Thay thế phương pháp cạo tế bào bằng máy siêu âm năng suất xử lý cao UIP400MTP

Tách và chiết các dòng tế bào bám dính từ đĩa nhiều giếng để phân tích đa omics là công việc hằng ngày trong phòng thí nghiệm. Việc tách tế bào với năng suất xử lý cao bằng máy siêu âm đĩa nhiều giếng UIP400MTP thay thế phương pháp cạo tế bào thủ công, giúp thu được lượng RNA, tổng lipid và tổng chất chuyển hóa phân cực cao hơn. Một phương pháp mới tích hợp máy siêu âm Hielscher UIP400MTP với trạm thao tác chất lỏng Beckman Coulter i7, cho phép xử lý tế bào với năng suất cao, khả năng tái lập và hiệu quả để chiết RNA, chất chuyển hóa và lipid. Phương pháp được trình bày vượt trội so với các phương pháp cạo tế bào thủ công truyền thống nhờ đạt khả năng tái lập và lượng thu hồi cao hơn trên nhiều loại tế bào và trong nhiều điều kiện thí nghiệm.

Đơn giản hóa việc tách tế bào bằng máy siêu âm đĩa vi giếng UIP400MTP

Các hệ thống nuôi cấy tế bào bám dính đóng vai trò then chốt trong nghiên cứu độc chất học và y sinh. Trong bối cảnh này, Cruchley-Fuge và cộng sự (2024) đã giải quyết một thách thức đáng kể trong dự án PrecisionTox, tập trung vào việc ứng dụng các công nghệ omics để đánh giá mối nguy của hóa chất. Dự án hướng đến phân tích hàng nghìn mẫu được xử lý bằng nhiều hóa chất khác nhau với năng suất cao. Để đáp ứng nhu cầu này, các nhà nghiên cứu đã phát triển quy trình tự động kết hợp máy siêu âm UIP400MTP với các quy trình chiết hai pha đã được thiết lập để phân tích bằng sắc ký lỏng ghép khối phổ (LC-MS). Nghiên cứu của họ đánh giá hiệu quả của máy siêu âm đĩa nhiều giếng UIP400MTP trong việc tách tế bào bám dính so với phương pháp cạo thủ công và các phương pháp truyền thống khác.

Đơn giản hóa phân tích đa omics: Chiết tự động tế bào bám dính bằng UIP400MTP

Nhóm nghiên cứu của Laura Cruchley-Fuge thuộc Đại học Birmingham đã sử dụng ba dòng tế bào người: HepG2 (tế bào ung thư gan), HepaRG (tế bào giống tế bào gan đã biệt hóa) và H295R (tế bào ung thư tuyến thượng thận). Các tế bào này được nuôi cấy trong đĩa 24 giếng và 96 giếng, đồng thời được cho tiếp xúc với các hóa chất thử nghiệm như aflatoxin B1 và forskolin.

Thiết kế thí nghiệm:

Giai đoạn 1: Tối ưu hóa các thiết lập công suất của máy siêu âm UIP400MTP và so sánh với phương pháp cạo tế bào thủ công cùng bể nước siêu âm. Tế bào HepG2 được sử dụng để đánh giá khả năng thu hồi RNA, chất chuyển hóa và lipid.
Giai đoạn 2: Tích hợp UIP400MTP vào quy trình chiết hai pha sử dụng hệ thống Beckman Coulter i7. Việc thẩm định được thực hiện bằng tế bào HepaRG và H295R.

Quy trình chiết: Quy trình bao gồm cho tế bào tiếp xúc với hóa chất trong đĩa nhiều giếng, tách tế bào bằng UIP400MTP và chiết hai pha theo phương pháp Bligh & Dyer (B&D). Phân tích LC-MS được thực hiện bằng Thermo Scientific Orbitrap Exploris 120 đối với các hợp chất ưa lipid và phân cực. Phương pháp B&D, một tiêu chuẩn vàng trong định lượng lipid, bao gồm quá trình chiết hai bước bằng methanol, chloroform và nước, sau đó định lượng lipid trong pha chloroform.

Máy siêu âm đĩa vi giếng UIP400MTP hỗ trợ tách các dòng tế bào bám dính khỏi đĩa nhiều giếng và đĩa Petri

Kết quả:

Giai đoạn 1: Điều kiện xử lý siêu âm tối ưu được xác định ở mức công suất 60%.
UIP400MTP cho lượng RNA thu hồi cao nhất với khả năng tái lập đặc biệt tốt so với phương pháp cạo thủ công và bể siêu âm.
Khả năng thu hồi chất chuyển hóa phân cực tương đương giữa các phương pháp, trong khi khả năng thu hồi lipid bằng UIP400MTP vượt trội rõ rệt.
Giai đoạn 2: Việc thẩm định trên tế bào HepaRG và H295R cho thấy khả năng tái lập cao của dữ liệu lipidomics và metabolomics, thể hiện qua các điểm số PCA tạo thành các cụm chặt chẽ.
Các mẫu xử lý bằng aflatoxin B1 và forskolin được phân biệt hiệu quả với các mẫu đối chứng, làm nổi bật độ nhạy và độ tin cậy của phương pháp.

“Thiết bị siêu âm Hielscher UIP400MTP cung cấp một phương pháp thay thế có chất lượng cao và khả năng tái lập cho “tiêu chuẩn vàng” là cạo tế bào thủ công, giúp thu được lượng RNA, tổng lipid và tổng chất chuyển hóa phân cực cao hơn.” (Cruchley-Fuge et al., 2024)

Cruchley-Fuge và cộng sự nhấn mạnh những ưu điểm của máy siêu âm UIP400MTP trong xử lý tế bào bám dính. Bằng cách thay thế phương pháp cạo thủ công, phương pháp này nâng cao khả năng tái lập, năng suất xử lý và lượng thu hồi, trở thành một công cụ vô giá cho các nghiên cứu quy mô lớn như PrecisionTox. Việc tích hợp UIP400MTP vào các quy trình tự động không chỉ giảm độ biến thiên mà còn đơn giản hóa các quy trình đòi hỏi nhiều nhân công, cho phép thu nhận dữ liệu đa omics chất lượng cao.

Công trình của Cruchley-Fuge và cộng sự (2024) hỗ trợ và đơn giản hóa việc xử lý tế bào nuôi cấy bám dính để phân tích đa omics. Việc tích hợp máy siêu âm UIP400MTP với các quy trình tự động đảm bảo quá trình chuẩn bị mẫu nhất quán và hiệu quả, khiến thiết bị đặc biệt phù hợp với nghiên cứu độc chất học có năng suất xử lý cao.

Hielscher UIP400MTP là máy siêu âm linh hoạt nhất cho đĩa nhiều giếng, đĩa PCR hoặc ống mẫu. Với công suất siêu âm đầu ra liên tục 400 oát, thiết bị được chế tạo cho các ứng dụng như: ly giải tế bào, nhũ hóa, chiết xuất protein, phân mảnh DNA / RNA, phá kết tụ, chiết xuất từ mẫu FFPE, phân tán vật liệu nano hoặc nhũ hóa. UIP400MTP không phải là bể siêu âm. Đây là đầu phát siêu âm dạng cốc cường độ cao để xử lý siêu âm tập trung. Máy siêu âm không tiếp xúc mạnh mẽ này xử lý siêu âm đồng đều trên tất cả các giếng của đĩa giếng tiêu chuẩn. Người dùng có thể kiểm soát chính xác biên độ, công suất và chế độ xung. Bộ hẹn giờ và đầu dò nhiệt độ tích hợp đảm bảo kết quả nhất quán. Máy siêu âm đĩa UIP400MTP làm mát mẫu bằng bể nước, với bộ làm lạnh bên ngoài tùy chọn.

Thiết kế, sản xuất và tư vấn – Chất lượng sản xuất tại Đức

Các máy siêu âm Hielscher nổi tiếng với chất lượng và tiêu chuẩn thiết kế cao nhất. Độ bền và khả năng vận hành dễ dàng cho phép tích hợp thuận lợi các máy siêu âm của chúng tôi vào cơ sở công nghiệp. Các máy siêu âm Hielscher dễ dàng đáp ứng những điều kiện khắc nghiệt và môi trường có yêu cầu cao.

Hielscher Ultrasonics là công ty được chứng nhận ISO và đặc biệt chú trọng đến các máy siêu âm hiệu suất cao có công nghệ tiên tiến nhất và thân thiện với người dùng. Tất nhiên, các máy siêu âm Hielscher tuân thủ CE và đáp ứng các yêu cầu của UL, CSA và RoHs.

Chủ đề liên quan

Tài liệu / Tài liệu tham khảo

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.

Câu hỏi thường gặp

Tách tế bào là gì?

Trong nghiên cứu, tách tế bào là quá trình tách các tế bào bám dính khỏi bề mặt dụng cụ nuôi cấy hoặc giá thể. Quá trình này thường được thực hiện để thu tế bào cho các ứng dụng tiếp theo như phân tích, cấy chuyền hoặc bảo quản lạnh sâu. Tùy theo loại tế bào và yêu cầu nghiên cứu, có thể tách tế bào bằng các phương pháp dùng enzyme (ví dụ: trypsin), tác nhân hóa học (ví dụ: EDTA), phương pháp cơ học (ví dụ: cạo) hoặc kỹ thuật vật lý như xử lý siêu âm.

Tách tế bào bám dính bằng cách nào?

Tách tế bào bám dính bằng siêu âm bao gồm việc sử dụng sóng siêu âm hội tụ để phá vỡ sự bám dính giữa tế bào và bề mặt trong môi trường được kiểm soát. Cụ thể, máy siêu âm đĩa vi giếng UIP400MTP thực hiện điều này bằng cách tạo ra các dao động cơ học cục bộ để phá vỡ các liên kết giữa tế bào và bề mặt nuôi cấy. Các bước chính bao gồm:

Chuẩn bị: Tế bào được nuôi trong đĩa nhiều giếng và có thể được cho tiếp xúc với các hóa chất cụ thể theo thiết kế thí nghiệm.
Xử lý siêu âm: Máy siêu âm UIP400MTP được lập trình với các thiết lập đã tối ưu hóa (ví dụ: công suất 60%) để đảm bảo tách hiệu quả mà không làm tổn thương tế bào hoặc ảnh hưởng đến tính toàn vẹn của các phân tử sinh học.
Kiểm soát nhiệt độ: Thiết bị duy trì nhiệt độ ổn định để ngăn ngừa sự suy thoái tế bào hoặc phân tử do nhiệt trong quá trình xử lý.
Sau khi tách: Các tế bào đã tách được xử lý theo các quy trình chiết tiếp theo, chẳng hạn như phương pháp hai pha Bligh & Dyer, để thu hồi RNA, lipid và chất chuyển hóa.

Phương pháp này vượt trội so với phương pháp cạo thủ công nhờ khả năng tự động hóa, khả năng tái lập và khả năng xử lý mẫu hiệu quả với năng suất cao.

Tách tế bào không gây tổn thương là gì?

Tách tế bào không gây tổn thương là quá trình tách các tế bào bám dính khỏi giá thể mà không ảnh hưởng đến khả năng sống, tính toàn vẹn hoặc chức năng của tế bào. Quá trình này được thực hiện bằng các phương pháp nhẹ nhàng như xử lý siêu âm có kiểm soát hoặc sử dụng dung dịch không chứa enzyme.
Tránh phá hủy tế bào là điều thiết yếu để bảo toàn các đặc điểm cấu trúc và phân tử của tế bào, vốn cần thiết để đảm bảo độ chính xác của các ứng dụng tiếp theo như phân tích đa omics, xét nghiệm chức năng hoặc sử dụng trong điều trị. Các tế bào bị tổn thương có thể giải phóng thành phần nội bào, có khả năng gây nhiễu kết quả thí nghiệm hoặc làm giảm chất lượng mẫu.

Tách tế bào không dùng enzyme có ưu điểm gì?

Tách tế bào không dùng enzyme mang lại nhiều ưu điểm, bao gồm bảo toàn protein và thụ thể trên bề mặt tế bào, duy trì khả năng sống của tế bào và tránh nguy cơ enzyme gây tổn hại cho các phân tử sinh học. Cách tiếp cận này đặc biệt có lợi cho các ứng dụng nhạy cảm ở các bước tiếp theo, chẳng hạn như đo tế bào dòng chảy, phân tích proteomics hoặc xét nghiệm chức năng, trong đó những biến đổi do enzyme có thể làm giảm chất lượng dữ liệu hoặc ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm. Ngoài ra, các phương pháp không dùng enzyme thường có khả năng tái lập cao hơn và có thể được điều chỉnh cho các quy trình có năng suất xử lý cao.