UIP400MTP માઇક્રોપ્લેટ સોનિકેટરનો ઉપયોગ કરીને એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલનું નિર્માણ

એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલ, સ્ફટિકોની જેમ જ, ન્યુક્લિએશન અને ત્યારબાદની વૃદ્ધિની પ્રક્રિયા દ્વારા બને છે. જોકે, ન્યુક્લિએશનના ઊંચા મુક્ત-ઊર્જા અવરોધને કારણે, સ્વયંસ્ફુરિત એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલનું નિર્માણ લાંબા વિલંબ તબક્કા પછી જ થાય છે. એમિલોઇડ ન્યુક્લિએશન પ્રેરિત કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિકેશન એક શક્તિશાળી સાધન તરીકે ઉભરી આવ્યું છે, જેનાથી ફાઇબ્રિલનું નિર્માણ નોંધપાત્ર રીતે ઝડપી બને છે. થાયોફ્લેવિન T (ThT) પ્રતિદીપ્તિનો ઉપયોગ કરતા માઇક્રોપ્લેટ રીડર સાથે જોડવામાં આવે ત્યારે, અલ્ટ્રાસોનિકેશન એકસાથે અનેક નમૂનાઓમાં એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલની ઉચ્ચ નમૂના પ્રક્રિયા ક્ષમતા સાથે શોધ શક્ય બનાવે છે.

UIP400MTP માઇક્રોપ્લેટ સોનિકેટર વડે અલ્ટ્રાસોનિક રીતે પ્રેરિત એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલનું નિર્માણ

UIP400MTP મલ્ટિ-વેલ પ્લેટ સોનિકેટર વડે સંશોધનના હેતુઓ માટે સમાન ગુણવત્તાવાળા એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલનું મોટી માત્રામાં ઝડપી સંશ્લેષણ કરી શકાય છે. આ કાર્યક્ષમ અભિગમ પ્રોટીનની એમિલોઇડ બનાવવાની ક્ષમતાનો અભ્યાસ કરવાની સગવડ આપે છે. આ તકનીક ઝડપી અને પુનરુત્પાદનીય એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલ નિર્માણને સુગમ બનાવે છે, જે ડાયાલિસિસ-સંબંધિત એમિલોઇડોસિસ સાથે સંકળાયેલા એમિલોઇડજનક પ્રોટીન β2-માઇક્રોગ્લોબ્યુલિન (β2-m) સાથે દર્શાવવામાં આવ્યું છે.

સરળ પ્રાયોગિક અભિગમ: અલ્ટ્રાસોનિક રીતે પ્રેરિત એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલ નિર્માણ

ફાઇબ્રિલનું નિર્માણ પ્રેરિત કરવા માટે, 96-વેલ માઇક્રોપ્લેટને UIP400MTP મલ્ટિ-વેલ પ્લેટ સોનિકેટરના કેન્દ્રમાં મૂકવામાં આવી હતી, જે તમામ વેલમાં સમાન અલ્ટ્રાસોનિક ઉદ્ભાસન સુનિશ્ચિત કરે છે. પ્રાયોગિક પરિસ્થિતિઓ નીચે મુજબ હતી:

1. દરેક વેલમાં 5 μM ThT ઉમેરેલું 0.2 ml β2-માઇક્રોગ્લોબ્યુલિન દ્રાવણ (0.3 mg/ml, pH 2.5) હતું.
2. પ્લેટને અલ્ટ્રાસોનિકેશનના ચક્રો આપવામાં આવ્યા હતા, જેમ કે 1 મિનિટનું અલ્ટ્રાસોનિકેશન અને ત્યારબાદ 9 મિનિટનો વિરામ.
3. સોનિકેશન પછી, માઇક્રોપ્લેટ રીડરનો ઉપયોગ કરીને ThT પ્રતિદીપ્તિ માપવામાં આવી હતી.

(સરખાવો: So et al., 2011)

પરંપરાગત હલનચલન પદ્ધતિઓ સાથે સરખામણી

પરંપરાગત હલનચલન પદ્ધતિઓની સરખામણીમાં, અલ્ટ્રાસોનિકેશને ફાઇબ્રિલ નિર્માણનો વિલંબ તબક્કો ખૂબ જ ઘટાડ્યો હતો. માઇક્રોપ્લેટને હલાવવાની પરંપરાગત પરિસ્થિતિઓમાં, 20 કલાક પછી 10 વેલમાંથી માત્ર 1 વેલમાં ThT પ્રતિદીપ્તિમાં વધારો જોવા મળ્યો હતો. તેનાથી વિપરીત, ચક્રીય અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરતાં (15 મિનિટનું સોનિકેશન અને ત્યારબાદ 5 મિનિટની સ્થિર અવસ્થા), પ્રથમ સોનિકેશન પ્રક્રિયા પછી તરત જ ThT પ્રતિદીપ્તિમાં નોંધપાત્ર વધારો નોંધાયો હતો.

ફાઇબ્રિલ નિર્માણની ગતિમાં ઝડપી વધારો

So et al. (2011) દ્વારા મેળવાયેલા પરિણામોએ દર્શાવ્યું કે pH 2.5 પર β2-માઇક્રોગ્લોબ્યુલિનના સ્વયંસ્ફુરિત ફાઇબ્રિલ નિર્માણ માટે લાગતો સમય અલ્ટ્રાસોનિકેશન વડે અનેક કલાકોથી ઘટાડીને માત્ર 10–15 મિનિટ કરી શકાય છે.
એટોમિક ફોર્સ માઇક્રોસ્કોપી (AFM)ની છબીઓએ પુષ્ટિ કરી કે દર 15 મિનિટે 10 મિનિટના અલ્ટ્રાસોનિકેશન દ્વારા ઉત્પન્ન થયેલા ફાઇબ્રિલને દર 10 મિનિટે 1 મિનિટના અલ્ટ્રાસોનિકેશનનો ઉપયોગ કરીને બનેલા ફાઇબ્રિલથી આકારની દૃષ્ટિએ અલગ પાડી શકાતા નહોતા. આ બાબત અલ્ટ્રાસોનિક રીતે પ્રેરિત એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલ નિર્માણની પુનરુત્પાદનીયતા અને સુદૃઢતા દર્શાવે છે.

દર 10 min એ 1-min અલ્ટ્રાસોનિકેશન દ્વારા (i), દર 15 min એ 10-min સોનિકેશન દ્વારા (ii), અને અલ્ટ્રાસોનિકેશન વિના સીડિંગ પ્રતિક્રિયા દ્વારા (iii) ઉત્પન્ન થયેલા એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલની AFM છબીઓ. સફેદ માપપટ્ટી 1 μm દર્શાવે છે.
અભ્યાસ અને છબીઓ: ©So et al., 2011

તટસ્થ pH પરિસ્થિતિઓમાં ફાઇબ્રિલ નિર્માણ

તટસ્થ pH પરિસ્થિતિઓમાં પણ, 1.5 કલાકના વિલંબ સમય પછી ફાઇબ્રિલનું નિર્માણ પ્રાપ્ત થયું હતું, જે દર્શાવે છે કે અલ્ટ્રાસોનિકેશન ન્યુક્લિએશન અને વૃદ્ધિના ઊર્જા અવરોધને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડે છે. આ બાબત એ પરિકલ્પનાને વધુ સમર્થન આપે છે કે એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલ નિર્માણ મુખ્યત્વે એક ભૌતિક પ્રતિક્રિયા છે, જે મોટા ભાગે ન્યુક્લિએશનના ઊર્જા અવરોધથી મર્યાદિત હોય છે અને અલ્ટ્રાસોનિકેશન આ અવરોધને અસરકારક રીતે ઘટાડે છે.

એમિલોઇડ-સંબંધિત રોગોના સંશોધન પર અસર

UIP400MTP માઇક્રોપ્લેટ સોનિકેટરનો ઉપયોગ કરીને એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલનું સરળ અને વિશ્વસનીય નિર્માણ અલ્ઝાઇમર રોગ (AD) ના સંશોધન તથા પાર્કિન્સન રોગ, પ્રકાર II ડાયાબિટીસ અને પ્રણાલીગત એમિલોઇડોસિસ જેવા અન્ય એમિલોઇડ-સંબંધિત વિકારો માટે નોંધપાત્ર મહત્વ ધરાવે છે. AD માં, એમિલોઇડ-β (Aβ) નું એકત્રીકરણ એક મુખ્ય રોગલક્ષી ચિહ્ન છે, છતાં પરંપરાગત પદ્ધતિઓમાં લાંબા વિલંબ તબક્કાઓ અને પરિવર્તનશીલતાને કારણે તેના ફાઇબ્રિલ નિર્માણની ગતિનો અભ્યાસ કરવો પડકારજનક રહે છે. અલ્ટ્રાસોનિકેશનથી થતું ફાઇબ્રિલ નિર્માણ ન્યુક્લિએશનને ઝડપી બનાવે છે અને ઉચ્ચ પુનરુત્પાદનીયતા તથા ઓછી પરિવર્તનશીલતા સુનિશ્ચિત કરે છે, જે સંભવિત અવરોધકોની તપાસ અને એમિલોઇડજનક ક્રિયાવિધિઓને સમજવા માટે અત્યંત જરૂરી છે. વધુમાં, UIP400MTP ની ઉચ્ચ નમૂના પ્રક્રિયા ક્ષમતા પ્રોટીનના ખોટા વળાંક અને એકત્રીકરણ અંગે મોટા પાયે તપાસ શક્ય બનાવે છે, જે ફાઇબ્રિલ નિર્માણને નિયંત્રિત કરી શકે અને સંભવિત રીતે ચેતાકોષોના ક્ષયની પ્રગતિ ઘટાડી શકે એવા ઉપચારાત્મક પદાર્થોની શોધને સુગમ બનાવે છે.

આ અભ્યાસ UIP400MTP મલ્ટિ-વેલ પ્લેટ સોનિકેટરનો ઉપયોગ કરીને કરવામાં આવતા અલ્ટ્રાસોનિકેશનને એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલનું નિર્માણ ઝડપી બનાવવા માટેની અત્યંત કાર્યક્ષમ પદ્ધતિ તરીકે સ્થાપિત કરે છે. આ અભિગમના મુખ્ય ફાયદાઓમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છે:

• ફાઇબ્રિલ નિર્માણના વિલંબ સમયમાં ખૂબ મોટો ઘટાડો.
• તમામ વેલમાં સમાન અલ્ટ્રાસાઉન્ડ ઉદ્ભાસન, જે પુનરુત્પાદનીય ફાઇબ્રિલ નિર્માણ શક્ય બનાવે છે.
• ઉચ્ચ નમૂના પ્રક્રિયા ક્ષમતા સાથે તપાસ કરવાની ક્ષમતા, જે તેને પ્રોટીનની એમિલોઇડ બનાવવાની ક્ષમતાની સમગ્ર જીનોમ વ્યાપી શોધ માટે યોગ્ય બનાવે છે.

અલ્ટ્રાસોનિકેશનને ThT પ્રતિદીપ્તિની શોધ સાથે સંકલિત કરીને, આ પદ્ધતિ એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલ નિર્માણના અભ્યાસ માટે ઝડપી, મોટા પાયે વિસ્તારી શકાય એવું અને વિશ્વસનીય મંચ પૂરું પાડે છે. તેની કાર્યક્ષમતા અને ઉચ્ચ નમૂના પ્રક્રિયા ક્ષમતાની સંભાવનાને ધ્યાનમાં લેતાં, આ અભિગમ જૈવભૌતિક અને ઔષધીય સંશોધન માટે એમિલોઇડ ફાઇબ્રિલના સરળ સંશ્લેષણને સુગમ બનાવી શકે છે અને એમિલોઇડ-સંબંધિત અભ્યાસો તથા દવાઓની તપાસ માટે આશાસ્પદ સાધન પૂરું પાડે છે.