一种直接从一滴血液中快速中性粒细胞趋化分析的片上方法

本文提供了通过在单个微流体芯片上整合来自全血的片上嗜中性粒细胞分离和趋化性测试来进行快速嗜中性粒细胞趋化性测定的详细方法。

嗜中性粒细胞迁移和趋化性对我们身体的免疫系统至关重要。微流控装置越来越多地用于调查嗜中性粒细胞迁移和趋化性，因为它们具有实时可视化，精确控制化学浓度梯度产生以及降低的试剂和样品消耗的优点。最近，微流体研究人员正在越来越多地努力开发直接从全血中开发整合且易于操作的微流体趋化性分析系统。在这个方向上，第一个全芯片方法被开发用于整合嗜中性粒细胞的磁性负性纯化和来自小血容量样品的趋化性测定。这种新方法允许在25分钟内快速进行样品至结果嗜中性粒细胞趋化性测试。在本文中，我们提供了详细的构建，操作和数据分析方法，用于片上趋化性测定，讨论故障排除策略，limi重点和未来发展方向。显示了使用这种全芯片方法测试定义的化学引诱物， N-甲基-Mult-Leu-Phe（fMLP）和来自慢性阻塞性肺疾病（COPD）患者的痰的中性粒细胞趋化性测定的代表性结果。该方法适用于许多细胞迁移相关调查和临床应用。

趋化因子是一种有针对性的细胞迁移到可溶性化学物质浓度梯度的过程，在很多生物学过程中都是非常重要的，包括免疫反应^1,2,3 ，组织发育⁴和癌症转移⁵ 。嗜中性粒细胞是最丰富的白细胞亚群，在使身体的先天宿主防御功能以及介导适应性免疫反应^6,7中发挥关键作用。嗜中性粒细胞配备有高度调节的趋化机制，允许这些运动免疫细胞通过化学疗法8对病原体衍生的化学引诱物（ 例如 fMLP）和宿主衍生的化学引诱物（ 例如白细胞介素-8）作出反应。嗜中性粒细胞迁移和趋化性介导各种生理问题和疾病如炎症和癌症^1,9 。因此，准确评估嗜中性粒细胞趋化性为研究嗜中性粒细胞生物学和相关疾病提供了重要的功能读数。

与广泛使用的常规趋化性测定（ 例如 transwell测定¹⁰ ）相比，由于精确控制的化学梯度产生和小型化^，微流控装置显示出对定量评估细胞迁移和趋化性的巨大前景^11,12,13 。在过去二十年左右，已经开发出各种微流体装置来研究不同生物细胞类型，特别是中性粒细胞^1....

所有人类样品采集方案均由温尼伯曼尼托巴大学联合学院研究伦理委员会批准。

微流体装置制造（ 图1A ）

1. 设计和打印透明面具。
   1. 设计设备如前所述²⁵ 。参见图1A 。
      注意：设备包括两层。第一层（4μm高）限定了细胞对接屏障通道，以将细胞捕获在梯度通道旁边。第二层（60μm高）?.......

嗜中性粒细胞直接在微流体装置中从一滴全血中选择。通过片上吉姆萨染色验证了分离的嗜中性粒细胞的纯度，结果显示中性粒细胞典型的环状和叶状核（ 图2A ） ²⁵ 。这表明从小体积的全血中可以获得高纯度的片上嗜中性粒细胞分离。此外，对接结构可以在施加化学梯度（ 图2B ） ²⁵之前有?.......

在本文中，描述了在单个微流体芯片上直接从全血中分离嗜中性粒细胞并进行趋化性试验的详细方案。该方法易于操作，阴性选择高纯度中性粒细胞，快速样品至结果趋化性测试，减少试剂和样品消耗，以及精确的细胞迁移数据分析，提供了有用的功能。粗略估计，来自输入全血样本的嗜中性粒细胞的至少25％有效地进入装置中的对接结构，并且通过片上吉姆萨染色发现嗜中性粒细胞纯度高。

这项工作部分得到加拿大自然科学和工程研究理事会（NSERC）和加拿大卫生研究院（CIHR）的资助。感谢温尼伯维多利亚维多利亚综合医院和温尼伯七橡综合医院临床应用研究与教育研究所，负责管理人类临床样本。我们感谢Hagit Peretz-Soroka博士有关测定操作策略的有益讨论。 我们非常感谢滑铁卢大学的卡罗琳教授和陈晓明博士在拍摄过程中的慷慨支持。