การเตรียมตัวอย่างปริมาณงานสูงสําหรับการวินิจฉัยไมโทคอนเดรีย
การวินิจฉัยไมโทคอนเดรียในการวิจัยและคลินิกดําเนินการโดยใช้เทคนิคต่างๆ เช่น การจัดลําดับ PCR และการทดสอบทางชีวเคมี วิธีการเหล่านี้ใช้เพื่อระบุการกลายพันธุ์ของ DNA และวัดการทํางานของไมโทคอนเดรีย การจัดลําดับช่วยตรวจจับการกลายพันธุ์ทางพันธุกรรม ในขณะที่ PCR สามารถหาปริมาณลําดับดีเอ็นเอที่เฉพาะเจาะจงได้ การทดสอบทางชีวเคมีประเมินการทํางานของโปรตีนและเอนไซม์ของไมโทคอนเดรีย
การวินิจฉัยโรคไมโทคอนเดรียนั้นยากเป็นพิเศษเนื่องจากความแปรปรวนทางคลินิกที่เด่นชัดของโรคเหล่านี้ ตลอดจนเนื่องจากปฏิสัมพันธ์ที่ซับซ้อนระหว่างจีโนมที่สืบทอดมาต่างกันสองจีโนม: ดีเอ็นเอไมโทคอนเดรีย (mtDNA) และจีโนมนิวเคลียร์
การสกัดดีเอ็นเอและการกระจายตัวโดยใช้ Sonication
การสกัด DNA จากเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อมีประโยชน์อย่างยิ่งเมื่อสงสัยว่ามีการเปลี่ยนแปลงเฉพาะเนื้อเยื่อใน mtDNA การเปลี่ยนแปลงเหล่านี้อาจรวมถึงการลบ mtDNA ในภาวะอัมพาตทางภายนอกแบบก้าวหน้าเรื้อรัง (CPEO) การกลายพันธุ์ของจุด mtDNA ในกล้ามเนื้อไมโทคอนเดรีย หรือการพร่องของ mtDNA ในกลุ่มอาการ Alpers ดีเอ็นเอที่สกัดจากเนื้อเยื่อกล้ามเนื้อสามารถใช้สําหรับการทดสอบทางพันธุกรรมต่างๆ เช่น Southern blot และ PCR ระยะไกลสําหรับการลบ PCR แบบเรียลไทม์สําหรับการพร่อง หรือการจัดลําดับสําหรับการกลายพันธุ์ของจุด
Sonication โดยใช้คลื่นอัลตราซาวนด์ที่เข้มข้นถูกนําไปใช้กับการใช้งานหลายอย่างในการวินิจฉัยไมโทคอนเดรีย ใช้เพื่อสลายเซลล์เพื่อสกัดเนื้อหาภายในเซลล์ เช่น ไมโทคอนเดรีย และ DNA เพื่อเฉือน DNA เช่น mtDNA และ nDNA สําหรับการจัดลําดับ และเพื่อทําให้ตัวอย่างเป็นเนื้อเดียวกัน
UIP400MTP Plate Sonicator สําหรับการเตรียมตัวอย่างที่มีปริมาณงานสูง sononicates ตัวอย่างอย่างสม่ําเสมอในแผ่นหลายหลุมและ 96 หลุม
วิธีแยกไมโทคอนเดรียออกจากเซลล์และเนื้อเยื่อ
การแยกไมโทคอนเดรียประกอบด้วยสองขั้นตอนสําคัญ: การรบกวนเซลล์เพื่อปล่อยเนื้อหา และการใช้การหมุนเหวี่ยงแบบแตกต่างเพื่อแยกและกู้คืนเศษส่วนของไมโทคอนเดรีย
การสะท้อนเสียง
เครื่องโซนิก Hielscher เข้ากันได้กับบัฟเฟอร์และชุดสลายมาตรฐานทําให้เหมาะสําหรับการแยกไมโทคอนเดรีย Sonication มีจุดประสงค์หลักสองประการ:
- การสลายเซลล์: คลื่นอัลตราโซนิกทําลายเยื่อหุ้มเซลล์ปล่อยเนื้อหาภายในเซลล์
- การหยุดชะงักของไมโทคอนเดรีย: Sonication ในขั้นตอนต่อมาสามารถทําลายไมโทคอนเดรียเพื่อปล่อยโปรตีนไมโทคอนเดรียหรือดีเอ็นเอไมโทคอนเดรีย
- การกระจายตัวของ mtDNA: Sonication เป็นเทคนิคที่เชื่อถือได้ในการตัด DNA ของไมโทคอนเดรียสําหรับการจัดลําดับ
UIP400MTP sonicator แบบเพลทหลายหลุมช่วยให้สามารถเตรียมตัวอย่างไมโทคอนเดรียที่มีปริมาณงานสูงได้ ร่วมกับการหมุนเหวี่ยงแบบดิฟเฟอเรนเชียลการโซนิเคชั่นจะช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของการแยกไมโทคอนเดรียทําให้มั่นใจได้ว่าไมโทคอนเดรียที่สมบูรณ์จะให้ผลผลิตสูงเหมาะสําหรับการใช้งานปลายน้ําต่างๆ
Hielscher UIP400MTP เครื่องสะท้อนเสียงแบบมัลติเวลล์ ใช้งานได้กับแผ่นมาตรฐานใด ๆ
UIP400MTP เครื่องสะท้อนเสียงแบบเพลทหลายหลุมมีประโยชน์มากมายสําหรับการเตรียมตัวอย่างที่มีปริมาณงานสูงเช่นในการวินิจฉัยไมโทคอนเดรีย
คําแนะนําที่เป็นแบบอย่างสําหรับการกระจายตัวของ mtDNA อัลตราโซนิก
การเตรียมและการสกัด:
- หนู C57BL/6 ถูกฆ่าตายจากการเคลื่อนตัวของปากมดลูก
- ตับถูกสกัดและล้างอย่างรวดเร็วใน PBS ปลอดเชื้อที่เย็นเหมือนน้ําแข็ง
การแยกไมโทคอนเดรีย:
- ไมโทคอนเดรียถูกแยกโดยใช้เครื่องบดเนื้อเยื่อ Dounce ขนาด 2 มล. และชุดแยกไมโทคอนเดรียสําหรับเนื้อเยื่อ
- การหมุนเหวี่ยงเริ่มต้นที่ 700× กรัม และ 3,000× กรัม
- ทําตามขั้นตอนการซักเพิ่มเติมสองขั้นตอนด้วยบัฟเฟอร์ C
การแยกดีเอ็นเอ:
- เม็ดจากการหมุนเหวี่ยงครั้งแรกที่ 700× กรัมถูกใช้เพื่อแยกนิวเคลียร์ดีเอ็นเอ (nDNA)
- ดีเอ็นเอถูกแยกโดยใช้คอลัมน์สปิน
- ดีเอ็นเอไมโทคอนเดรีย (mtDNA) ถูกสกัดจากไมโทคอนเดรียที่แยกได้
- ดีเอ็นเอนิวเคลียร์ (nDNA) ถูกสกัดจากสารสกัดนิวเคลียร์ดิบ ทั้งจากเนื้อเยื่อตับของหนู
การกระจายตัวของดีเอ็นเอ:
- ดีเอ็นเอถูกแยกส่วนบนน้ําแข็งโดยใช้เครื่องโซนิคเตอร์อัลตราโซนิก 30-kHz/50-W UP50H พร้อมโซโนโทรดไมโครทิป 0.5 มม. ที่ 14 μm เป็นเวลา 2 × 30 วินาที
การแสดงภาพการกระจายตัวและการหาปริมาณ:
- การกระจายตัวหลังจากอัลตราโซนิกแสดงภาพบนเจลอะกาโรส 1% ที่มีสีย้อมดีเอ็นเอที่ปลอดภัย SYBR
- ความอุดมสมบูรณ์สัมพัทธ์ของ mtDNA และ nDNA ถูกกําหนดโดย qPCR
(อ้างอิง Mariero et al., 2019)
สําหรับการเตรียมตัวอย่างที่มีปริมาณงานสูงเครื่อง sonicator แบบมัลติเวล UIP400MTP อํานวยความสะดวกในการเตรียมตัวอย่างจํานวนมากในแผ่น 96 หลุม มัลติเวล และไมโครไทเตอร์มาตรฐาน
อ่านเพิ่มเติมเกี่ยวกับข้อดีของการเตรียมตัวอย่างที่มีปริมาณงานสูงโดยใช้ UIP400MTP!
เคล็ดลับสําหรับการแยกไมโทคอนเดรียที่ดีที่สุดโดยใช้ Sonication:
- การควบคุมอุณหภูมิ: ดําเนินการทุกขั้นตอนที่ช่วงอุณหภูมิ 0°C ถึง 4°C นี่เป็นสิ่งสําคัญในการรักษาความสมบูรณ์และการทํางานของไมโทคอนเดรีย
- ประสิทธิภาพและความเร็ว: ทํางานอย่างรวดเร็วและทําให้ไมโทคอนเดรียบริสุทธิ์ในขอบเขตที่จําเป็นสําหรับการใช้งานเฉพาะของคุณเท่านั้น การจัดการที่มากเกินไปอาจนําไปสู่การสูญเสียปริมาณไมโทคอนเดรียอย่างมีนัยสําคัญ
- การเจือจางของสารแขวนลอย: รักษาความเข้มข้นต่ําของสารแขวนลอยของเซลล์และออร์แกเนลล์ตลอดกระบวนการแยก สิ่งนี้ช่วยลดความเสี่ยงของการดักจับและการเกาะติดกันซึ่งจะช่วยเพิ่มความบริสุทธิ์ของไมโทคอนเดรียที่แยกได้
- ปริมาณตัวอย่าง: เลือกใช้การเตรียมการขนาดเล็กหลายรายการแทนที่จะเป็นการเตรียมการขนาดใหญ่เพียงครั้งเดียว วิธีการนี้มักส่งผลให้ผลผลิตดีขึ้น เนื่องจากการขยายขนาดไม่ได้เพิ่มปริมาณไมโทคอนเดรียที่กู้คืนได้ตามสัดส่วน UIP400MTP sonicator แผ่นมัลติเวลอํานวยความสะดวกในการสลายเซลล์อย่างรวดเร็วและเชื่อถือได้สําหรับการแยกไมโทคอนเดรียเช่นเดียวกับการสกัดโปรตีนจากไมโทคอนเดรีย
แนวทางเหล่านี้จะทําให้กระบวนการแยกโดยใช้การสลายอัลตราโซนิกและการหมุนเหวี่ยงมีประสิทธิภาพมากขึ้นทําให้ได้การเตรียมไมโทคอนเดรียคุณภาพสูงเหมาะสําหรับการใช้งานปลายน้ํา
Hielscher Sonicators – คุณภาพ ผลิตในประเทศเยอรมนี
เครื่องอัลตราโซนิก Hielscher เป็นที่รู้จักกันดีในด้านคุณภาพและมาตรฐานการออกแบบสูงสุด ความทนทานและใช้งานง่ายช่วยให้สามารถรวมเครื่องอัลตราโซนิกของเราเข้ากับโรงงานอุตสาหกรรมได้อย่างราบรื่น สภาพที่ขรุขระและสภาพแวดล้อมที่ต้องการสามารถจัดการได้ง่ายโดยเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher
Hielscher Ultrasonics เป็น บริษัท ที่ได้รับการรับรองมาตรฐาน ISO และให้ความสําคัญเป็นพิเศษกับเครื่องอัลตราโซนิกประสิทธิภาพสูงที่มีเทคโนโลยีล้ําสมัยและเป็นมิตรกับผู้ใช้ แน่นอนว่าเครื่องอัลตราโซนิกของ Hielscher เป็นไปตามมาตรฐาน CE และตรงตามข้อกําหนดของ UL, CSA และ RoHs
วรรณกรรม / อ้างอิง
- FactSheet UIP400MTP Multi-well Plate Sonicator – Non-Contact Sonicator – Hielscher Ultrasonics
- UIP400MTP-Multi-well-Plate-Sonicator-Infographic
- 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.
- 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.
คําถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับไมโทคอนเดรียและการวินิจฉัยไมโทคอนเดรีย
ไมโทคอนเดรียคืออะไร?
ไมโทคอนเดรียเป็นออร์แกเนลล์ที่ผูกกับเยื่อหุ้มที่พบในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตยูคาริโอตส่วนใหญ่ พวกมันเป็นที่รู้จักในฐานะโรงไฟฟ้าของเซลล์เพราะผลิตพลังงานในรูปของอะดีโนซีนไตรฟอสเฟต (ATP) ผ่านกระบวนการหายใจของเซลล์ นอกจากนี้ ไมโทคอนเดรียยังมีดีเอ็นเอของตัวเองและมีบทบาทสําคัญในกระบวนการเซลล์อื่นๆ รวมถึงการควบคุมวัฏจักรของเซลล์และการตายของเซลล์
อะไรทําให้ mtDNA แตกต่างจากจีโนม DNA?
ดีเอ็นเอไมโทคอนเดรีย (mtDNA) แตกต่างจากดีเอ็นเอจีโนม (gDNA) ในหลายวิธีที่สําคัญ MtDNA ตั้งอยู่ในไมโทคอนเดรีย เป็นวงกลม และสืบทอดทางมารดา ในขณะที่ gDNA อยู่ในนิวเคลียสของเซลล์ เป็นเส้นตรง และสืบทอดมาจากพ่อแม่ทั้งสองฝ่าย MtDNA มีขนาดเล็กกว่ามาก โดยเข้ารหัสยีนเพียง 37 ยีน ในขณะที่ gDNA มียีนประมาณ 20,000-25,000 ยีน มี MtDNA หลายสําเนาต่อเซลล์ มีอัตราการกลายพันธุ์สูงกว่า และรหัสโปรตีนที่เกี่ยวข้องกับการทํางานของไมโทคอนเดรียเป็นหลัก ในทางตรงกันข้าม gDNA มักเป็นไดพลอยด์มีอัตราการกลายพันธุ์ต่ํากว่าและเข้ารหัสยีนมากมายที่จําเป็นสําหรับการพัฒนาและการทํางานของสิ่งมีชีวิต นอกจากนี้ การถอดความและการแปล mtDNA เกิดขึ้นภายในไมโทคอนเดรีย ในขณะที่การถอดรหัส gDNA เกิดขึ้นในนิวเคลียส และการแปลเกิดขึ้นในไซโตพลาสซึม ความแตกต่างเหล่านี้สะท้อนให้เห็นถึงบทบาทที่แตกต่างกันและต้นกําเนิดทางวิวัฒนาการ
สารสกัดจากเซลล์ปราศจากเซลล์คืออะไร?
สารสกัดที่ปราศจากเซลล์เป็นสารละลายที่มีเนื้อหาของเซลล์ที่สลายแล้ว รวมถึงโปรตีน กรดนิวคลีอิก และส่วนประกอบอื่นๆ ของเซลล์ แต่ไม่มีเยื่อหุ้มเซลล์ที่ไม่บุบสลาย สารสกัดนี้ใช้ในการวิจัยชีวเคมีและชีววิทยาโมเลกุลเพื่อศึกษากระบวนการของเซลล์ในหลอดทดลอง ทําให้นักวิจัยสามารถวิเคราะห์ปฏิกิริยาและกลไกภายนอกเซลล์ที่มีชีวิตได้
การทดสอบ PCR บทบาทสมมติในการวินิจฉัยไมโทคอนเดรียคืออะไร?
การทดสอบ PCR มีบทบาทสําคัญในการวินิจฉัยไมโทคอนเดรีย โดยช่วยให้สามารถตรวจจับการกลายพันธุ์ การลบ หรือการเปลี่ยนแปลงจํานวนสําเนาใน DNA ของไมโทคอนเดรีย (mtDNA) ช่วยให้สามารถขยายบริเวณ mtDNA ที่เฉพาะเจาะจงเพื่อระบุตัวแปรที่ทําให้เกิดโรคที่เกี่ยวข้องกับความผิดปกติของไมโทคอนเดรีย เทคนิคที่ใช้ PCR เช่น PCR เชิงปริมาณ (qPCR) และ PCR ระยะไกลยังใช้ในการประเมินความสมบูรณ์ของ mtDNA ระดับเฮเทอโรพลาสมี่ และการพร่องของ mtDNA ซึ่งให้ข้อมูลเชิงลึกที่จําเป็นเกี่ยวกับการทํางานของไมโทคอนเดรียและโรค
เรียนรู้ว่า UIP400MTP Microplate Sonicator อํานวยความสะดวกในการทดสอบและการทดสอบ PCR ได้อย่างไร!
การหมุนศูนย์แบบดิฟเฟอเรนเชียลคืออะไร?
การหมุนเหวี่ยงแบบดิฟเฟอเรนเชียลเป็นเทคนิคที่ใช้กันอย่างแพร่หลายสําหรับการแยกส่วนของเซลล์และการแยกไมโทคอนเดรีย วิธีนี้แยกโครงสร้างเซลล์ตามค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอน ซึ่งขึ้นอยู่กับทั้งความหนาแน่นและรูปร่าง กระบวนการนี้เกี่ยวข้องกับการใช้แรงเหวี่ยงในระดับต่างๆ กับตัวอย่างในสารละลายเกลือบัฟเฟอร์ที่มีความหนาแน่นเฉพาะ โครงสร้างที่มีค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนที่คล้ายคลึงกันจะตกตะกอนที่ด้านล่างของท่อเก็บในเวลาเดียวกันทําให้สามารถฟื้นตัวได้
การหมุนเหวี่ยงส่วนต่าง ใช้สําหรับการแยกไมโทคอนเดรียอย่างไร?
การหมุนเหวี่ยงแบบดิฟเฟอเรนเชียลช่วยให้นักวิจัยสามารถแยกเศษส่วนของไมโทคอนเดรียออกจากส่วนประกอบของเซลล์อื่นๆ ได้อย่างมีประสิทธิภาพ การแยกไมโทคอนเดรียเกี่ยวข้องกับขั้นตอนการหมุนเหวี่ยงหลายขั้นตอนและการกู้คืนที่แยกในภายหลัง
การหมุนเหวี่ยงเริ่มต้น: ใช้แรงเหวี่ยงต่ํากับตะกอนเศษเซลล์ขนาดใหญ่และนิวเคลียส
การหมุนเหวี่ยงที่ตามมา: เพิ่มแรงเหวี่ยงทีละขั้นเพื่อเป็นเศษส่วนเม็ดที่อุดมไปด้วยไมโทคอนเดรีย ขั้นตอนการหมุนเหวี่ยงแต่ละขั้นตอนจะลบโครงสร้างที่มีค่าสัมประสิทธิ์การตกตะกอนที่สูงขึ้นเรื่อย ๆ
การกู้คืนเศษส่วน: หลังจากการหมุนเหวี่ยงแต่ละครั้งเม็ดจะถูกรวบรวมและส่วนเหนือน้ําจะต้องได้รับแรง g ที่สูงขึ้นเพื่อแยกเศษส่วนถัดไป ทําซ้ําจนกว่าจะได้ความบริสุทธิ์ของไมโทคอนเดรียที่ต้องการ


