیپ مانند UP200Ht با S26d2، با 10 پالس طی 10 s در دامنهٔ 30% لیز شدند. اگر تعداد بیشتری نمونه باید آماده شود، دستگاه فراصوتی VialTweeter یا دستگاه فراصوتی چندنمونهای UIP400MTP برای پلیتهای خانهدار توصیه میشود. پس از فراصوتدهی، عصارهها با سانتریفیوژ در 30٬000g بهمدت 20 min در 4°C پیششفافسازی شدند. عصارهٔ پیششفافشده (300µg پروتئین کل) با 40µg آنتیبادی anti-CDC-25.1 خالصشده به روش تمایلی (این مطالعه) که با اتصال عرضی به پروتئین A-آگارز متصل شده بود، انکوبه شد؛ یا بهعنوان شاهد، مقدار مشابهی ایمونوگلوبولین (Ig)G خرگوش با اتصال عرضی به پروتئین A-آگارز استفاده شد. این کار در حجم کل 200µl بافر لیز حاوی 1% NP-40 انجام شد که حضور آن اتصال غیراختصاصی پروتئینها به ماتریس را کاهش میداد. نمونهها بهمدت 1 h در 4°C چرخانده شدند، مهرهها سه بار با بافر لیز شسته شدند و واجذب با 30µl گلیسین/HCl و 200 mM NaCl، pH 2٫2 انجام شد. پس از ایمونوپرسیپیتاسیون، محلولهای واجذبشده در 30µl بافر نمونهٔ SDS رقیق شدند، بهمدت 4 min تا 95°C گرم شدند و معمولاً 3% از کل برای نمونهٔ ورودی و 30% برای محلولهای واجذبشده روی SDS-PAGE بارگذاری شد؛ سپس وسترن بلات با آنتیبادیهای anti-CDC-25.1 (1:400)، anti-LIN-23 (1:750)، anti-ubiquitin (1:1000)، anti-GSK3 (1:500) یا anti-β-actin (1:2000) انجام شد. در مواردی که عصارهها تحت ایمونوپرسیپیتاسیون قرار نگرفتند، همان مقدار پروتئین کل حاصل از آن عصارهها در بافر نمونهٔ SDS مجدداً معلق شد، تا 95°C گرم شد و سپس مستقیماً روی SDS-PAGE بارگذاری و با وسترن بلات آنالیز شد. (ر.ک. Segref et al. 2020)
دستگاه تخریب سلولی فراصوتی UP200St با میکروتیپ S26d2 برای لیز و استخراج پروتئین
لیز فراصوتی با کنترل دقیق دما
هنگام کار با نمونههای زیستی، کنترل دقیق و قابلاعتماد دما ضروری است. دماهای بالا موجب آغاز تخریب حرارتی پروتئین در نمونهها میشوند.
فراصوتدهی، مانند تمام روشهای مکانیکی آمادهسازی نمونه، گرما تولید میکند. بااینحال، هنگام استفاده از VialTweeter میتوان دمای نمونهها را بهخوبی کنترل کرد. در ادامه، گزینههای مختلفی را برای پایش و کنترل دمای نمونهها هنگام آمادهسازی آنها با VialTweeter و VialPress برای آنالیز ارائه میکنیم.
- پایش دمای نمونه: پردازشگر فراصوتی UP200St که VialTweeter را به کار میاندازد، به نرمافزار هوشمند و حسگر دمای قابلاتصال مجهز است. حسگر دما را به UP200St وصل کنید و نوک حسگر دما را در یکی از لولههای نمونه قرار دهید. از طریق نمایشگر لمسی رنگی دیجیتال میتوانید در منوی UP200St محدودهٔ دمایی مشخصی برای فراصوتدهی نمونه تنظیم کنید. دستگاه فراصوتی با رسیدن به حداکثر دما بهطور خودکار متوقف میشود و تا زمانی که دمای نمونه به مقدار پایینتر محدودهٔ دمایی تنظیمشدهٔ ∆ برسد، در حالت توقف میماند. سپس فراصوتدهی دوباره بهطور خودکار آغاز میشود. این قابلیت هوشمند از تخریب ناشی از گرما جلوگیری میکند.
- بلوک VialTweeter را میتوان از پیش سرد کرد. بلوک VialTweeter را (فقط سونوتْرود، بدون مبدل!) در یخچال یا فریزر قرار دهید؛ پیشسردکردن بلوک تیتانیومی به تأخیر در افزایش دمای نمونه کمک میکند. در صورت امکان، خود نمونه را نیز میتوان از پیش سرد کرد.
- برای خنکسازی هنگام فراصوتدهی از یخ خشک استفاده کنید. یک سینی کمعمق را با یخ خشک پر کنید و VialTweeter را روی یخ خشک قرار دهید تا گرما بهسرعت دفع شود.
دستگاه تخریب سلولی فراصوتی بهینه را برای کاربرد لیز خود بیابید
Hielscher Ultrasonics سازندهای باسابقه در تولید دستگاههای تخریب سلولی و هموژنایزرهای فراصوتی با عملکرد بالا برای آزمایشگاهها و سامانههای رومیزی و مقیاس صنعتی است. اندازهٔ کشت سلولهای باکتریایی، هدف پژوهشی یا تولیدی و حجم سلولهایی که باید در هر ساعت یا روز پردازش شوند، عوامل اساسی در انتخاب دستگاه تخریب سلولی فراصوتی مناسب برای کاربرد شما هستند.
Hielscher Ultrasonics راهکارهای گوناگونی برای فراصوتدهی همزمان چند نمونه (تا 10 ویال) و نیز تعداد انبوه نمونهها (یعنی پلیتهای میکروتیتر / پلیتهای 96 خانهای) ارائه میکند؛ از دستگاه فراصوتی آزمایشگاهی پروبی متداول با سطوح توان مختلف از 50 تا 400 وات تا پردازشگرهای فراصوتی کاملاً صنعتی با توان تا 16٬000 وات برای هر واحد، جهت تخریب سلولی تجاری و استخراج پروتئین در تولید انبوه. تمام دستگاههای فراصوتی Hielscher برای کارکرد 24/7/365 تحت بار کامل ساخته شدهاند. استحکام و قابلیت اطمینان از ویژگیهای اصلی دستگاههای فراصوتی ما هستند.
تمام هموژنایزرهای فراصوتی دیجیتال به نرمافزار هوشمند، نمایشگر لمسی رنگی و ثبت خودکار دادهها مجهزند که دستگاه فراصوتی را به ابزاری کاربردی در آزمایشگاه و مراکز تولید تبدیل میکند.
به ما بگویید چه نوع سلولهایی، با چه حجمی، با چه بسامد کاری و با چه هدفی باید در نمونههای زیستی شما پردازش شوند. ما مناسبترین دستگاه تخریب سلولی فراصوتی را برای نیازهای فرایند شما پیشنهاد خواهیم کرد.
جدول زیر نمایی از ظرفیت تقریبی پردازش سامانههای فراصوتی ما ارائه میدهد؛ از هموژنایزرهای کوچک قابلنگهداشتن در دست و دستگاههای فراصوتی چندنمونهای تا پردازشگرهای فراصوتی صنعتی برای کاربردهای تجاری:
| حجم هر بچ | دبی | دستگاههای پیشنهادی |
|---|---|---|
| پلیتهای 96 خانهای / میکروتیتر | قابلاعمال نیست | UIP400MTP |
| 10 ویال، هرکدام 0٫5 تا 1٫5mL | قابلاعمال نیست | VialTweeter متصل به UP200St |
| 0٫01 تا 250mL | 5 تا 100mL/min | UP50H |
| 0٫01 تا 500mL | 10 تا 200mL/min | UP100H |
| 10 تا 2000mL | 20 تا 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0٫1 تا 20L | 0٫2 تا 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 تا 100L | 2 تا 10L/min | UIP4000hdT |
| قابلاعمال نیست | 10 تا 100L/min | UIP16000 |
| قابلاعمال نیست | بیشتر | مجموعهای از دستگاههای UIP16000 |
با ما تماس بگیرید! / از ما بپرسید!
منابع علمی / مراجع
- Chen J.-X; Cipriani P.G.; Mecenas D.; Polanowska J.; Piano F.; Gunsalus K.C.; Selbach M. (2016): In Vivo Interaction Proteomics in Caenorhabditis elegans Embryos Provides New Insights into P Granule Dynamics. Molecular & Cellular Proteomics 15.5; 2016. 1642-1657.
- Jonathan Alcántar-Fernández, Rosa E. Navarro, Ana María Salazar-Martínez, Martha Elva Pérez-Andrade, Juan Miranda-Ríos (2018): Caenorhabditis elegans respond to high-glucose diets through a network of stress-responsive transcription factors. PLoS One 13(7); 2018.
- Segref, A.; Cabello, J.; Clucas, C.; Schnabel, R.; Johnstone I.L. (2010): Fate Specification and Tissue-specific Cell Cycle Control of the Caenorhabditis elegans Intestine. Molecular Biology of the Cell Vol. 21, 2010. 725–738.
- Henderson S.T., Bonafe M., Johnson T.E. (2006): daf-16 protects the nematode Caenorhabditis elegans during food deprivation. J Gerontol A Biol Sci Med Sci. 2006; 61:444–60.
دانستنیهای مفید
Caenorhabditis elegans
C. elegans نماتودی شفاف و آزادزی (کرم گرد) با طول حدود 1 mm است که از باکتریها (مانند E. coli) تغذیه میکند و چرخهٔ زندگی نسبتاً کوتاهی دارد. در 20 °C، سویهٔ آزمایشگاهی C. elegans (N2) بهطور متوسط حدود 2–3 هفته عمر میکند و زمان نسل آن 3 تا 4 روز است. هنگامی که C. elegans در تعداد زیاد پرورش داده شود، کاری که در شرایط آزمایشگاهی با کنترل دقیق بهآسانی امکانپذیر است، میتوان بهراحتی از آن برای غربالگری سازوکار عمل داروهای جدید و نیز اثرات و برهمکنش آنها در فرایندهای مولکولی پیچیدهٔ بیماریهای انسانی استفاده کرد. ژنوم کوتاه، چرخهٔ زندگی کوتاه و سهولت کار در محیط آزمایشگاهی، C. elegans را به جاندار مدلی ایدئال برای پژوهشهایی مانند ژنومیک، پروتئومیک، زیستشناسی تکوینی، پژوهش بیماریها، توسعهٔ دارو و موارد دیگر تبدیل میکند.
کرمهای Caenorhabditis elegans میتوانند نر یا هرمافرودیت باشند. هرمافرودیتها هر دو اندام تولیدمثلی نر و ماده را دارند. بااینحال، کرم ماده وجود ندارد. هرمافرودیتها میتوانند خودبارور شوند یا با کرمهای نر تولیدمثل کنند. C. elegans میتواند هر روز بیش از 1٬000 تخم تولید کند.
ازآنجاکه C. elegans یکی از سادهترین جانداران دارای دستگاه عصبی است، این کرم نماتود از سال 1963 بهعنوان جاندار مدل در پژوهشها استفاده میشود. نورونها پتانسیل عمل ایجاد نمیکنند و هیچ کانال سدیمی وابسته به ولتاژی را بیان نمیکنند. در هرمافرودیت، این دستگاه از 302 نورون تشکیل شده است که الگوی آنها بهطور جامع در قالب آنچه «کانکتوم» نامیده میشود، نقشهبرداری شده است.
بسیاری از ژنهای ژنوم C. elegans در انسان همتاهای عملکردی دارند؛ ازاینرو، این جاندار مدلی بسیار مفید برای بیماریهای انسانی است و برای مثال برای مطالعهٔ زیستشناسی تکوینی، پیری و عوامل مؤثر بر طول عمر استفاده میشود. افزون بر این، جهشیافتههای C. elegans مدلهایی برای بسیاری از بیماریهای انسانی، از جمله اختلالات عصبی (مانند آلزایمر)، بیماری مادرزادی قلبی و بیماری کلیوی فراهم میکنند.
این عوامل C. elegans را به مدلی بسیار ارزشمند برای بسیاری از حوزههای پژوهشی تبدیل کردهاند. در نتیجه، C. elegans نخستین جاندار پرسلولی بود که کل ژنوم آن توالییابی شد. برآورد میشود ژنوم آن دارای 20٬470 ژن کدکنندهٔ پروتئین باشد. حدود 35% از ژنهای C. elegans همولوگ انسانی دارند. جالب آنکه بارها نشان داده شده است ژنهای انسانی، هنگام ورود به C. elegans، جایگزین همولوگهای خود در C. elegans میشوند. در مقابل، بسیاری از ژنهای C. elegans میتوانند مشابه ژنهای پستانداران عمل کنند.
طول عمر C. elegans تقریباً 3 هفته است و شامل شش مرحلهٔ زندگی میشود: جنینزایی (مرحلهٔ تخم)، چهار مرحلهٔ لاروی (L1 تا L4) و مرحلهٔ بلوغ. نماتودها بهشکل لاروهای L1 متشکل از 560 سلول از تخم خارج میشوند. رشد در هر مرحلهٔ لاروی از طریق تقسیم سلولی و هیپرتروفی سلولی رخ میدهد. پوستاندازی کوتیکول، مرز مراحل لاروی را مشخص میکند. اگر شرایط سخت محیطی به کرم در حال تکوین علامت دهد که احتمالاً شرایط از باروری در مرحلهٔ بلوغ پشتیبانی نخواهد کرد، C. elegans میتواند مسیر تکوین خود را تغییر دهد و یک مرحلهٔ لاروی جایگزین L3 تشکیل دهد که در آن لاروها وارد مرحلهٔ داوئر میشوند. در این وضعیت، جانوران بهطور فوقالعادهای در برابر تنش مقاوماند و طول عمر بالایی دارند و میتوانند سه تا نه ماه زنده بمانند. لاروهای داوئر با بستن هر دو حفرهٔ دهانی و مقعدی، کوچککردن روده و فعالکردن یک برنامهٔ ژنتیکی وابسته به daf-16/FOXO خود را از شرایط نامساعد محافظت میکنند؛ این برنامه، در کنار اثرات دیگر، به بیان کوتیکول اختصاصی داوئر منجر میشود. (ر.ک. Henderson et al., 2006)
لاروهای داوئر C. elegans
لارو داوئر اصطلاحی برای لاروهای نماتودی است که وارد یک مرحلهٔ تکوینی جایگزین شدهاند. اصطلاح «لاروهای داوئر» بهویژه برای کرمهای خانوادهٔ رابدیتیدها، از جمله Caenorhabditis elegans، به کار میرود. واژهٔ «Dauer» ریشهٔ آلمانی دارد و به معنای «مدت»، یعنی «یک بازهٔ زمانی» است. لاروهای داوئر وارد نوعی حالت توقف میشوند و میتوانند در شرایط سخت زنده بمانند. اینکه لارو وارد مرحلهٔ داوئر شود یا نه و زمان ورود آن، به شرایط محیطی بستگی دارد. لاروهای داوئر در زیستشناسی بهطور گسترده مطالعه میشوند، زیرا توانایی فوقالعادهای در بقا در محیطهای سخت و زندگی برای مدت طولانی دارند. برای مثال، لاروهای داوئر C. elegans میتوانند تا چهار ماه زنده بمانند که بسیار طولانیتر از میانگین عمر حدود سههفتهای آنها طی تکوین تولیدمثلی عادی است.
مروری بر چرخهٔ زندگی C. elegans
تکوین C. elegans در محیطهای مساعد:
Caenorhabditis elegans (C. elegans) در شرایط محیطی مساعد و نامساعد مسیرهای تکوینی متفاوتی را طی میکند.
پاسخ C. elegans به شرایط مساعد:
در شرایط مساعد، کرم گرد میکروسکوپی Caenorhabditis elegans (C. elegans) مسیر تکوینی مشخصی را دنبال میکند. این نماتود معمولاً هنگامی که شرایط محیطی بهینه باشد، اغلب در دماهای بین 15°C تا 20°C، چرخهٔ زندگی خود را بسیار سریع طی میکند.
- تکوین تولیدمثلی: C. elegans چرخهٔ زندگی خود را بهصورت جنین آغاز میکند. سپس چهار مرحلهٔ لاروی متمایز را طی میکند که بهاختصار L1 تا L4 نامیده میشوند.
- مرحلهٔ بلوغ: پس از تکمیل چهار مرحلهٔ لاروی، C. elegans تنها در 3 تا 5 روز به مرحلهٔ بلوغ میرسد. در این مرحله، توانایی تولیدمثل دارد و بسته به عوامل محیطی، 2 تا 3 هفتهٔ دیگر به زندگی ادامه میدهد.
پاسخ C. elegans به شرایط نامساعد:
بااینحال، C. elegans جانداری تابآور است و میتواند از طریق فرایندی به نام تشکیل داوئر با شرایط نامساعد سازگار شود.
- تشکیل داوئر: هنگامی که شرایط محیطی نامساعد شود، مانند تراکم بیشازحد جمعیت، محدودیت منابع غذایی یا دماهای بالا، C. elegans میتواند وارد یک مرحلهٔ سوم لاروی ویژه به نام «داوئر» شود که بهاختصار L3d نامیده میشود.
- بقای داوئر: لاروهای داوئر بهطور ویژه برای بقا در شرایط سخت سازگار شدهاند. آنها میتوانند با حفظ انرژی و تحمل محیطهای دشوار، چندین ماه در این مرحله زندگی کنند.
بازگشت به رشد در محیطهای مساعد:
ویژگی چشمگیر C. elegans توانایی آن در بازگشت به چرخهٔ زندگی عادی هنگام بهبود شرایط است.
- بازگشت به شرایط مساعد: هنگامی که لاروهای داوئر C. elegans دوباره با شرایط مساعد، مانند غذای فراوان، تراکم جمعیت کمتر و دمای مناسب مواجه میشوند، تغییر محیط را حس میکنند.
- بازگشت به رشد و تولیدمثل: در پاسخ به این شرایط بهبودیافته، لاروهای داوئر فرایندی به نام «بازگشت به رشد» را طی میکنند. در این فرایند، آنها به مراحل لاروی بازمیگردند و در نهایت به کرمهای بالغ دارای توانایی تولیدمثل و طول عمر عادی تبدیل میشوند.
این توانایی جابهجایی بین مراحل تکوینی در پاسخ به شرایط محیطی، یکی از جنبههای ویژهٔ زیستشناسی C. elegans است. این ویژگی به آنها امکان میدهد در طیف گستردهای از شرایط بهطور مؤثر زنده بمانند و تولیدمثل کنند و آنها را به جاندار مدلی ارزشمند برای پژوهشهای علمی، بهویژه در مطالعهٔ تکوین، ژنتیک و پیری، تبدیل میکند.

