En all-on-chip metode for rask nøytrofilt kjemotaksisanalyse direkte fra en bloddråpe

Denne artikkelen gir den detaljerte metoden for å utføre en rask nøytrofilt kjemotaksisanalyse ved å integrere on-chip nøytrofilisolasjon fra helblod og kjemotaksistesten på en enkelt mikrofluidisk chip.

Neutrofile migreringer og kjemotaksier er kritiske for kroppens immunsystem. Mikrofluidiske enheter brukes i økende grad for å undersøke neutrofilmigrasjon og kjemotaks, på grunn av deres fordeler i sanntidsvisualisering, presis kontroll av kjemisk konsentrasjonsgradientgenerering, og redusert reagens og prøveforbruk. Nylig er det gjort en økende innsats av de mikrofluidiske forskerne mot utvikling av integrerte og lettstyrte mikrofluidiske kjemotaksanalysesystemer, direkte fra helblod. I denne retning ble den første all-on-chip-metoden utviklet for å integrere den magnetiske negative rensingen av nøytrofiler og kjemotaksanalysen fra små blodvolumprøver. Denne nye metoden tillater en rask prøve-til-resultat nøytrofil kjemotaksis test på 25 minutter. I dette papiret gir vi detaljert konstruksjon, drift og dataanalysemetode for denne all-on-chip chemotaxis-analysen med en diskusjon om feilsøkingsstrategier, limiTasjoner og fremtidige retninger. Representative resultater av nøytrofilt kjemotaksis-analysen som tester en definert kjemoattraktant, N- formyl-Met-Leu-Phe (fMLP) og sputum fra en pasient med kronisk obstruktiv lungesykdom (COPD), ved bruk av denne all-on-chip-metoden, er vist. Denne metoden gjelder for mange celle-migrasjonsrelaterte undersøkelser og kliniske anvendelser.

Chemotaxis, en prosess med rettet cellemigrasjon til oppløselig kjemisk konsentrasjonsgradient, er kritisk involvert i mange biologiske prosesser, inkludert immunrespons ^{1 , 2 , 3} , vevsutvikling ⁴ og kreftmetastase ⁵ . Neutrofiler er den mest vanlige hvite blodlegemundersatsen og spiller viktige roller for å muliggjøre kroppens medfødte vertsforsvarsfunksjoner, samt å formidle adaptive immunresponser ^{6 , 7} . Neutrofiler er utstyrt med høyregulert kjemotaktisk maskineri....

Alle humane samlingsprotokoller ble godkjent av Fellesforskningsetikkstyret ved University of Manitoba, Winnipeg.

1. Microfluidic Device Fabrication ( Figur 1A )

1. Design og skriv gjennomsiktighetsmaske.
   1. Design enheten som beskrevet tidligere ²⁵ . Se figur 1A .
      MERK: Enheten inneholder to lag. Det første laget (4 μm høyt) definerer celledockingsbarriarkanalen for ?.......

Neutrofiler er negativt valgt fra en dråpe helblod direkte i den mikrofluidiske enheten. Renheten av de isolerte neutrofiler ble verifisert ved on-chip Giemsa-farging, og resultatene viste de typiske ringformede og lobeformede kjernene til nøytrofiler ( figur 2A ) ²⁵ . Dette indikerer en effektiv neutrofile isolasjon på chip med høy renhet fra et lite volum helblod. Videre kan dockningsstrukturen effektivt justere celler ved siden.......

I dette papiret ble det beskrevet en detaljert protokoll for direkte isolering av nøytrofiler fra helblod etterfulgt av kjemotaksis-testen, alt på en enkelt mikrofluidisk brikke. Denne metoden gir nyttige funksjoner i sin enkle operasjon, negativt utvalg av nøytrale filtre med høy renhet, rask prøve-til-resultat kjemotaksis-test, reduserte reagenser og prøveforbruk, og nøyaktig analyse av celleoverføringsdata. Som et grovt estimat, gikk minst 25% av nøytrofilene fra den inntatte helblodprøven effektivt inn i d.......

Dette arbeidet er delvis støttet av stipend fra Norges naturvitenskapelige og tekniske forskningsråd (NSERC) og de kanadiske instituttene for helseforskning (CIHR). Vi takker Klinisk Institutt for anvendt forskning og utdanning på Victoria General Hospital i Winnipeg og Seven Oaks General Hospital i Winnipeg for å administrere kliniske prøver fra mennesker. Vi takker Dr. Hagit Peretz-Soroka for nyttig diskusjon om analyseoperasjonsstrategiene. Vi takker professor Carolyn Ren og Dr. Xiaoming (Cody) Chen fra University of Waterloo for sin sjenerøse støtte i filmprosess....