Method Article
Структурированная протокол представлен на клеточном анализе как функционального тестирования предсказать прогноз идиопатический сколиоз с помощью сотового диэлектрической спектроскопии (CDS). Анализ может быть выполнен с свежих или замороженных мононуклеарных клеток периферической крови (РВМС), и процедура завершается в течение 4 дней.
Этот протокол детали экспериментальной и аналитической процедуры для клеточном анализе, разработанной в нашей лаборатории в качестве функционального теста, чтобы предсказать прогноз идиопатический сколиоз у бессимптомных и пострадавших детей. Анализ состоит из оценки функционального состояния Gi и Gs белков в мононуклеарных клеток периферической крови (РВМС) по сотовой диэлектрической спектроскопии (CDS), с использованием автоматического CDS на основе документа, а также классификацию детей на три функциональные группы (ПП1 , FG2, FG3) по отношению к профилю дисбаланс между степенью ответ на Gi и Gs белков стимуляции. Классификация подтверждается еще дифференциального эффекта остеопонтином (OPN) на ответ на Gi стимуляции среди групп и тяжелой прогрессирование заболевания ссылается FG2. Примерно, объем 10 мл крови необходимо извлечь РВМС на Ficoll-градиента и клетки затем хранили в жидком азоте. Достаточное количество PКонтроллеров BMC выполнять исследования получается после двух дней клеточной культуре. По существу, клетки сначала инкубировали с phytohemmaglutinin (ФГА). После 24 ч инкубации среду заменяли на ФГА, свободной от культуральной среде в течение дополнительных 24 часов до посева клеток и лечения ОПН. Затем клетки спектроскопии скрининг на своих ответах на соматостатина и изопротеренолом, которые соответственно активируют Gi и Г.С. белки через их родственными рецепторами. Оба соматостатин и изопротеренолом одновременно вводят с интегрированным гидросистемы и ответы клеток передаются контролируются в течение 15 мин. Анализ может быть выполнен с свежих или замороженных РВМС и процедура закончена в течение 4 дней.
Идиопатический сколиоз является деформацией позвоночника неизвестной причины обычно определяется как боковое искривление превышает 10 градусов, сопровождающихся позвонка вращения 1. Состояние влияет 4% от детского населения и чаще всего диагностируется в возрасте от 9 до 13 лет 2,3,4. Диагноз в первую очередь исключения и производится только после исключения других причин деформации позвоночника, таких как позвоночный пороков, нервно или синдромальных расстройств. Традиционно trunkal асимметрия раскрывается Адамс теста вперед гибки и измеряется сколиограф во время физической экспертизы 5. Диагноз может быть подтвержден рентгенографического наблюдения кривой и измерения угла с использованием способа Cobb 6.
После постановки диагноза, главной задачей для врачей в управлении сколиотической детей в том, будет ли кривая прогресса. Действительно, кривые прогрессии, часто непредсказуемо иболее часто наблюдается среди девочек, чем у мальчиков 7. При отсутствии лечения, кривая может прогрессировать резко, создавая значительные физические деформации и даже сердечно-легочную проблемы. Эти проявления становятся опасными для жизни, когда кривая превышает 70 ° 8,9. Нынешние методы лечения, чтобы предотвратить или остановить прогрессирование кривой включают общеукрепляющим и хирургии. В общем, готовятся рекомендуется для кривых между 25-40 °, в то время как операция зарезервирован для кривых более 45 ° или не реагировать на крепления.
Примерно, 10% детей с диагнозом идиопатического сколиоза у кривые прогрессии, требующий корректирующие операции 10. В настоящее время нет проверенный метод или тест, доступный для выявления этой категории пациентов. Следовательно, все диагностированные дети подвергаются нескольких рентгеновских снимков в течение нескольких лет, как правило, пока они не достигнут скелетной зрелости. Считается, что типичные пациенты с сколиозом будет иметьпримерно в 22 рентгенологические исследования над 3-летний период 11. Из-за потенциального риска нескольких рентгенографических исследований, альтернативные подходы, которые могут позволить выполнять прогноз идиопатический сколиоз, не подвергая детей к ионизирующей радиации сильно хочется. С целью удовлетворения этой потребности, мы уже разработали на основе клеток скрининге в качестве прогностического теста раньше выявить бессимптомные детей с риском развития идиопатический сколиоз. Тест предсказывает клинический исход в обеих бессимптомных и детей, пострадавших путем изучения функционального состояния Gi белков и классификации детей на три функциональные группы (ПП1, ПП2 и ПП3) в зависимости от степени максимального ответ на Gi белка стимуляции 12 как измеряется CDS на основе системы. Эта система в основном используется для оценки трансдукцию сигнала через G белков в клетках различных типов 13,14,15,16. Это дает информацию оОбщая интегрированы ответ клеток на внешние раздражители, измеряя изменения в импеданса после активации рецепторов клеточной поверхности. Клетки высевают в микропланшеты, которые содержат электроды в нижней части лунки и система применяет небольшое напряжение, которые вызывают внеклеточные и трансцеллюлярного токи. После соединения инъекции в скважину, рецепторы клеточной поверхности стимулируются и передачи сигнала события происходят, что приводит к клеточных изменений, которые влияют на поток внеклеточных и трансцеллюлярного токов, и тем самым влиять на измеренный величину. При таком подходе, сколиотическую пациенты и дети больше подвержены риску развития сколиоза менее чувствительны к Gi стимуляции белкового по сравнению с группой контроля, а также классификация основана на процентах от степени снижения по отношению к контрольной группе. Диапазоны классификации закреплены между 10 и 40% FG3, 40 и 60% для FG2 и 60 и 90% для ПП1 12.
В последнее время, мы изменили этот подход, демонстрируя, что три функциональные группы четко можно выделить в соответствии с профилем дисбаланса между ответ на Gi и Gs стимуляции. В самом деле, мы обнаружили, что ответ на Gi стимуляции преобладали FG3, в то время как никакой очевидной дисбаланс не наблюдалось FG2. В противоположность этому, ПП1 выставлены преобладание ответа на Gs стимуляции. Кроме того, мы предоставили доказательства того, что пациенты, принадлежащие к FG2 больше подвержены риску развития точки нуждающихся хирургии 17. Точность этого теста классификации того, было улучшено путем демонстрации дифференциальный эффект остеопонтином (OPN) на ответ на Gi стимуляции среди функциональных групп.
Здесь мы документировать подробные шаги экспериментальных и аналитических процедур этого функционального тестирования, как в настоящее время выполняется в нашей лаборатории.
Вся процедура проводится под стерильной биологической капотом и все решения и оборудование вступления в контакт с клетками, должны быть стерильными.
1. Подготовка основных решений
2. Подготовка и хранение МНПК
3. Функциональный анализ
1. День 1
2. День 2
3. День 3
4. День 4
Жизнеспособность клеток была сравнима среди всех образцов со значениями в соответствии в диапазоне от 86 и 96%. В противоположность этому, высокие вариации были отмечены в числе клеток среди образцов (таблица 3). Из 32 образцов, используемых, два имел недостаточное количество клеток и которые не были классифицированы. Пример результатов функциональной классификации по степени дисбаланса между Gi и сигнализации ГЦБ показал на рисунке 3. Вертикальная ось этой фигуры состоит из трех разделов разграничения функциональных групп с динамическим диапазоном, установленным как> 10 для FG3, между 10 и -10 для FG2, и, наконец, <-10 для ПП1. Среди 30 пациентов испытанных здесь, 14, 6, и 5 пациентов были четко разделены на FG3, FG2, и ПП1, соответственно, тогда как пять пациентов, в частности, 345, 353, 370, 371, и 382, были в границы диапазонов. Оценка влияния OPN на ответ на Gi стимуляции показало, что OPN увеличил ответ в годовыхциентов 353 и 371. В противоположность этому, ответ был снижен более чем на 50% у пациентов 345 и 382 и менее чем на 50% в пациента после лечения 370 rOPN. Так, в соответствии с нашими критериями классификации (табл. 2), мы смогли классифицировать пациентов 353 и 371 в ПП1, пациенты 345 и 382 в FG2, и пациент 370 в FG3. Параллельно, все пациенты были обследованы на их реакции на Gi стимуляции белкового и по сравнению с контрольной группой. Как и ожидалось, все пациенты были менее чувствительны, чем в контрольной, и пациенты, отнесенные к той же функциональной группы нашей новой процедуры выставлены аналогичные уровни максимальной реакции (рис. 5). Более того, разрыв между пациентами каждой функциональной группы согласуется с нашей классической диапазоне классификации 12, проверка наш новый порядок. Классификация большой когорты сколиотических пациентов регулярно следуют в нашей специальной клинике в Sainte-Justine больнице показало, что трифункциональные группы были аналогичным образом распределены среди умеренных случаях, в то время как FG2 был преобладающим среди тяжелых случаях (фиг. 6), идентификации пациентов разделить на данную функциональную группу, как более подвержены риску тяжелой прогрессирования заболевания и о том, что этот тест классификация может быть полезно в прогноз идиопатический сколиоз.
Полный СМИРешение | Безводный D-глюкозы | 0,1% |
CaCl 2 2H 2 O | 0,05 мм | |
MgCl 2 | 0,98 мМ | |
KCl | 5,4 мМ | |
Трис | 145 мм | |
Раствор В | NaCl | 140 мм |
Сбалансированный солевой раствор (BSS) | Решение | 1 объем |
Раствор В | 9 объем | |
RPMI-1640 | 500 мл | |
Антибиотик-противогрибковое | 1% | |
FBS | 10% | |
Дополнительные СМИ | RPMI-1640 | 50 мл |
Антибиотик-противогрибковое | 1% | |
FBS | 40% | |
Замораживание средств массовой информации | RPMI-1640 | 50 мл |
Антибиотик-противогрибковое | 1% | |
FBS | 40% | |
ДМСО | 20% | |
PHA СМИ | RPMI-1640 | 500 мл |
Антибиотик-противогрибковое | 1% | |
FBS | 10% | |
Phytohemaglutinin | 1% |
Таблица 1. Основныерешения.
Динамические диапазоны с ΔG | Функциональные группы | Динамические диапазоны с Fe |
ΔG <-10 | FG1 | Фе> 100% |
-10 <ΔG <+10 | FG2 | Фе <50% |
ΔG> +10 | FG3 | 50% |
Таблица 2. Классификация функциональных групп в соответствии с динамическим диапазоном, установленным с ΔG и Fe.
Пациенты | Жизнеспособность (%) | Концентрация клеток (× 10 6 / мл) | Комментарии |
343 | 88.7 | 11.64 | |
344 | 90.5 | 13.6 | |
345 | 94,4 | 8.54 | |
346 | 94.3 | 25.79 | |
347 | 94.2 | 27.36 | |
348 | 94.6 | 8.52 | |
349 | 91.2 | 0.82 | Недостаточное количество клеток |
350 | 90.3 | 8.92 | |
352 | 92,6 | 8.28 | |
353 | 91.3 | 12.75 | |
354 | 86.9 | 7.62 | |
355 | 91.2 | 7.51 | |
356 | 90.3 | 9.36 | |
358 | 95.1 | 16.94 | |
359 | 92.3 | 13.89 | |
360 | 89.4 | 7.67 | |
361 | 93.5 | 7.84 | |
365 | 86.5 | 2.2 | Недостаточное количество клеток |
368 | 92,6 | 15.69 | |
369 | 93,4 | 10.9 | |
370 | 92.5 | 19.93 | |
371 | 88.8 | 10.68 | |
374 | 93.9 | 16.86 | |
376 | 92.9 | 15.67 | |
377 | 93.1 | 9.99 | |
378 | 93.6 | 13.57 | |
379 | 92,6 | 19.86 | |
380 | 91.1 | 8.46 | |
381 | 93.9 | 14.82 | |
382 | 92.1 | 23.06 | |
383 | 92.9 | 11.82 | |
384 | 89.1 | 7.73 |
Таблица 3. Процент жизнеспособности и концентрации клеток, как определено с использованием автоматического счетчика клеток и жизнеспособность анализатора.
Рисунок 1. Дизайн для посева клеток.
Рисунок 2.Дизайн для дозирования соединений.
Рисунок 3. Динамический диапазон функциональной классификации с использованием системы CDS основе. График иллюстрирует значения степени дисбаланса между ответов на Gi и Gs стимуляции, полученной в МНПК пациентов с идиопатическим сколиозом. Значения были измерены с помощью системы CDS основе в ответ на 10 мкМ изопротеренола и соматостатин. Каждая точка представляет ΔG обеих реакций в двух экземплярах.
Рисунок 4. Влияние rOPN на ответ на Gi стимуляции в МНПК. Клетки с недостатком сыворотки в течение 18 часов в присутствии или в отсутствие 0,5 мкг / мл rOPN и затем стимулировали 10 56; М соматостатина инициировать Gi-опосредованного клеточного ответа. Данные в графе были получены из максимальной-минимум сопротивления и соответствуют среднему ответ в двух экземплярах.
Рисунок 5. Функциональное состояние Gi белка в МНПК от контроля и scoliostic субъектов. РВМС от контрольных субъектов и сколиотических пациентов подвергались воздействию возрастающих концентраций соматостатина, чтобы стимулировать Gi белков с помощью эндогенных рецепторов соматостатина. Клеточный ответ измеряли системы CDS основе, как описано в разделе процедуры. Кривые были получены из максимума-минимума сопротивления. Каждая кривая представляет собой нелинейной регрессии. Данные были нормированы на максимальной реакции в клетках из контрольной и каждая точка соответствует среднему ответ в двух экземплярах./ 50768/50768fig5large.jpg "целевых =" _blank "> Нажмите здесь, чтобы увеличить рисунок.
Рисунок 6. Распределение функциональных групп среди различных этапах сколиоза. Большая когорта сколиотических пациентов с 794 умеренных (кривизны между 10-44 °) и 162 тяжелых (кривизны больше чем на 45 град) случаях регулярно следуют в Sainte-Justine больницы, были классифицированы в соответствии с их степенью дисбаланса между ответ на Gi и Gs стимуляция. Реакции были измерены с помощью системы CDS основе в ответ на 10 мкМ изопротеренола и соматостатин.
Мы описали подробную процедуру прогностического теста на основе клеток для идиопатический сколиоз, применимой к мононуклеарных клеток периферической крови (МНПК) свежевыделенными или сохраняется заморозить на срок до одного года в жидком азоте. С помощью Свежевыделенные МНПК громоздко при тестировании большого количества лиц, процедура была представлена с замороженными МНПК, которые предлагают более практичный вариант в клинических условиях. Тем не менее, были обнаружены проблемы с клеточной слипания при оттаивании, когда замороженные МНПК первоначально использовались, что приводит иногда к изменчивости между сериями. Чтобы максимизировать анализа воспроизводимости, мы рекомендуем избегать при замораживании-оттаивании цикл и использование замороженного образца только один раз. Процедура очень проста, что позволяет для точного обнаружения неисправного Gi функции белка в течение короткого времени. Используя эту процедуру, бессимптомные и сколиотические дети могут быть легко классифицированы, чтобы лучше прогнозировать их клинический исход без какой-либо опасности для их здоровья. Хогим при выполнении классификации по степени максимального ответ на Gi стимуляции относительно здоровых субъектов 12 контрольных, несколько требований к субъектам управления должны быть выполнены. Действительно, для того, чтобы иметь надлежащий сравнения когорту, субъекты управления должны быть возраст и пол совпадают, не быть на любом виде лекарств, а также обеспечить личную информацию, например, прошлого индивидуального / семейной истории болезни. Эти требования могут стать важным препятствием для найма контрольной. Поэтому, выполняя классификацию, исследуя степень дисбаланса между ответ на Gi и Gs стимуляции белка в той же особи идеально подходит для устранения необходимости использования вопросов управления.
Использование системы CDS-основе для выполнения этой прогностическое испытание имеет важное значение с точки зрения одновременно обеспечивая GI-и Gs-опосредованных клеточных ответов в том же анализе. Хотя многие пациенты могут быть классифицированы, не утранеоднозначность, используя динамический диапазон, установленный для данного анализа, небольшое количество пациентов будет демонстрировать значения на границе диапазонов, как показано по результатам настоящего доклада. Чтобы различать этих людей, мы ввели оценку влияния ОПН на ответ на Gi стимуляции, продемонстрировав, что OPN индуцирует дифференциальный эффект на Gi-опосредованного клеточного ответа между тремя функциональными группами. В самом деле, мы обнаружили, что в присутствии ОПН, ответ на Gi стимуляции увеличения ПП1, в то время как она уменьшается в FG2 и FG3, в большей степени в FG2. Несмотря на высокую стоимость ОПН, использование этого хемокина важно различать неопределенных случаев и, следовательно, повысить точность классификации нашем анализе. Тем не менее, этот анализ имеет недостаток в том, что, как минимум, 1,5 х 10 5 клеток на лунку обязан соблюдать клеточный ответ с системой CDS основе в условиях нашего эксперимента. Некоторые образцы пациентов не будет иметь достаточного количестваклетки, которые будут обследованы. В этом случае, необходимо вспомнить пациентов для дополнительного сбора крови, который может быть тревожным для семей и разочарований для медицинского и лабораторного персонала. Перспективные исследования планируются в нашей лаборатории для решения этого вопроса.
Тем не менее, текущий протокол опирается на простых и проверенных методов для подготовки клетки в то время как тестирование автоматизированной с использованием утвержденной системы без наклеек 13, 14 для контроля ответов клетки. Тестирование платформа является относительно недорогим по сравнению с генетической платформы, доступного для прогнозирования других заболеваний. Кроме того, стоимость всех расходных материалов, в том числе трубок для сбора крови, советы, специальной электрода микропланшетов и конической и пробирки Эппендорф, не очень дорого и оценивается в менее чем $ 3000, чтобы завершить тестирование на примерно одна тысяча пациентов. Хотя эта оценка не включает в себя затраты на оплату труда для подготовки образцови выполнив тест, этот тест значительно более доступным, чем платформах секвенирования следующего поколения остается. Обращает на себя внимание, это не только сравнение стоимости к генетическим платформах, но более конкретно относится к области АИС, это расходы, связанные с радиологических изображений. Сегодня, более чем одного миллиона детей в США и около 100 тысяч детей в Канаде с диагнозом идиопатический сколиоз, и общая стоимость диагностики и мониторинга сколиотических детей методом рентгеновской экспозиции составляет более 2,5 млрд. долларов в год в Северной Америке. Таким образом, наша процедура анализа на основе клеток можно было бы ожидать, чтобы быть пригодным для рутинного скрининга и мониторинга детей с идиопатическим сколиозом без риска для здоровья и с меньшими затратами.
Эта работа привела к несколько патентов держать на Сент-Жюстин университетской больницы и многие другие находятся на рассмотрении в нескольких странах. Четвертое измерение позвоночника ООО является эксклюзивным лицензиатом Sainte-Justine University Hospital.
Эта работа была поддержана грантами от La Fondation Ив Cotrel де l'Institut де Франс, Париж, Франция (до доктора Моро), Канадские Институты Исследования Здоровья (грант РР2-99466, чтобы доктора Моро) и от четвертого измерения позвоночника ООО , Нью-Йорк, США (Грант для доктора Моро).
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Materials | |||
RPMI | Wisent, Inc | 350-005-CL | |
FBS | Therno Scientific Hyclone | SH3007103 | |
DMSO | Sigma Aldrich | D2650 | |
Ficoll-Plaque Plus | GE Healthcare | 17144003 | |
Antibiotic-Antimycotic | Invitrogen | 15240-062 | |
Phytohemagglutinin | Invitrogen (Gibco) | 10576-015 | |
Recombinant Human Osteopontin | R&D Systems, Inc | 1433-OP/CF | |
Somatostatin | Tocris | 1157 | |
Isoproterenol | Tocris | 1743 | |
PBS | Wisent, Inc | 311-010-CL | |
Sterile pipette tips | Axygen Scientific | 301-06-451 | |
Sterile Eppendorf tubes | Ultident | 24-MCT-150-C | |
50 ml conical tubes | VWR International | 89039-658 | |
Cellkey small sample 96W microplate | Molecular Devices | 1026496 | |
Cellkey tips | Cybio | OL3800-25-559N | |
Precut pierceable seals | Excel Scientific, Inc | XP-100 | |
Equipment | |||
Vicell XR | Beckman Coulter | 731050 | Automated cell counter |
Cell culture hood | Forma Scientific | 1284 | Class II |
Liquid nitrogen storage | Thermo Scientific | CY5093570 | |
Water bath | VWR International | 89032-204 | |
Standard light microscope | Leica Microsystems | DMIL LED | |
Cell culture incubator | Thermo Scientific | 51019557 | 5% CO2 at 37 °C |
Low speed centrifuge | Thermo Scientific | 75004364 | |
Cellkey system | Molecular Devices | 1019185 | CDS-based instrument |
Запросить разрешение на использование текста или рисунков этого JoVE статьи
Запросить разрешениеThis article has been published
Video Coming Soon
Авторские права © 2025 MyJoVE Corporation. Все права защищены