ويرد بروتوكول علاج بلازما مادية باردة الفائق للسوائل والخلايا. أنها تنطوي على إقامة التراكيب الغاز تغذية مختلفة للاشتعال البلازما، قياس أطياف الانبعاث البلازما، والتحليل اللاحق للسوائل والنشاط الخلوي بعد المعالجة بالبلازما.
الطب البلازما، وتطبق الغازات المتأينة مع درجات الحرارة قريب من نظم الفقاريات إلى الخلايا والأنسجة. البلازما الباردة تولد رد الفعل الأنواع المعروفة للأكسدة تنظيم العمليات البيولوجية في الصحة والمرض. ما قبل السريرية والسريرية الأدلة يشير إلى الآثار المفيدة للمعالجة بالبلازما في الشفاء من القرحة المزمنة للجلد. المواضيع الناشئة الأخرى، مثل البلازما لعلاج السرطان، تحظى باهتمام متزايد. البحوث الطبية البلازما يتطلب خبرات متعددة التخصصات في الفيزياء والكيمياء والطب الحيوي. هدف واحد لأبحاث البلازما لتمييز الخلايا المعالجة بالبلازما في مجموعة متنوعة من تطبيقات محددة. وهذا يشمل، على سبيل المثال، عدد الخلايا والجدوى والأكسدة الخلوية، نشاط المتقدرية، سيتوتوكسيسيتي وطريقة موت الخلية، تحليل دورة الخلية، والخلية التعبير علامة السطحية، والإفراج عن سيتوكين. تصف هذه الدراسة بالمعدات الأساسية ومهام سير العمل المطلوبة لمثل هذه البحوث في الطب الأحيائي في البلازما. فهو يصف التشغيل السليم لطائرة بلازما الأرغون الضغط الجوي، على وجه الخصوص رصد لها أطياف الانبعاثات الأساسية وتغذية الغاز الإعدادات تعدل الإخراج الأنواع المتفاعلة. استخدام عالية الدقة xyz-جدول وبرامج الحاسوب، jet هو حلقت في الدقة ميلي ثانية واحدة تجاويف ألواح 96-جيدا في الدقة ميكرومتر لأقصى إمكانية تكرار نتائج. تظهر فحوصات المتلقين للمعلومات لتحليل السائل من جزيئات الأكسدة النشطة، والخلايا الهدف المعالجة بالبلازما. على وجه التحديد، يتم تحليل خلايا سرطان الجلد في تسلسل تتسم بكفاءة لفحوصات متتالية مختلفة ولكن باستخدام نفس الخلايا: قياس النشاط الأيضي وخلية الإجمالي في المنطقة، والتعبير علامة السطحية من كالريتيكولين، جزيء مهم موت الخلية مكسبه للخلايا السرطانية. هذه فحوصات استرداد المعلومات البيولوجية ذات المحتوى الغني عن آثار البلازما من صفيحة واحدة. بالإجمال، تصف هذه الدراسة باتخاذ الخطوات الضرورية وبروتوكولات لإجراء أبحاث طبية البلازما.
أنواع رد الفعل المنظمين الأكسدة الهامة في المرض، بما في ذلك الشاذ الجرح الشفاء1 والسرطان. 2 الأهم من ذلك، تشترك هذه الأنواع في علم الأمراض، فضلا عن قرارها العلاجية. 3 , 4 البلازما الباردة المادية هو غاز المتأين الذي يطرد رد الفعل نوعا من أنواع كثيرة. 5 منذ ظهور ما يسمى البلازما الباردة التي تعمل في درجة حرارة الجسم6، البلازما الباردة يمكن تطبيقها على الخلايا والأنسجة دون الضرر الحراري. بإظهار فعالية والاستخدام الأمن لأجهزة البلازما في الملاحظات ما قبل السريرية والسريرية، تلقينا ثلاثة الاعتماد كالأجهزة الطبية في ألمانيا. 7 لا سيما فيما يتعلق بسلامة سمية جينية، لقد بينت دراسات عديدة نظراً لعدم أحداث مطفرة باستخدام الجهاز الأول، وطائرة نفاثة بلازما أرغون ضغط الجوي. 8 , 9 , 10 الجهازين الآخرين هي تصريفات جدار عازل ما يسمى (DBD)، التي تعمل عن طريق مبدأ مختلفة من jet البلازما. على وجه التحديد، تسمح الطائرات للعلاج دون مشرط مثل الأسطح وتجاويف بينما البلازما دبد تتسم بالكفاءة في معالجة مجالات الأنسجة أكبر ولكن بدلاً من شقة. استغلال الأكسدة الخلوية مما يشير إلى11، والهدف من هذا الأسلوب استخدام المولدة بواسطة بلازما الأنواع التفاعلية للتطبيقات الطبية الحيوية. 12 تطبيق واعدة بوجه خاص للعلاج السريري البلازما هو الدعم لالتئام الجروح. 13 , 14 , وعلاوة على ذلك، 15 كان سيظهر البلازما آثار السرطان في نماذج حيوانية. 16 , 17 , 18
قبل التحقق من فعالية وسلامة من تطبيقات البلازما في نماذج حيوانية، أو حتى من البشر، موحدة في المختبر الاحتياجات البحثية القيام بها بأجهزة البلازما. هذه التجارب ضرورية لاستكشاف تطبيقات البلازما وتحدد الآليات في العمل. وعلاوة على ذلك، هناك حاجة البحوث الأساسية لفهم الأثر المترتب على تكوين الأنواع المتفاعلة والآثار البيولوجية اللاحقة. وتوضح هذه الدراسة كيف يمكن إدماج البلازما في البحوث الطبية الحيوية فهم أفضل والتحكم في إثارة على الخلايا. فهو يصف ضبط تكوين الغاز الأعلاف، ورصد إنتاج الأنواع المتفاعلة، تطبيقات البلازما للسوائل، والخلايا، والأنسجة، ونتائج الكيميائية والبيولوجية الناتجة عن ذلك. وعلاوة على ذلك، تقدم الأمثلة التي يصدر تعليمات بتوحيد العلاج البلازما وفحوصات بيولوجية المصب، مع تركيز على البحوث الطبية البلازما في لوحات 96-جيدا. هذا النهج ومزايا متميزة: أنا) التقليل إلى أدنى حد عدد الخلايا بحاجة كل حالة وكاشف تكاليف ووقت التدريب العملي على كل عينة؛ ثانيا) بدل لمزيد من الدقة في النتائج كما يمكن إعداد العلاجات مكررة أو ثلاث بسهولة؛ وثالثاً) تيسير المعايرة المصب سلس في قارئ لوحة تنسيق 96-جيدا، والتصوير، والتدفق الخلوي التجارب.
البحوث الأساسية هو أمر أساسي لتطوير فهم فعالية والآليات التي يقوم عليها الطب البلازما في البحوث السريرية والاكلينيكية. ويشجع البحوث الأساسية أيضا التحقيق في طلبات الحصول على العلاجات الجديدة. بينما ثبت أن البلازما التوسط آثارها البيولوجية عن طريق توليد الأكسجين التفاعلية والنيتروجين الأنواع19، إلا أنه لا تزال هناك ثلاثة تحديات رئيسية في الميدان. أولاً، هي الأنواع الهامة؟ وهذا يمكن الإجابة جزئيا بتحوير تكوين غاز التغذية البلازما مع التشخيص البصري وقراءات البيولوجية. 20 ثانية، ما هي الآثار التي يمكن رؤية في أهداف بيولوجية مثل الخلايا؟ وهذا، على الأقل جزئيا، موجهة باستخدام تجارب الثقافة الخلية وعدد من فحوصات. في الخلايا حقيقية النواة، آثار بليوتروبيك بما في ذلك دورة الخلية اعتقال21، المبرمج22،23من نخر، والجلد خلية تنشيط24،،من2526، فضلا عن دعم أو إنقاصها للخلية الحركة أو النشاط الأيضي27،،من2829. والتحدي الثالث، المتعلقة بهذه الآثار بليوتروبيك، هو تحديد الجزيئات الرئيسية التي تحدد الاستجابة الخلوية للتأكسد المستمدة من البلازما لشرح تأثيرات مختلفة غالباً ما ينظر في أنواع مختلفة من الخلايا. يمكن أن يتم ذلك قبل اوميكس تقنيات30،،من3132 و/أو حتى أو downregulation الجينات المستهدفة باستخدام siRNA (الأكسدة) إشارات مثبطات، ومضادات الأكسدة والأنزيمات المضادة للأكسدة، فضلا عن التعديل إخراج الأنواع المتفاعلة في البلازما. 33 , 34 , 35 ومن ثم البروتوكولات المقايسة مبسطة هناك حاجة لاختبار مجموعات عينة أكبر مع عدد كبير من التكرارات.
هذه الدراسة نموذجا لكفاءة عمل تجريبي، من الفيزياء إلى علم الأحياء، للبلازما البحوث الطبية فيما يتعلق بالتحديات المذكورة أعلاه. وقد وصف تفاصيل عن الجوانب الهندسية لمصدر البلازما وتوليد بلازما قبل. 36 , 37 , 38 وكل من هذه الاختبارات تجري في لوحات 96well، والذي يحتوي على عدد من المزايا. على سبيل المثال، عينات مثل supernatants ثقافة خلية يمكن بسهولة حمل من التحليل إلى مجموعة لوحات للتحقيق، على سبيل المثال، تركيزات البروتين عن طريق إنزيم مرتبط الممتز المقايسة. في حالة توفر المعدات العلمية قادرة على قراءة مباشرة من 96-الآبار، هذا نهج يقلل تكاليف كل نموذج وهاندسونتيمي ويزيد من نتائج عن طريق الإرسال المتعدد فحوصات مختلفة من نفس العينة. استخدام القنوات المتعددة الممصات بالإضافة إلى ذلك يزيد من سرعة معالجة العينة. من حيث المبدأ، مقايسة الموصوفة هنا يمكن أيضا يتم استخدام تنسيقات لوحة جيدا مع أكبر أقطار جيدا، على الرغم من أن هذا يتطلب خطوات إضافية بيبيتينج في الأنابيب والسفن لفحوصات المتلقين للمعلومات الأخرى. ومع ذلك، لوحة أصغر أنواع مثل لوحات 384well، ولا تمثل هندسة مناسبة للبحوث الطبية الحيوية البلازما استخدام الطائرات مع تدفقات كبيرة من الغاز تغذية. على وجه التحديد، أنه لا يمكن ضمان أن الآبار واحد فقط ولكن ليس المتاخمة تتأثر أثناء علاج.
تحليل السائل ضروري للتحقيق ترسب الأنواع بالبلازما. في تحليلات الخبراء، يمكن وصف إعداد موازية لفحوصات مختلفة السوائل بلاسماتريتيد فيما يتعلق التأكسد مختلفة في نفس الوقت. يسمح هذا الإرسال المتعدد على تطوير صورة متباينة من الأنواع بلاسماديريفيد. وصف نهج حساس بدرجة كبيرة للتحقيق بيروكسيد الهيدروجين تركيزات39، وغالباً ما ضرورية ولكنها ليست دائماً كافية لشرح آثار البلازما. 40 , 41 , 42 بيولوجيا ذات الصلة يمكن أيضا تقييم الآثار في السوائل مع بالانزيم الجلوتاثيون غير المدرجة هنا. 43 المستحسن تحليل النتريت محددة عبر فحوصات جريس التقليدية بسبب حساسية المقايسة أعلى 10fold (البيانات لا تظهر). أيضا يمكن أن يحقق في السوائل بلاسماتريتيد لتكوين حمض هيبوتشلوروس باستخدام دتنب-المقايسة. حتى الآن، لم تشر النتائج السابقة إلى تشكيل تلك الأنواع مع مصدرنا البلازما. 19 , 39 , تدهور الأنواع 44 بعد الانتهاء من المعالجة بالبلازما، يأخذ مكانة على مر الزمن. النيتريت يتفاعل مع نترات؛ أيضا، يتم استهلاك بيروكسيد مع مرور الوقت. بيد أن هذه العمليات تستغرق عدة ساعات. 35 الاستيعاب ج الفسفرة مستقرة على مدى عدة ساعات، وكذلك. ولذلك، إذا تحدث العمليات داخل 30 دقيقة الأولى بعد العلاج، لا تذكر الاختلاف في تركيزات الأنواع المعمرة الموصوفة هنا. ومع ذلك، يجب توخي الحذر عند التحقيق في أنواع معينة من وسائل الإعلام (مثلاً، “تعديل النسر المتوسطة” دولبيكو) كمكونات يمكن مسح تصل إلى 90% بيروكسيد ضمن ح 1 (البيانات لا تظهر) مما أدى إلى استهانة ترسب بيروكسايد البلازما في السوائل.
ويرد مقايسة متعدد النطاقات التي من التحقيق في النشاط الأيضي على مساحة الخلية (مورفولوجيا) للتعبير علامة سطح الخلية. مزيج من هذه الاختبارات قد تكشف عن نتائج مثيرة للاهتمام. على سبيل المثال، أننا أظهرنا سابقا في وحيدات THP1 أن التهم النشاط وخلية الأيض لا تنخفض بطريقة خطية عقب التعرض للبلازما. بل 45 ، مع زيادة وقت العلاج البلازما، لوحظت الخلايا التي تم زيادة في الحجم وكان كتلة المتقدرية أعلى، مما يؤدي إلى ارتفاع معدلات التمثيل الغذائي على أساس بيرسيل. أساسا، المزيج من مولتيبلاتي القارئ، والفحص المجهري، والتدفق الخلوي مولتيبليكسيس معلومات عن الاستجابات الخلوية بعد المعالجة بالبلازما. في خلايا سرطان الجلد، نحن نركز هنا على الآثار السامة للخلايا والاستمناع وساطة من كالريتيكولين. 46 من حيث المبدأ، يمكن معالجة العديد من المسائل الأخرى مع هذا النهج ربط النشاط الأيضي مع التصوير والتدفق الخلوي النتائج. على سبيل المثال، تمايز الخلايا (مثل الاستقطاب بلعم)، إمكانات غشاء الميتوكوندريا، وتحليل دورة الخلية، حركية الخلية، الميكانيكا الحيوية، أو تشكيل ميكرونوكليوس لتحليل سمية جينية يمكن أيضا التحقيق في الخلايا المعالجة بالبلازما. قياس التدفق متعدد الألوان يسمح لتطبيقات أكثر في السكان خلية مختلفة في نفس الوقت. ويشمل هذا، على سبيل المثال، تحليل حالة الفسفرة إشارات البروتينات مثل عوامل النسخ والتحديد الكمي مرناً وقياس السيتوكينات داخل الخلايا، و/أو تقييم لمجموع ثيولس انخفاض على مستوى خلية واحدة. معلومات إضافية ذات صلة بيولوجيا أن يتوفر لكل عينة الإيدز في زيادة تطوير صورة آثار الأكسدة البلازما فهم أفضل لتطبيقات البلازما الحالية والمستقبلية.
The authors have nothing to disclose.
تمويل من الوزارة الألمانية الاتحادية للتعليم والبحوث (الفدرالية منح الأرقام 03Z22DN11 و 03Z22DN12) هو العرفان.
accutase | BioLegend | 423201 | |
amplex Ultra Red detection kit (includes horse-radish peroxidase and H2O2) | Thermo | A36006 | |
argon gas | Air Liquide | N50 | |
B16F10 murine melanoma cells | ATCC | CRL-6475 | |
catalase | Sigma | C30 | |
cell culture incubator | Binder | CB210 | |
cell culture plastic | NUNC | 156545 | |
cytochrome c, oxidized | Sigma | C2037 | |
data analysis | GraphPad software | prism 7.03 | |
fetal bovine serum | Sigma | batch-tested | |
fine scale | any with resolution of 0.01mg | ||
flow cytometer | Beckman-Coulter | CytoFlex S | |
flow cytometry data analysis | Beckman-Coulter | Kaluza 1.5a | |
Glutamine | Sigma | G7513 | |
imaging quantification software | PerkinElmer | Harmony 4.5 | |
laminar flow hood | Thermo | Maxisafe 2020 | |
mass flow controller | MKS | G-series | |
Measure-iT nitrite detection kit | Thermo | M36051 | |
microscope | PerkinElmer | Operetta CLS | |
optical emssion spectroscopy | Avantes | AvaSpec-DDDD-2-USB2 | |
penicilin/streptomycin | Thermo | 15140122 | |
pipettes | Eppendorf/Brand | single/multi chanel | |
plate reader | Tecan | M200pro | |
propidium iodide | BioLegend | 421301 | |
resazurin | VWR | B21187.06 | |
RPMI1640 cell culture media | PanbioTech | P04-16500 | |
xyz table | CNC step | HIGH-Z S-400/T |