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高內(nèi)涵成像技術(shù)在單抗結(jié)合檢測中的應(yīng)用

優(yōu)點(diǎn):
●無需沖洗的檢測方法提高效率,減小浪費(fèi)
●應(yīng)用范圍廣,可用于貼壁細(xì)胞,懸浮細(xì)胞及免疫磁珠
●可用任何波長的熒光標(biāo)記
●高敏感度可檢測低豐度抗原

單抗結(jié)合檢測方法的發(fā)展大大提高了細(xì)胞及免疫磁珠的高通量,高內(nèi)涵分析效率。這種不用沖洗,基于熒光微孔分析技術(shù)(fluorometric microvolume assay technology, FMAT)的方法可以快速的針對(duì)更少量的細(xì)胞進(jìn)行篩選,而且在傳統(tǒng)樣本檢測中由于多次洗板造成的細(xì)胞損失也完全可以避免。

抗體的發(fā)現(xiàn)在診斷疾病,研發(fā)疫苗和治療疾病的過程中起到重要作用。研究者們利用雜交瘤細(xì)胞或者形成克隆來篩選高表達(dá)克隆株,檢測細(xì)胞表面的抗體結(jié)合效率,觀測抗體或配體在細(xì)胞內(nèi)的內(nèi)化。在傳統(tǒng)的FMAT檢測方法的已有優(yōu)點(diǎn)之上,利用ImageXpress® Micro 寬場高內(nèi)涵分析系統(tǒng)進(jìn)行操作的單抗結(jié)合檢測方法可以讓科學(xué)家們在同一個(gè)平板孔中檢測多種不同細(xì)胞的表面抗體結(jié)合情況。這一系統(tǒng)也可以將檢測規(guī)模提升到1536孔板,并且只需要2-3微升的樣本。即使用更低的二抗?jié)舛,其檢測范圍和靈敏度也不會(huì)下降,甚至有所提高。

檢測原理
抗體被富集在磁珠上并用帶熒光的二抗進(jìn)行標(biāo)記。熒光成像技術(shù)可以檢測被磁珠捕獲的抗體數(shù)量。利用類似的方法同樣可以檢測細(xì)胞表面結(jié)合的配體以及配體和抗體的內(nèi)化。

在單抗結(jié)合檢測過程中(圖1),應(yīng)將貼壁細(xì)胞,懸浮細(xì)胞或抗體包被磁珠樣本加入到96,384,1536孔板中。然后加入一抗(目標(biāo)抗體),接著用二抗對(duì)一抗進(jìn)行標(biāo)記來檢測一抗的結(jié)合情況。

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注:所有的檢測試劑加到微孔板后都無需沖洗。細(xì)胞或抗體包被的免疫磁珠被固定在孔板底部表面,即使孔板底部有高背景熒光,陽性信號(hào)也可被識(shí)別并分析。

線性和檢測范圍
在第一個(gè)實(shí)驗(yàn)中,我們將不同濃度的一抗滴定使之與7微米的磁珠結(jié)合。加入被分析物,用二抗標(biāo)記并利用ImageXpress Micro 高內(nèi)涵分析系統(tǒng)成像。傳統(tǒng)的FMAT檢測方法只能利用紅色(Cy5)通道進(jìn)行檢測,而ImageXpress Micro系統(tǒng)可以捕捉到多種波長圖像,所以任何二抗標(biāo)簽都可以用來標(biāo)記及檢測。在這個(gè)滴定實(shí)驗(yàn)中,二抗是用DyLight 488標(biāo)記的。

MetaXpress® 高內(nèi)涵圖像采集和分析軟件中應(yīng)用Count Nuclei 模塊對(duì)圖像進(jìn)行分析,所得出的最低檢測閾值(LLD)為0.5ng/ml(30pg/well),線性響應(yīng)大概在1-31ng/ml。此次一抗滴定實(shí)驗(yàn)的曲線顯示出了“前帶現(xiàn)象(prozone)”,以及與單抗結(jié)合檢測相關(guān)的“鉤狀現(xiàn)象(hook effect)”。在曲線頂峰的信號(hào)衰減是由于未結(jié)合的一抗在介質(zhì)中與二抗結(jié)合,使之未能與細(xì)胞和磁珠結(jié)合所致(圖2)。

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免疫磁珠的一抗結(jié)合曲線見上圖。12.7微米包被羊抗小鼠抗體的磁珠被結(jié)合到不同濃度的小鼠lgG抗體上,并加到微孔板中,在孔板中與標(biāo)記AlexaFluor488的二抗室溫下共孵育1-2個(gè)小時(shí),實(shí)驗(yàn)設(shè)四個(gè)復(fù)孔及同型抗體對(duì)照孔。圖像為10X PlanFluor物鏡拍攝?装宓目s略圖(下)清晰的顯示出抗體結(jié)合的濃度梯度。分析結(jié)果:LLD 為0.5 ng/mL (30 pg/well),在1-31ng/mL之間呈線性關(guān)系。

多波長分析更準(zhǔn)確的測定細(xì)胞響應(yīng)
除了熒光圖像外,ImageXpress Micro系統(tǒng)還可以捕捉到透射光圖像(transmitted light, TL)從而更準(zhǔn)確的鑒別細(xì)胞。在這個(gè)基于細(xì)胞的檢測例子中,系統(tǒng)同時(shí)捕捉了透射光和熒光圖像,并用MetaXpress 軟件的用戶自定義模塊對(duì)細(xì)胞進(jìn)行分析。

對(duì)同一個(gè)孔的熒光圖像觀察顯示抗體已經(jīng)結(jié)合到了細(xì)胞表面,但是如果將熒光和透射光圖像疊加就可以看到并非每個(gè)細(xì)胞都和抗體結(jié)合在一起(圖3,左上)。隨后的圖像分析正確的篩選出了與抗體結(jié)合的陽性細(xì)胞(圖3,右上)。另一個(gè)孔的Cy5通道圖像顯示出高熒光信號(hào),意味著抗體的有效結(jié)合。然而,通過透射光和熒光的疊加分析可以看出此孔中的細(xì)胞并未與熒光有效結(jié)合(圖3,左下)。圖像分析確定了這些高熒光信號(hào)是由人為因素而非細(xì)胞本身引起的,所以這些細(xì)胞被標(biāo)記為未連接到抗體(圖3,右下)。

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上:Cy5(紅色)和透射光(半透明)圖像疊加后顯示出所有抗體結(jié)合的陽性和陰性細(xì)胞(左)。分析圖中將抗體結(jié)合的陰性細(xì)胞顯示為黃色,陽性細(xì)胞(Cy5通道)顯示為藍(lán)色,重疊的部分為白色(右)。
下:Cy5(紅色)和透射光(半透明)圖像疊加后顯示出沒有與細(xì)胞重疊的雜質(zhì)熒光(左)。分析圖中將抗體結(jié)合的陰性細(xì)胞顯示為黃色, Cy5通道陽性但與細(xì)胞無關(guān)的雜質(zhì)顯示為粉色(右)。

檢測實(shí)驗(yàn)可以很容易的通過優(yōu)化二抗?jié)舛葋泶_定條件。在這個(gè)例子中,我們用三種不同濃度的二抗來結(jié)合寬濃度范圍的一抗。就如之前的磁珠檢測結(jié)果一樣,實(shí)驗(yàn)顯示出了很好的“鉤狀現(xiàn)象(hook effect)”(圖4,上)。當(dāng)二抗?jié)舛葹?.25µg/mL時(shí)的最低檢測閾值為0.5ng/ml,這一數(shù)值與標(biāo)準(zhǔn)的FMAT方法一樣。三種濃度的二抗在滴定范圍內(nèi)都顯示出了良好的線性(圖4,下)。
 

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上:三種不同濃度二抗的一抗滴定實(shí)驗(yàn)(顯示于X軸)。
下:結(jié)果表明,分析物(一抗)在五倍稀釋梯度下呈線性關(guān)系,其LLD為0.5ng/mL

基于圖像的單抗檢測分析更具靈活性
與傳統(tǒng)的FMAT檢測方法相比,應(yīng)用ImageXpress Micro系統(tǒng)和 MetaXpress軟件的單抗結(jié)合高內(nèi)涵成像分析方法可以提供更多的信息。本系統(tǒng)可以在消除通常人為誤差的基礎(chǔ)上更快速的得到準(zhǔn)確的細(xì)胞響應(yīng),從而得到更精確的結(jié)果。另外,科學(xué)家們可以檢測配體與細(xì)胞表面的結(jié)合并進(jìn)一步在任意波長檢測二抗標(biāo)簽,在一個(gè)平板上檢測不同細(xì)胞以及在不影響靈敏度的情況下將檢測擴(kuò)展到1536孔板。

近50篇高內(nèi)涵應(yīng)用介紹:
http://www.moleculardevices.com/library/search?keywords=&types=8&product=302


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