החליפו גירוד תאים בסוניקטור UIP400MTP לעיבוד בתפוקה גבוהה
ניתוק ומיצוי של שורות תאים נצמדים מצלחות מרובות באריות לצורך ניתוח מולטי־אומיקס הם משימה יומיומית במעבדות. ניתוק תאים בתפוקה גבוהה באמצעות הסוניקטור UIP400MTP לצלחות מרובות באריות מחליף גירוד תאים ידני ומוביל לתפוקות גבוהות יותר של RNA, כלל הליפידים וכלל המטבוליטים הקוטביים. שיטה חדשה משלבת את הסוניקטור Hielscher UIP400MTP עם תחנת העבודה לטיפול בנוזלים Beckman Coulter i7, ומאפשרת עיבוד תאים יעיל, בתפוקה גבוהה ובעל הדירות גבוהה לצורך מיצוי RNA, מטבוליטים וליפידים. השיטה המוצגת עולה על שיטות מסורתיות לגירוד תאים ידני בזכות הדירות ותפוקה גבוהות יותר במגוון סוגי תאים ותנאי ניסוי.
ייעלו את ניתוק התאים באמצעות הסוניקטור UIP400MTP למיקרופלטות
מערכות לתרבית תאים נצמדים ממלאות תפקיד מכריע במחקר טוקסיקולוגי וביו־רפואי. בהקשר זה, Cruchley-Fuge ועמיתיה (2024) התמודדו עם אתגר משמעותי בפרויקט PrecisionTox, המתמקד בשימוש בטכנולוגיות אומיקס להערכת סיכונים כימיים. הפרויקט נועד לאפשר ניתוח בתפוקה גבוהה של אלפי דגימות שטופלו בכימיקלים מגוונים. כדי לענות על צורך זה, פיתחו החוקרים תהליך עבודה אוטומטי המשלב את הסוניקטור UIP400MTP עם פרוטוקולי מיצוי דו־פאזי מבוססים לצורך ניתוח בכרומטוגרפיה נוזלית בשילוב ספקטרומטריית מסה (LC-MS). מחקרם מעריך את יעילות הסוניקטור UIP400MTP לצלחות מרובות באריות בניתוק תאים נצמדים בהשוואה לגירוד ידני ולשיטות מסורתיות אחרות.
ניתוק תרביות תאים נצמדים מכל מיקרופלטה סטנדרטית – בתפוקה גבוהה באמצעות הסוניקטור UIP400MTP
ייעול מולטי־אומיקס: מיצוי אוטומטי של תאים נצמדים באמצעות UIP400MTP
צוות המחקר של Laura Cruchley-Fuge מאוניברסיטת ברמינגהאם השתמש בשלוש שורות תאים אנושיים: HepG2 (תאי סרטן כבד), HepaRG (תאים ממוינים דמויי הפטוציטים) ו־H295R (תאי סרטן בלוטת יותרת הכליה). תאים אלה גודלו בצלחות בעלות 24 ו־96 באריות ונחשפו לכימיקלים שנבדקו, כגון אפלטוקסין B1 ופורסקולין.
תכנון הניסוי:
- שלב 1: מיטוב הגדרות ההספק של הסוניקטור UIP400MTP והשוואה לגירוד תאים ידני ולאמבטיות מים אולטרסוניות. תאי HepG2 שימשו להערכת ההשבה של RNA, מטבוליטים וליפידים.
- שלב 2: שילוב UIP400MTP בתהליך עבודה למיצוי דו־פאזי באמצעות מערכת Beckman Coulter i7. האימות בוצע באמצעות תאי HepaRG ו־H295R.
תהליך העבודה למיצוי: תהליך העבודה כלל חשיפה לכימיקלים בצלחות מרובות באריות, ניתוק תאים באמצעות UIP400MTP ומיצוי דו־פאזי בשיטת Bligh & Dyer (B&D). ניתוח LC-MS של תרכובות ליפופיליות וקוטביות בוצע באמצעות Thermo Scientific Orbitrap Exploris 120. שיטת B&D, הנחשבת לתקן הזהב לכימות ליפידים, כוללת מיצוי בשני שלבים באמצעות מתנול, כלורופורם ומים, ולאחריו כימות הליפידים בפאזת הכלורופורם.
הסוניקטור UIP400MTP למיקרופלטות מקל על ניתוק שורות תאים נצמדים מצלחות מרובות באריות ומצלחות פטרי
תוצאות:
- שלב 1: תנאי הסוניקציה המיטביים זוהו בהספק של 60%.
UIP400MTP הניב את השבת ה־RNA הגבוהה ביותר, עם הדירות יוצאת דופן בהשוואה לגירוד ידני ולאמבטיות אולטרסוניות.
השבת המטבוליטים הקוטביים הייתה עקבית בין השיטות, ואילו השבת הליפידים הייתה גבוהה במידה ניכרת באמצעות UIP400MTP. - שלב 2: האימות בתאי HepaRG ו־H295R הדגים הדירות גבוהה בנתוני הליפידומיקה והמטבולומיקה, כפי שהעידה התקבצות צפופה של ציוני PCA.
ניתן היה להבחין ביעילות בין הטיפולים באפלטוקסין B1 ובפורסקולין לבין דגימות הביקורת, דבר המדגיש את רגישות השיטה ואת אמינותה.
הסוניקטור UIP400MTP למיקרופלטות לניתוק תאים בתפוקה גבוהה
"מכשיר הסוניקציה Hielscher UIP400MTP מספק גישה חלופית איכותית ובעלת הדירות גבוהה ל'תקן הזהב' של גירוד תאים ידני, ומוביל לתפוקות גבוהות יותר של RNA, כלל הליפידים וכלל המטבוליטים הקוטביים." (Cruchley-Fuge ועמיתיה, 2024)
Cruchley-Fuge ועמיתיה מדגישים את יתרונות הסוניקטור UIP400MTP לעיבוד תאים נצמדים. באמצעות החלפת הגירוד הידני, שיטה זו משפרת את ההדירות, קצב העיבוד והתפוקה, והופכת לכלי רב־ערך למחקרים רחבי היקף כגון PrecisionTox. שילוב UIP400MTP בתהליכי עבודה אוטומטיים לא רק מפחית את השונות, אלא גם מייעל תהליכים עתירי עבודה ומאפשר איסוף נתוני מולטי־אומיקס באיכות גבוהה.
עבודתם של Cruchley-Fuge ועמיתיה (2024) מקלה על עיבוד תרביות תאים נצמדים לצורך ניתוח מולטי־אומיקס ומייעלת אותו. שילוב הסוניקטור UIP400MTP בתהליכי עבודה אוטומטיים מבטיח הכנת דגימות עקבית ויעילה, ולכן הוא מתאים באופן אידיאלי למחקר טוקסיקולוגי בתפוקה גבוהה.
תכנון, ייצור וייעוץ – איכות תוצרת גרמניה
המכשירים האולטרסוניים של Hielscher ידועים בסטנדרטים הגבוהים ביותר של איכות ותכנון. עמידות וקלות תפעול מאפשרות שילוב חלק של המכשירים האולטרסוניים שלנו במתקנים תעשייתיים. המכשירים האולטרסוניים של Hielscher מתמודדים בקלות עם תנאים קשים וסביבות תובעניות.
Hielscher Ultrasonics היא חברה בעלת הסמכת ISO, והיא שמה דגש מיוחד על סוניקטורים בעלי ביצועים גבוהים, המשלבים טכנולוגיה מתקדמת ביותר וידידותיות למשתמש. כמובן, המכשירים האולטרסוניים של Hielscher תואמים לדרישות CE ועומדים בדרישות UL, CSA ו־RoHs.
ניתוק תאים בתפוקה גבוהה ללא גירוד תאים – הסוניקטור UIP400MTP מקל על העבודה במעבדה.
ספרות / מקורות
- 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.
- 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.
- 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.
שאלות נפוצות
מהו ניתוק תאים?
ניתוק תאים במחקר הוא תהליך של הפרדת תאים נצמדים מפני השטח של כלי תרבית או מצע. פעולה זו מתבצעת בדרך כלל כדי לאסוף תאים ליישומי המשך כגון ניתוח, העברה לתרבית משנה או שימור בהקפאה. ניתן לבצע ניתוק באמצעות שיטות אנזימטיות (למשל טריפסין), חומרים כימיים (למשל EDTA), שיטות מכניות (למשל גירוד) או טכניקות פיזיקליות כגון סוניקציה, בהתאם לסוג התאים ולדרישות המחקר.
כיצד מנתקים תאים נצמדים?
ניתוק תאים נצמדים באמצעות סוניקציה כולל הפעלת גלי אולטרסאונד ממוקדים כדי לשבש את היצמדות התאים לפני השטח בסביבה מבוקרת. באופן ספציפי, הסוניקטור UIP400MTP למיקרופלטות משיג זאת באמצעות יצירת תנודות מכניות מקומיות המנתקות את הקשרים בין התאים למשטח התרבית. השלבים העיקריים כוללים:
- הכנה: התאים מגודלים בצלחות מרובות באריות ועשויים להיחשף לכימיקלים מסוימים כחלק מתכנון הניסוי.
- סוניקציה: הסוניקטור UIP400MTP מתוכנת עם הגדרות מיטביות (למשל הספק של 60%) כדי להבטיח ניתוק יעיל ללא פגיעה בתאים או בשלמות הביומולקולות.
- בקרת טמפרטורה: המכשיר שומר על יציבות הטמפרטורה כדי למנוע נזק לתאים או פירוק מולקולרי כתוצאה מחום במהלך התהליך.
- לאחר הניתוק: התאים שנותקו עוברים פרוטוקולי מיצוי בהמשך התהליך, כגון השיטה הדו־פאזית Bligh & Dyer, לצורך השבת RNA, ליפידים ומטבוליטים.
שיטה זו עדיפה על גירוד ידני בזכות האוטומציה, ההדירות והיכולת לעבד דגימות ביעילות בתפוקה גבוהה.
מהו ניתוק תאים ללא פגיעה?
ניתוק תאים ללא פגיעה הוא תהליך של הפרדת תאים נצמדים מהמצע שלהם בלי לפגוע בחיוניותם, בשלמותם או בתפקודם. הוא מושג באמצעות שיטות עדינות כגון סוניקציה מבוקרת או תמיסות נטולות אנזימים.
הימנעות מהרס תאים חיונית לשימור המאפיינים המבניים והמולקולריים שלהם, הנחוצים לדיוק ביישומי המשך כגון ניתוח מולטי־אומיקס, מבחנים תפקודיים או שימוש טיפולי. תאים פגועים עלולים לשחרר תוכן תוך־תאי, דבר שעשוי לשבש את תוצאות הניסוי או לפגוע באיכות הדגימה.
מהו היתרון של ניתוק תאים ללא אנזימים?
ניתוק תאים ללא אנזימים מציע כמה יתרונות, ובהם שימור חלבונים וקולטנים שעל פני התאים, שמירה על חיוניות התאים והימנעות מנזק אנזימטי אפשרי לביומולקולות. גישה זו מועילה במיוחד ליישומי המשך רגישים, כגון ציטומטריית זרימה, פרוטאומיקה או מבחנים תפקודיים, שבהם שינויים אנזימטיים עלולים לפגוע באיכות הנתונים או בתוצאות הניסוי. נוסף על כך, שיטות ללא אנזימים מתאפיינות לעיתים קרובות בהדירות גבוהה יותר וניתן להתאימן לתהליכי עבודה בתפוקה גבוהה.
Hielscher Ultrasonics מייצרת הומוגנייזרים אולטרסוניים בעלי ביצועים גבוהים, החל ממכשירים לשימוש מעבדתי ועד למכשירים בגודל תעשייתי.