Chuẩn bị mẫu C. Elegans bằng siêu âm
C. elegans, một loài giun tròn, là sinh vật mô hình được sử dụng rộng rãi trong sinh học. Việc chuẩn bị mẫu trước khi phân tích đòi hỏi phải ly giải, chiết xuất protein và lipid cũng như phân mảnh RNA; các công đoạn này có thể được thực hiện một cách đáng tin cậy bằng siêu âm. Thiết bị phá vỡ tế bào bằng siêu âm là những thiết bị đáng tin cậy, tiên tiến và dễ sử dụng để chuẩn bị nhanh mẫu C. elegans.
Chuẩn bị mẫu C. elegans bằng siêu âm
Caenorhabditis elegans là giun tròn được sử dụng rộng rãi trong các phòng thí nghiệm nghiên cứu để tìm hiểu về hệ gen học, sinh học phát triển và bệnh tật. Nhiều gen trong bộ gen của C. elegans có các gen tương ứng về chức năng ở người. Vì vậy, loài giun tròn này là mô hình cực kỳ hữu ích để nghiên cứu các bệnh ở người. Những ưu điểm khác giúp C. elegans được sử dụng rộng rãi là dễ nuôi với chi phí thấp trên các đĩa chứa vi khuẩn (ví dụ: E. coli), cơ thể trong suốt, dễ thao tác, cũng như khả năng đông lạnh và bảo quản giun trong thời gian dài hơn.
Phân tích protein và lipid là các quy trình thường quy trong phòng thí nghiệm, và chuẩn bị mẫu bằng siêu âm là phương pháp đã được thiết lập để ly giải giun tròn C. elegans ở mọi giai đoạn phát triển (tức là phôi, ấu trùng L1–L4, giun trưởng thành). Vì C. elegans cũng được sử dụng làm hệ thống biểu hiện protein để biểu hiện quá mức các protein đích, nên cần một phương pháp ly giải và chiết xuất protein đáng tin cậy, có khả năng tái lập và cho hiệu suất thu hồi protein cao. Các hệ thống phá vỡ tế bào và chiết xuất bằng siêu âm có cả dạng máy đồng nhất hóa kiểu đầu dò và thiết bị siêu âm đa mẫu. Đáp ứng nhu cầu chuẩn bị mẫu thuận tiện với mọi kích thước và số lượng mẫu, Hielscher Ultrasonics có thiết bị phá vỡ tế bào bằng siêu âm lý tưởng cho quy trình phòng thí nghiệm của bạn.

- Chuẩn bị dịch đồng nhất giun
- Chiết xuất protein
- Chiết xuất lipid
- Định lượng protein
- Kết tủa miễn dịch
- Thấm Western
- Chiết xuất RNA
- Các phép thử enzym
Máy siêu âm đa mẫu VialTweeter để chuẩn bị đồng thời 10 ống nghiệm.
Các quy trình phá vỡ và ly giải C. Elegans bằng siêu âm
Có thể thực hiện đồng nhất hóa và ly giải C. elegans bằng siêu âm, sau đó chiết xuất protein và lipid, theo nhiều quy trình sử dụng các dung dịch đệm đồng nhất hóa và ly giải khác nhau, v.v. Tất cả các quy trình ly giải đều có điểm chung là mẫu phải được giữ liên tục trên đá để ngăn ngừa sự phân hủy protein. Dưới đây, chúng tôi giới thiệu một số quy trình ly giải và chiết xuất bằng siêu âm đáng tin cậy và nhanh chóng để chuẩn bị mẫu C. elegans chứa protein hoặc lipid chất lượng cao.
Ưu điểm của việc ly giải C. elegans bằng siêu âm
- đáng tin cậy
- có khả năng tái lập
- kiểm soát nhiệt độ chính xác
- kiểm soát quy trình đáng tin cậy
- phương pháp nhẹ nhàng
- dễ áp dụng
- an toàn
Chiết xuất protein từ mẫu C. elegans bằng siêu âm
Có thể thực hiện ly giải và chiết xuất protein từ giun C. elegans bằng siêu âm theo nhiều quy trình khác nhau. Dưới đây, chúng tôi giới thiệu một số quy trình ly giải đáng tin cậy và nhanh chóng để thu được kết quả chiết xuất protein có khả năng tái lập.
Chuẩn bị nhanh dịch chiết bào tương từ giun C. elegans bằng siêu âm
Với quy trình sau đây, bạn có thể chuẩn bị dịch ly giải C. elegans trong chưa đầy 30 phút.
Thu gom C. elegans
Chọn các cá thể giun C. elegans mong muốn cho vào ống 1,5ml chứa dung dịch muối đệm phosphat (PBS) hoặc rửa thu giun từ đĩa bằng 1,5ml PBS. Ly tâm trong 1min ở 2000rpm để thu cặn. Luôn giữ mẫu trên đá.
Sau đó, rửa giun hai lần bằng PBS.
Tiếp theo, rửa giun hai lần bằng ddH2O.
Tái huyền phù giun trong ít nhất 500ul dung dịch đệm đồng nhất hóa (HB). Các mẫu giun hiện đã sẵn sàng để ly giải bằng siêu âm.
Để thu được dịch chiết protein chất lượng cao hơn, bạn có thể muốn giảm nhiễm vi khuẩn bằng cách rửa giun lần lượt trong PBS và nước siêu tinh khiết vô trùng (ddH2O), mỗi lần 5min, hoặc thực hiện phương pháp tuyển nổi bằng sucrose. Giữ các mẫu giun liên tục trên đá.
Quy trình ly giải C. elegans bằng siêu âm
- Đảm bảo chuẩn bị trước thiết bị siêu âm để máy đồng nhất hóa siêu âm sẵn sàng sử dụng (đã lắp đầu dò, đã cài đặt sẵn chương trình xử lý siêu âm).
- Để ly giải C. elegans bằng UP200St hoặc UP200Ht, nên thực hiện xử lý siêu âm bằng đầu dò vi mô (ví dụ: đầu dò S26d2 2mm; xem hình bên trái) ở biên độ 40% trong 1sec, với các khoảng nghỉ 30sec giữa các lần xử lý. 5 chu kỳ siêu âm, mỗi chu kỳ kéo dài 1 giây với các khoảng nghỉ 30sec, là lý tưởng để ly giải C. elegans. Nếu thực hiện ly giải lần đầu, bạn có thể kiểm tra tiến trình ly giải bằng kính hiển vi trên các phần nhỏ của mẫu sau mỗi xung.
- Quá trình ly giải hoàn tất thành công khi giun bị phá vỡ. Xử lý siêu âm quá mức làm vỡ nhân tế bào và có thể nhận thấy khi mẫu trở nên nhớt hoặc tạo bọt. Để ngăn mẫu bị phân hủy, hãy sử dụng thêm xung nếu cần. Không tăng thời gian của mỗi chu kỳ xung siêu âm để thu được dịch chiết protein chất lượng cao.
- Làm trong dịch ly giải tế bào bằng cách ly tâm giun đã được ly giải bằng siêu âm ở 14.000rpm trong 10min tại 4ºC.
- Sau đó, chuyển dịch nổi sang một ống mới và chuẩn bị cho kết tủa miễn dịch hoặc các phép thử khác.
Nếu máy siêu âm của bạn được gắn trên giá đỡ, hãy đặt bể nước đá chứa các ống mẫu dưới đầu dò siêu âm và đưa đầu dò siêu âm vào ống 1,5ml.
Lưu ý về đệm đồng nhất hóa: Chuẩn bị đệm đồng nhất hóa cho quy trình ly giải bằng siêu âm ở trên như sau:
- 15 mM Hepes pH 7,6 – 15 ml dung dịch 0,5 M
- 10 mM KCl – 2,5 ml dung dịch 2 M
- 1,5 mM MgCl2 – 0,75 ml dung dịch 1 M
- 0,1 mM EDTA – 100 ul dung dịch 0,5 M
- 0,5 mM EGTA – 2,5 ml dung dịch 0,1 M
- 44 mM sucrose – 14,7 ml dung dịch 50 %
- Thêm ngay trước khi sử dụng: 1mM DTT – 1000x của 1M
- cùng với một chất ức chế protease
Ly giải C. elegans với năng suất xử lý mẫu cao trong đĩa 96 giếng bằng máy siêu âm đĩa UIP400MTP
Ly giải C. elegans (giun tròn trưởng thành)
UIP400MTP ở biên độ 80%, 20 chu kỳ (mỗi chu kỳ siêu âm: BẬT 30 sec, TẮT 30 sec)
Đệm ly giải:
- Phương án 1) 4% SDS, 0,1 M Tris/HCl pH 8,0, 1 mM EDTA
- Phương án 2) dành cho đồng kết tủa miễn dịch (co-IP): 10 mM Tris HCl (pH 7,5), 150 mM NaCl, 0,5 mM EDTA, 0,5 % NP-40 (hỗn hợp chất ức chế proteinase Complete)
Phân mảnh DNA với năng suất xử lý mẫu cao
DNA C. elegans (giun tròn trưởng thành) 200–300bp: máy siêu âm đĩa UIP400MTP – đặt biên độ 80%, 30 xung – mỗi xung bật 30sec, tắt 30sec
Máy siêu âm đĩa UIP400MTP dành cho chuẩn bị mẫu với năng suất xử lý cao xử lý siêu âm đồng đều các mẫu trong đĩa nhiều giếng, đĩa vi chuẩn độ và đĩa 96 giếng
Ly giải C. elegans bằng siêu âm cho các phép thử tinh sạch ái lực định lượng
Phôi C. elegans (∼2 triệu phôi mỗi lần lặp) được thu mới với ba lần lặp sinh học bằng cách xử lý các cá thể lưỡng tính non mang trứng bằng dung dịch tẩy và được xử lý siêu âm trên đá (chu kỳ: 0,5 s, biên độ: 40–45%, 5 xung/đợt, 5 đợt, khoảng nghỉ giữa các đợt: 30 s; bộ xử lý siêu âm UP200S với đầu dò vi mô S26d2 (Hielscher Ultrasonics GmbH)) trong đệm ly giải (tổng thể tích: ∼600 μl; 50 mm Tris-HCl, pH 7,4, 100 mm KCl, 1 mm MgCl2, 1 mm EGTA, 1 mm DTT, 10% glycerol, hỗn hợp chất ức chế protease, 0,1% Nonidet P-40 Substitute). Sau khi xử lý siêu âm, Nonidet P-40 Substitute được bổ sung đến nồng độ 1% và dịch ly giải được ủ bằng cách xoay đảo đầu–đuôi ở 4°C trong 30 min, sau đó ly tâm ở 20.000 × g trong 20 min tại 4°C. Tiếp theo, dịch ly giải đã làm trong được hút ra mà không làm xáo trộn lớp lipid phía trên và chia đôi để cho vào hạt agarose kháng GFP hoặc hạt đối chứng đã được phong bế (40–50 μl). Sau khi xoay đảo đầu–đuôi ở 4°C trong 60–90 min, các hạt được rửa một lần bằng đệm ly giải chứa 0,1% Nonidet P-40 Substitute, sau đó rửa hai lần bằng đệm I (25 mm Tris-HCl, pH 7,4, 300 mm NaCl, 1 mm MgCl2) hoặc đệm II (1 mm Tris-HCl, pH 7,4, 150 mm NaCl, 1 mm MgCl2) hoặc cả hai. Đối với các thí nghiệm kéo xuống GFP:MBK-2, hai thí nghiệm riêng biệt được thực hiện với các điều kiện rửa khác nhau. Protein được rửa giải bằng cách lắc theo quỹ đạo trong 50 μl dung dịch urê 6 m/thiourea 2 M ở nhiệt độ phòng. Đối với các thí nghiệm kéo xuống MBK-1::GFP, protein được rửa giải hai lần bằng cách lắc trong 50μl dung dịch guanidinium chloride 8 m ở 90°C, sau đó kết tủa bằng ethanol. Các mẫu protein đã rửa giải sau đó được phân cắt bằng enzyme trong dung dịch.
(xem Chen và cộng sự, 2016)
Đồng nhất hóa và ly giải giun bằng siêu âm
Đối với quy trình ly giải C.elegans và chiết xuất protein, mỗi mẫu được thu thập 30.000 tuyến trùng ở giai đoạn tương ứng và rửa bằng môi trường S-basal lạnh như nước đá, cô đặc bằng cách ly tâm ở 1500 rpm trong 2 phút, rửa sáu lần bằng S-basal lạnh như nước đá để loại bỏ vi khuẩn còn sót lại, sau đó giữ trên đá cho đến khi sẵn sàng sử dụng. Để chiết xuất protein, giun trưởng thành mang trứng được để tạo thành cặn lắng chặt sau lần rửa cuối cùng bằng S-basal. Cặn giun sau đó được tái huyền phù trong 1 ml đệm chiết xuất lạnh như nước đá [20 mM kali phosphat, pH 7,4, 2mM EDTA, 1% Triton-X-100, chất ức chế protease (Sigma P2714)] và được xử lý ngay lập tức.
∼30.000 giun trưởng thành mang trứng (tương ứng với ∼100 mg khối lượng ướt) được xử lý siêu âm trên đá bằng máy siêu âm dạng đầu dò (ví dụ: UP50H với đầu dò siêu nhỏ MS2) ở biên độ 40% trong 10 chu kỳ, mỗi chu kỳ bật 3 giây, tắt 30 giây, trong 1 ml đệm chiết xuất lạnh như nước đá. (xem Baskharan et al. 2012)
Chiết xuất lipid từ C. elegans bằng siêu âm
Trong lipidomics, một nhánh của metabolomics, toàn bộ thành phần lipid của các hệ sinh học được xác định đặc tính và phân tích. C. elegans được sử dụng rộng rãi trong lipidomics để nghiên cứu sự tương tác của các lipid chuyển hóa và tác động của chúng đối với sức khỏe và tuổi thọ.
Ly giải và chiết xuất bằng siêu âm được sử dụng để giải phóng các lipid như sphingolipid từ phôi, ấu trùng và giun C. elegans trưởng thành. Xử lý siêu âm được sử dụng để chuẩn bị dịch đồng nhất giun, sau đó chiết xuất lipid từ mẫu.
Quy trình chiết xuất lipid từ C. elegans bằng siêu âm
Rã đông cặn C. elegans trên đá và tái huyền phù bằng 0,5 ml nước siêu tinh khiết.
Xử lý siêu âm các mẫu C. elegans trong ống nghiệm 1,5mL, đồng thời liên tục giữ mẫu trên đá.
Có thể thực hiện xử lý siêu âm bằng máy siêu âm dạng đầu dò như UP200Ht, thiết bị chuẩn bị mẫu bằng siêu âm VialTweeter (xử lý siêu âm đồng thời 10 mẫu) hoặc UIP400MTP (để xử lý siêu âm các đĩa nhiều giếng như đĩa 96 giếng).
Để ly giải bằng siêu âm với UP200Ht, sử dụng đầu dò siêu nhỏ S26d2. Cài đặt trước chế độ chu kỳ siêu âm trong menu kỹ thuật số. Đặt biên độ ở mức 10% và chế độ chu kỳ siêu âm gồm 20 chu kỳ xung 2 giây, với khoảng nghỉ 30 giây giữa các đợt xung siêu âm.
Chuyển dịch nổi sang các ống thủy tinh có nắp vặn.
Thực hiện chiết xuất Folch bằng cách thêm 1 ml nước siêu tinh khiết vào mỗi ống thủy tinh, sau đó thêm 6 ml hỗn hợp chloroform/methanol (tỷ lệ = 2:1) vào mỗi ống thủy tinh.
Trộn xoáy từng ống thủy tinh trong 30 giây, lặp lại 4 lần.
Ly tâm các ống ở 1.258 x g trong 15 phút (Eppendorf, 5810 R) để tăng cường hơn nữa sự phân tách pha.
Chuyển phần kỵ nước phía dưới sang một ống thủy tinh sạch bằng pipet Pasteur thủy tinh.
Làm khô phần kỵ nước phía dưới dưới dòng nitơ trong thiết bị cô bay hơi bằng nitơ.
Bảo quản cặn đã làm khô trong tủ đông -80 °C cho đến khi sử dụng.
Chuẩn bị dịch ly giải giun bằng siêu âm
Dịch ly giải giun: Giun ở giai đoạn L4 được thu thập và rửa ba lần bằng đệm M9 (42,26 mM Na2HPO4, 22,04 mM KH2PO4, 85,56 mM NaCl và 0,87 mM MgSO4) để loại bỏ toàn bộ vi khuẩn. Sau khi loại bỏ dung dịch đệm M9 nhiều nhất có thể, giun được tái huyền phù trong dung dịch đệm ly giải: 50 mM HEPES, 50 mM KCl, 1mM EDTA, 1mM EGTA, 5 mM β-glycerol phosphat, 0,1% (v/v) Triton X-100, 50 mM natri fluorua, 1 mM natri orthovanadat, 5 mM natri pyrophosphat, 0,2 mM phenylmethanesulfonylfluoride và chất ức chế protease. Giun được đông lạnh trong nitơ lỏng và rã đông ở 37°C ba lần, sau đó được xử lý siêu âm trên đá khô bằng thiết bị siêu âm VialTweeter để chuẩn bị đồng thời 10 ống mẫu. Quá trình xử lý siêu âm được thực hiện ở biên độ 50% trong 10 chu kỳ, mỗi chu kỳ 2 sec., với khoảng nghỉ 30 sec giữa các đợt siêu âm. Sau đó, các mẫu được ly tâm ở 12.000 rpm tại 4°C trong 15 min. Dịch nổi được thu và bảo quản ở -70°C. Một phần mẫu được dùng để định lượng protein bằng phép thử Bradford.
Xác định glutathione tổng số, GSH và GSSG: Để định lượng glutathione, việc chuẩn bị dịch ly giải và phép xác định được thực hiện trong cùng một ngày. Ấu trùng L4 được cho ăn glucose và ấu trùng L4 đối chứng được thu và rửa bằng dung dịch đệm M9 ba lần. Sau khi loại bỏ dung dịch đệm M9 nhiều nhất có thể, giun được tái huyền phù trong axit metaphosphoric lạnh như nước đá (5% w/v), sau đó được xử lý siêu âm trong đá bằng thiết bị siêu âm VialTweeter ở biên độ 50% trong mười chu kỳ siêu âm, mỗi chu kỳ 2 sec., với khoảng nghỉ 30 sec. giữa các chu kỳ. Sau đó, ly tâm ở 12.000 rpm tại 4 ̊C trong 15 min.
(xem Alcántar-Fernández và cộng sự, 2018)
Chuẩn bị mẫu C. elegans trước khi kết tủa miễn dịch và thấm Western
Tóm tắt quy trình: để thu dịch chiết phôi, ấu trùng C. elegans L1 được nuôi đến giai đoạn trưởng thành trong môi trường S lỏng ở quy mô lớn. Phôi được thu bằng phương pháp dùng chất tẩy trắng tiêu chuẩn và được tạo huyền phù trong dung dịch đệm ly giải (50 mM Tris, pH 7,5, 100 mM KCl, 1 mM EDTA, 1 mM MgCl2, 8,7% glycerol, 0,05% NP-40, 1 hỗn hợp chất ức chế protease và 1 hỗn hợp chất ức chế phosphatase I và II), đông lạnh nhanh trong nitơ lỏng và ly giải bằng phương pháp phá vỡ tế bào bằng siêu âm, sử dụng thiết bị siêu âm có đầu dò siêu nhỏ, chẳng hạn như UP200Ht với S26d2 trong 10 xung trong khoảng thời gian 10 s ở biên độ 30%. Nếu cần chuẩn bị số lượng mẫu lớn hơn, các thiết bị được khuyến nghị là thiết bị siêu âm VialTweeter hoặc thiết bị siêu âm đa mẫu UIP400MTP dành cho đĩa giếng. Sau khi xử lý siêu âm, dịch chiết được làm trong sơ bộ bằng cách ly tâm ở 30.000g trong 20 min tại 4°C. Dịch chiết đã làm trong sơ bộ (300µg protein tổng số) được ủ với 40µg kháng thể kháng CDC-25.1 đã tinh sạch bằng sắc ký ái lực (nghiên cứu này), được liên kết chéo với protein A-agarose; hoặc, làm đối chứng, sử dụng một lượng tương tự immunoglobulin (Ig)G của thỏ được liên kết chéo với protein A-agarose, trong tổng thể tích 200µl dung dịch đệm ly giải chứa 1% NP-40, thành phần giúp giảm sự gắn kết không đặc hiệu của protein với chất nền. Các mẫu được quay trong 1 h tại 4°C, các hạt được rửa ba lần bằng dung dịch đệm ly giải và được rửa giải bằng 30µl glycine/HCl và 200 mM NaCl, pH 2,2. Sau khi kết tủa miễn dịch, các dịch rửa giải được pha loãng trong 30µl dung dịch đệm mẫu SDS, gia nhiệt đến 95°C trong 4 min và thông thường, 3% tổng lượng mẫu đầu vào cùng 30% các dịch rửa giải được đưa vào điện di SDS-PAGE, sau đó thấm Western với các kháng thể kháng CDC-25.1 (1:400), kháng LIN-23 (1:750), kháng ubiquitin (1:1000), kháng GSK3 (1:500) hoặc kháng β-actin (1:2000). Đối với các dịch chiết không được kết tủa miễn dịch, cùng một lượng protein tổng số thu từ các dịch chiết đó được tái huyền phù trong dung dịch đệm mẫu SDS, gia nhiệt đến 95°C, sau đó đưa trực tiếp vào điện di SDS-PAGE và phân tích bằng thấm Western. (xem Segref và cộng sự, 2020)
Thiết bị phá vỡ tế bào bằng siêu âm UP200St với đầu dò siêu nhỏ S26d2 để ly giải và chiết xuất protein
Ly giải bằng siêu âm với khả năng kiểm soát nhiệt độ chính xác
Việc kiểm soát nhiệt độ chính xác và đáng tin cậy là rất quan trọng khi xử lý các mẫu sinh học. Nhiệt độ cao khởi phát sự phân hủy protein do nhiệt trong mẫu.
Giống như mọi kỹ thuật chuẩn bị mẫu bằng cơ học, xử lý siêu âm tạo ra nhiệt. Tuy nhiên, nhiệt độ của mẫu có thể được kiểm soát tốt khi sử dụng VialTweeter. Chúng tôi giới thiệu nhiều phương án để theo dõi và kiểm soát nhiệt độ mẫu trong khi chuẩn bị mẫu bằng VialTweeter và VialPress để phân tích.
- Theo dõi nhiệt độ mẫu: Bộ xử lý siêu âm UP200St, dùng để vận hành VialTweeter, được trang bị phần mềm thông minh và cảm biến nhiệt độ có thể cắm nối. Cắm cảm biến nhiệt độ vào UP200St và đưa đầu cảm biến nhiệt độ vào một trong các ống mẫu. Thông qua màn hình cảm ứng màu kỹ thuật số, bạn có thể thiết lập một khoảng nhiệt độ cụ thể cho quá trình xử lý mẫu bằng siêu âm trong menu của UP200St. Thiết bị siêu âm sẽ tự động dừng khi đạt nhiệt độ tối đa và tạm dừng cho đến khi nhiệt độ mẫu giảm xuống giá trị thấp hơn của khoảng nhiệt độ ∆ đã thiết lập. Sau đó, quá trình xử lý siêu âm tự động bắt đầu trở lại. Tính năng thông minh này ngăn ngừa sự phân hủy do nhiệt.
- Khối VialTweeter có thể được làm lạnh trước. Đặt khối VialTweeter (chỉ đầu sonotrode, không kèm bộ chuyển đổi!) vào tủ lạnh hoặc tủ đông để làm lạnh trước khối titan, giúp trì hoãn sự tăng nhiệt độ trong mẫu. Nếu có thể, bản thân mẫu cũng có thể được làm lạnh trước.
- Sử dụng đá khô để làm mát trong quá trình xử lý siêu âm. Sử dụng một khay nông chứa đầy đá khô và đặt VialTweeter lên đá khô để nhiệt có thể tản nhanh.
Tìm thiết bị phá vỡ tế bào bằng siêu âm tối ưu cho ứng dụng ly giải của bạn
Hielscher Ultrasonics là nhà sản xuất có kinh nghiệm lâu năm về các thiết bị phá vỡ tế bào và đồng nhất hóa bằng siêu âm hiệu suất cao cho phòng thí nghiệm, các hệ thống quy mô để bàn và công nghiệp. Quy mô nuôi cấy tế bào vi khuẩn, mục tiêu nghiên cứu hoặc sản xuất và thể tích tế bào cần xử lý mỗi giờ hoặc mỗi ngày là những yếu tố thiết yếu để tìm thiết bị phá vỡ tế bào bằng siêu âm phù hợp với ứng dụng của bạn.
Hielscher Ultrasonics cung cấp nhiều giải pháp để xử lý siêu âm đồng thời nhiều mẫu (lên đến 10 lọ) cũng như số lượng lớn mẫu (tức là đĩa vi chuẩn độ / đĩa 96 giếng), từ thiết bị siêu âm phòng thí nghiệm kiểu đầu dò truyền thống với các mức công suất khác nhau từ 50 đến 400 watt đến các bộ xử lý siêu âm hoàn toàn ở quy mô công nghiệp với công suất lên đến 16.000watt mỗi thiết bị để phá vỡ tế bào và chiết xuất protein phục vụ mục đích thương mại trong sản xuất quy mô lớn. Tất cả các thiết bị siêu âm Hielscher đều được chế tạo để vận hành 24/7/365 ở mức tải tối đa. Độ bền và độ tin cậy là những đặc tính cốt lõi của các thiết bị siêu âm của chúng tôi.
Tất cả các thiết bị đồng nhất hóa bằng siêu âm kỹ thuật số đều được trang bị phần mềm thông minh, màn hình cảm ứng màu và chức năng ghi dữ liệu tự động, giúp thiết bị siêu âm trở thành công cụ làm việc thuận tiện trong phòng thí nghiệm và cơ sở sản xuất.
Hãy cho chúng tôi biết bạn cần xử lý mẫu sinh học thuộc loại tế bào nào, với thể tích bao nhiêu, tần suất như thế nào và nhằm mục tiêu gì. Chúng tôi sẽ đề xuất thiết bị phá vỡ tế bào bằng siêu âm phù hợp nhất với các yêu cầu quy trình của bạn.
Bảng dưới đây cung cấp thông tin về năng lực xử lý gần đúng của các hệ thống siêu âm của chúng tôi, từ thiết bị đồng nhất hóa cầm tay nhỏ gọn và thiết bị siêu âm đa mẫu đến các bộ xử lý siêu âm công nghiệp cho ứng dụng thương mại:
| Thể tích mẻ | Lưu lượng | Thiết bị được khuyến nghị |
|---|---|---|
| Đĩa 96 giếng / đĩa vi chuẩn độ | n.a. | UIP400MTP |
| 10 lọ, mỗi lọ 0,5 đến 1,5mL | n.a. | VialTweeter kết hợp với UP200St |
| 0,01 đến 250mL | 5 đến 100mL/min | UP50H |
| 0,01 đến 500mL | 10 đến 200mL/min | UP100H |
| 10 đến 2000mL | 20 đến 400mL/min | UP200Ht, UP400St |
| 0,1 đến 20L | 0,2 đến 4L/min | UIP2000hdT |
| 10 đến 100L | 2 đến 10L/min | UIP4000hdT |
| n.a. | 10 đến 100L/min | UIP16000 |
| n.a. | cao hơn | cụm thiết bị UIP16000 |
Liên hệ với chúng tôi! / Hãy hỏi chúng tôi!
Tài liệu / Tài liệu tham khảo
- 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.
Những thông tin đáng biết
Caenorhabditis elegans
C. elegans là loài giun tròn (tuyến trùng) trong suốt, sống tự do, dài khoảng 1 mm, ăn vi khuẩn (ví dụ: E. coli) và có vòng đời tương đối ngắn. Ở 20 °C, chủng C. elegans dùng trong phòng thí nghiệm (N2) có tuổi thọ trung bình khoảng 2–3 tuần và thời gian thế hệ từ 3 đến 4 ngày. Khi được nuôi với số lượng lớn, điều có thể dễ dàng thực hiện trong điều kiện phòng thí nghiệm được kiểm soát chính xác, C. elegans có thể dễ dàng được dùng trong sàng lọc để tìm hiểu cơ chế tác dụng của các thuốc mới cũng như tác động và sự tương tác của chúng trong các quá trình phân tử phức tạp liên quan đến bệnh ở người. Bộ gen ngắn, vòng đời ngắn và việc thao tác đơn giản trong điều kiện phòng thí nghiệm khiến C. elegans trở thành sinh vật mô hình lý tưởng cho các nghiên cứu như hệ gen học, hệ protein học, sinh học phát triển, nghiên cứu bệnh, phát triển thuốc, v.v.
Giun Caenorhabditis elegans có thể là cá thể đực hoặc cá thể lưỡng tính. Cá thể lưỡng tính có cả cơ quan sinh sản đực và cái. Tuy nhiên, không có giun cái. Cá thể lưỡng tính có thể tự thụ tinh hoặc cũng có thể giao phối với giun đực. C. elegans có thể tạo ra hơn 1.000 trứng mỗi ngày.
Vì C. elegans là một trong những sinh vật đơn giản nhất có hệ thần kinh, loài giun tròn này đã được sử dụng làm sinh vật mô hình trong nghiên cứu từ năm 1963. Các tế bào thần kinh không phát điện thế hoạt động và không biểu hiện bất kỳ kênh natri phụ thuộc điện thế nào. Ở cá thể lưỡng tính, hệ này gồm 302 tế bào thần kinh, với mô hình kết nối đã được lập bản đồ toàn diện, được gọi là bản đồ kết nối thần kinh.
Nhiều gen trong bộ gen C. elegans có các gen tương ứng về chức năng ở người, khiến loài này trở thành mô hình cực kỳ hữu ích cho các bệnh ở người và được sử dụng, chẳng hạn, để nghiên cứu sinh học phát triển, sự lão hóa và các yếu tố ảnh hưởng đến tuổi thọ. Ngoài ra, các thể đột biến C. elegans cung cấp mô hình cho nhiều bệnh ở người, bao gồm các rối loạn thần kinh (ví dụ: bệnh Alzheimer), bệnh tim bẩm sinh và bệnh thận.
Những yếu tố này đã khiến C. elegans trở thành mô hình có giá trị rất cao trong nhiều lĩnh vực nghiên cứu. Do đó, C. elegans là sinh vật đa bào đầu tiên được giải trình tự toàn bộ bộ gen. Bộ gen này chứa khoảng 20.470 gen mã hóa protein. Khoảng 35% số gen của C. elegans có các gen tương đồng ở người. Đáng chú ý, các gen của người đã nhiều lần được chứng minh là có thể thay thế các gen tương đồng của chúng ở C. elegans khi được đưa vào C. elegans. Ngược lại, nhiều gen của C. elegans có thể hoạt động tương tự các gen của động vật có vú.
Tuổi thọ của C. elegans là khoảng 3 tuần và vòng đời gồm sáu giai đoạn: phát triển phôi (giai đoạn trứng), bốn giai đoạn ấu trùng (L1 đến L4) và giai đoạn trưởng thành. Giun tròn nở ra từ trứng dưới dạng ấu trùng L1 gồm 560 tế bào. Sự tăng trưởng trong mỗi giai đoạn ấu trùng diễn ra thông qua phân chia tế bào và phì đại tế bào. Mỗi giai đoạn ấu trùng được đánh dấu bằng sự lột lớp cutin. Nếu điều kiện môi trường khắc nghiệt báo hiệu cho giun đang phát triển rằng các điều kiện khó có thể hỗ trợ khả năng sinh sản khi trưởng thành, C. elegans có thể thay đổi quá trình phát triển và hình thành một giai đoạn ấu trùng L3 thay thế, trong đó ấu trùng chuyển sang giai đoạn dauer. Ở trạng thái này, giun có khả năng chịu stress đặc biệt cao, sống lâu và có thể sống sót từ ba đến chín tháng. Ấu trùng dauer tự cách ly khỏi các điều kiện bất lợi bằng cách bịt kín cả khoang miệng lẫn khoang hậu môn, thu nhỏ ruột và kích hoạt một chương trình di truyền phụ thuộc daf-16/FOXO; chương trình này, cùng với các tác động khác, dẫn đến sự biểu hiện của một lớp cutin đặc trưng cho dauer. (xem Henderson et al., 2006)
Ấu trùng dauer của C. elegans
Ấu trùng dauer là thuật ngữ chỉ ấu trùng giun tròn đã bước vào một giai đoạn phát triển thay thế. Thuật ngữ “ấu trùng dauer” đặc biệt được dùng cho các loài giun thuộc họ Rhabditidae, bao gồm Caenorhabditis elegans. Từ “Dauer” có nguồn gốc từ tiếng Đức và có nghĩa là “thời gian kéo dài”, theo nghĩa “một khoảng thời gian”. Ấu trùng dauer bước vào một dạng trạng thái đình trệ và có thể sống sót trong điều kiện khắc nghiệt. Việc ấu trùng có bước vào giai đoạn dauer hay không và thời điểm bước vào phụ thuộc vào điều kiện môi trường. Ấu trùng dauer được nghiên cứu rộng rãi trong sinh học vì chúng thể hiện khả năng phi thường trong việc sống sót ở môi trường khắc nghiệt và sống trong thời gian dài. Ví dụ, ấu trùng dauer của C. elegans có thể sống sót tới bốn tháng, lâu hơn nhiều so với tuổi thọ trung bình khoảng ba tuần trong quá trình phát triển sinh sản bình thường.
Tổng quan về vòng đời của C. elegans
Sự phát triển của C. elegans trong môi trường thuận lợi:
Caenorhabditis elegans (C. elegans) có tiến trình phát triển khác nhau trong điều kiện môi trường thuận lợi và bất lợi.
Phản ứng của C. elegans với điều kiện thuận lợi:
Trong điều kiện thuận lợi, giun tròn hiển vi Caenorhabditis elegans (C. elegans) tuân theo một lộ trình phát triển rõ ràng. Loài giun tròn này thường hoàn thành vòng đời khá nhanh khi điều kiện môi trường tối ưu, thường ở nhiệt độ từ 15°C đến 20°C.
- Phát triển sinh sản: C. elegans bắt đầu vòng đời ở dạng phôi. Sau đó, chúng trải qua bốn giai đoạn ấu trùng riêng biệt, được viết tắt là L1 đến L4.
- Giai đoạn trưởng thành: Sau khi hoàn thành bốn giai đoạn ấu trùng, C. elegans đạt đến giai đoạn trưởng thành chỉ trong 3 đến 5 ngày. Ở giai đoạn này, chúng có khả năng sinh sản và tiếp tục sống thêm 2 đến 3 tuần, tùy thuộc vào các yếu tố môi trường.
Phản ứng của C. elegans với điều kiện bất lợi:
Tuy nhiên, C. elegans là sinh vật có sức chống chịu cao và có thể thích nghi với điều kiện bất lợi thông qua một quá trình gọi là hình thành dauer.
- Hình thành dauer: Khi điều kiện môi trường trở nên bất lợi, chẳng hạn như mật độ quần thể quá cao, nguồn thức ăn hạn chế hoặc nhiệt độ cao, C. elegans có thể bước vào một giai đoạn ấu trùng thứ ba đặc biệt gọi là “dauer”, viết tắt là L3d.
- Khả năng sống sót của dauer: Ấu trùng dauer có những thích nghi đặc biệt để sống sót trong điều kiện khắc nghiệt. Chúng có thể sống trong vài tháng ở giai đoạn này, tiết kiệm năng lượng và chống chịu môi trường đầy thử thách.
Phục hồi trong môi trường thuận lợi:
Điểm đáng chú ý của C. elegans là khả năng trở lại vòng đời bình thường khi điều kiện được cải thiện.
- Trở lại điều kiện thuận lợi: Khi ấu trùng dauer của C. elegans gặp lại điều kiện thuận lợi, chẳng hạn như thức ăn dồi dào, mật độ quần thể thấp hơn và nhiệt độ phù hợp, chúng cảm nhận được sự thay đổi của môi trường.
- Phục hồi và sinh sản: Để đáp ứng với những điều kiện được cải thiện này, ấu trùng dauer trải qua một quá trình gọi là “phục hồi”. Trong quá trình phục hồi, chúng chuyển trở lại các giai đoạn ấu trùng và cuối cùng trở thành cá thể trưởng thành có khả năng sinh sản với tuổi thọ bình thường.
Khả năng chuyển đổi giữa các giai đoạn phát triển để đáp ứng với điều kiện môi trường là một đặc điểm sinh học đặc biệt của C. elegans. Khả năng này cho phép chúng sống sót và sinh sản hiệu quả trong nhiều điều kiện khác nhau, khiến chúng trở thành sinh vật mô hình có giá trị cho nghiên cứu khoa học, đặc biệt trong nghiên cứu về sự phát triển, di truyền học và lão hóa.

