CZ2005363A3 - Pouzití makarpinu ke klasifikaci bunek prutokovoucytometrií - Google Patents
Pouzití makarpinu ke klasifikaci bunek prutokovoucytometrií Download PDFInfo
- Publication number
- CZ2005363A3 CZ2005363A3 CZ20050363A CZ2005363A CZ2005363A3 CZ 2005363 A3 CZ2005363 A3 CZ 2005363A3 CZ 20050363 A CZ20050363 A CZ 20050363A CZ 2005363 A CZ2005363 A CZ 2005363A CZ 2005363 A3 CZ2005363 A3 CZ 2005363A3
- Authority
- CZ
- Czechia
- Prior art keywords
- cells
- macarpine
- dna
- distinction
- fluorescence
- Prior art date
Links
- SBVRPBAVNZNLKX-UHFFFAOYSA-N macarpine Chemical compound C1=C2C(OC)=CC3=C(C(OC)=CC4=C5OCO4)C5=C[N+](C)=C3C2=CC2=C1OCO2 SBVRPBAVNZNLKX-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 97
- 238000000684 flow cytometry Methods 0.000 title claims description 11
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims abstract description 20
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 claims abstract description 20
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 claims abstract description 20
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims abstract description 11
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 claims abstract description 5
- 238000011002 quantification Methods 0.000 claims abstract description 4
- BFMYDTVEBKDAKJ-UHFFFAOYSA-L disodium;(2',7'-dibromo-3',6'-dioxido-3-oxospiro[2-benzofuran-1,9'-xanthene]-4'-yl)mercury;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Na+].O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC(Br)=C([O-])C([Hg])=C1OC1=C2C=C(Br)C([O-])=C1 BFMYDTVEBKDAKJ-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 150000002540 isothiocyanates Chemical class 0.000 claims 1
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 abstract description 78
- 210000000265 leukocyte Anatomy 0.000 abstract description 15
- 210000003743 erythrocyte Anatomy 0.000 abstract description 14
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 abstract description 12
- 239000000523 sample Substances 0.000 abstract description 11
- 230000014509 gene expression Effects 0.000 abstract description 10
- 210000001995 reticulocyte Anatomy 0.000 abstract description 8
- 238000001514 detection method Methods 0.000 abstract description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 7
- 239000006285 cell suspension Substances 0.000 abstract description 4
- 210000005259 peripheral blood Anatomy 0.000 abstract description 4
- 239000011886 peripheral blood Substances 0.000 abstract description 4
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 abstract description 3
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000002405 diagnostic procedure Methods 0.000 abstract description 2
- 230000003834 intracellular effect Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 abstract 1
- 235000013311 vegetables Nutrition 0.000 abstract 1
- 108020004414 DNA Proteins 0.000 description 30
- 101000738771 Homo sapiens Receptor-type tyrosine-protein phosphatase C Proteins 0.000 description 18
- 102100037422 Receptor-type tyrosine-protein phosphatase C Human genes 0.000 description 18
- 230000022131 cell cycle Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 210000001185 bone marrow Anatomy 0.000 description 7
- MHMNJMPURVTYEJ-UHFFFAOYSA-N fluorescein-5-isothiocyanate Chemical compound O1C(=O)C2=CC(N=C=S)=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 MHMNJMPURVTYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 108010004469 allophycocyanin Proteins 0.000 description 6
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 6
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 5
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 5
- 230000000925 erythroid effect Effects 0.000 description 5
- 238000002372 labelling Methods 0.000 description 5
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 5
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 5
- 208000007502 anemia Diseases 0.000 description 4
- 239000000427 antigen Substances 0.000 description 4
- 102000036639 antigens Human genes 0.000 description 4
- 108091007433 antigens Proteins 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 210000000349 chromosome Anatomy 0.000 description 3
- 210000001840 diploid cell Anatomy 0.000 description 3
- 210000003783 haploid cell Anatomy 0.000 description 3
- 230000011132 hemopoiesis Effects 0.000 description 3
- 238000013394 immunophenotyping Methods 0.000 description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 3
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 3
- VYNDHICBIRRPFP-UHFFFAOYSA-N pacific blue Chemical compound FC1=C(O)C(F)=C2OC(=O)C(C(=O)O)=CC2=C1 VYNDHICBIRRPFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 3
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 3
- YXHLJMWYDTXDHS-IRFLANFNSA-N 7-aminoactinomycin D Chemical compound C[C@H]1OC(=O)[C@H](C(C)C)N(C)C(=O)CN(C)C(=O)[C@@H]2CCCN2C(=O)[C@@H](C(C)C)NC(=O)[C@H]1NC(=O)C1=C(N)C(=O)C(C)=C2OC(C(C)=C(N)C=C3C(=O)N[C@@H]4C(=O)N[C@@H](C(N5CCC[C@H]5C(=O)N(C)CC(=O)N(C)[C@@H](C(C)C)C(=O)O[C@@H]4C)=O)C(C)C)=C3N=C21 YXHLJMWYDTXDHS-IRFLANFNSA-N 0.000 description 2
- 108700012813 7-aminoactinomycin D Proteins 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003298 DNA probe Substances 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 108010004729 Phycoerythrin Proteins 0.000 description 2
- PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N Sodium azide Chemical compound [Na+].[N-]=[N+]=[N-] PXIPVTKHYLBLMZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 229930015421 benzophenanthridine alkaloid Natural products 0.000 description 2
- 150000008622 benzophenanthridines Chemical class 0.000 description 2
- 230000018486 cell cycle phase Effects 0.000 description 2
- 210000000170 cell membrane Anatomy 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 2
- 238000004163 cytometry Methods 0.000 description 2
- 230000004069 differentiation Effects 0.000 description 2
- 239000000975 dye Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 2
- 210000000267 erythroid cell Anatomy 0.000 description 2
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 2
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 210000003714 granulocyte Anatomy 0.000 description 2
- 230000011278 mitosis Effects 0.000 description 2
- 210000002433 mononuclear leukocyte Anatomy 0.000 description 2
- 210000004940 nucleus Anatomy 0.000 description 2
- 230000008823 permeabilization Effects 0.000 description 2
- INAAIJLSXJJHOZ-UHFFFAOYSA-N pibenzimol Chemical compound C1CN(C)CCN1C1=CC=C(N=C(N2)C=3C=C4NC(=NC4=CC=3)C=3C=CC(O)=CC=3)C2=C1 INAAIJLSXJJHOZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000011160 research Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- OALHHIHQOFIMEF-UHFFFAOYSA-N 3',6'-dihydroxy-2',4',5',7'-tetraiodo-3h-spiro[2-benzofuran-1,9'-xanthene]-3-one Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC(I)=C(O)C(I)=C1OC1=C(I)C(O)=C(I)C=C21 OALHHIHQOFIMEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 210000004366 CD4-positive T-lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000006820 DNA synthesis Effects 0.000 description 1
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 description 1
- 102100026801 Glycophorin-E Human genes 0.000 description 1
- 108091005250 Glycophorins Proteins 0.000 description 1
- FGBAVQUHSKYMTC-UHFFFAOYSA-M LDS 751 dye Chemical compound [O-]Cl(=O)(=O)=O.C1=CC2=CC(N(C)C)=CC=C2[N+](CC)=C1C=CC=CC1=CC=C(N(C)C)C=C1 FGBAVQUHSKYMTC-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 241000502522 Luscinia megarhynchos Species 0.000 description 1
- 230000027311 M phase Effects 0.000 description 1
- 241001455961 Macleaya microcarpa Species 0.000 description 1
- 108091093105 Nuclear DNA Proteins 0.000 description 1
- 241000218180 Papaveraceae Species 0.000 description 1
- 230000018199 S phase Effects 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000862 absorption spectrum Methods 0.000 description 1
- 229930013930 alkaloid Natural products 0.000 description 1
- 150000003797 alkaloid derivatives Chemical class 0.000 description 1
- 230000003698 anagen phase Effects 0.000 description 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 description 1
- 230000000843 anti-fungal effect Effects 0.000 description 1
- 230000001640 apoptogenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006907 apoptotic process Effects 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001491 aromatic compounds Chemical class 0.000 description 1
- ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N benzo-alpha-pyrone Natural products C1=CC=C2OC(=O)C=CC2=C1 ZYGHJZDHTFUPRJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XPDJLGHACUMTKU-UHFFFAOYSA-N benzo[c]phenanthridine Chemical class C1=CC=CC2=CN=C3C4=CC=CC=C4C=CC3=C21 XPDJLGHACUMTKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000001574 biopsy Methods 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 210000000601 blood cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000004820 blood count Methods 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 230000001427 coherent effect Effects 0.000 description 1
- 235000001671 coumarin Nutrition 0.000 description 1
- 150000004775 coumarins Chemical class 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- RTVFIUBAXAZKSU-UHFFFAOYSA-N dihydromacarpine Chemical compound C1=C2C(N(C)CC=3C=4OCOC=4C=C(C4=3)OC)=C4C=C(OC)C2=CC2=C1OCO2 RTVFIUBAXAZKSU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 210000000222 eosinocyte Anatomy 0.000 description 1
- 210000003979 eosinophil Anatomy 0.000 description 1
- ZMMJGEGLRURXTF-UHFFFAOYSA-N ethidium bromide Chemical compound [Br-].C12=CC(N)=CC=C2C2=CC=C(N)C=C2[N+](CC)=C1C1=CC=CC=C1 ZMMJGEGLRURXTF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960005542 ethidium bromide Drugs 0.000 description 1
- 230000005281 excited state Effects 0.000 description 1
- 238000000799 fluorescence microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000001506 fluorescence spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 1
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 description 1
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 description 1
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 description 1
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 description 1
- 230000002068 genetic effect Effects 0.000 description 1
- 210000003958 hematopoietic stem cell Anatomy 0.000 description 1
- 238000010166 immunofluorescence Methods 0.000 description 1
- 210000003093 intracellular space Anatomy 0.000 description 1
- 210000004698 lymphocyte Anatomy 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 238000007431 microscopic evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 210000001616 monocyte Anatomy 0.000 description 1
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 1
- 239000008191 permeabilizing agent Substances 0.000 description 1
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 1
- 150000003220 pyrenes Chemical class 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 238000002798 spectrophotometry method Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002194 synthesizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000001429 visible spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000012800 visualization Methods 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
Abstract
Resení se týká pouzití makarpinu jako supravitální sondy k merení prítomnosti a/nebo obsahu nukleových kyselin v suspenzích bunek analyzovaných na prutokových cytometrech a podobných analyzátorech. Intracelulární vazba makarpinu k nukleovým kyselinám umoznuje rozlisení erytrocytu, retikulocytu a leukocytu kostní drene a periferní krve u zvírat a lidí bez detekce exprese diferenciacních znaku. Umoznuje rozlisení jednotlivých stádií bunecného cyklu u bunek s neporusenou cytoplazmatickou membránou. Rozlisení muze být provedeno i na jednoduchých prutokových cytometrech vybavených excitacním zdrojem v modrozelené oblasti spektra. Makarpin je mozno pouzít jako supravitální fluorescencní sondu rovnez v kombinaci s beznými i méne tradicními fluorochromy pri soucasné mnohobarevné imunofenotypizacia kvantifikaci DNA na prutokovém cytometru. Metoda predstavuje rychlý, nedestruktivní diagnostický a separacní postup umoznující objektivne rozlisit a trídit jednotlivý typy zivocisných i rostlinnýchbunek.
Description
Oblast techniky '
Vynález se týká použití makarpinu ke klasifikaci buněk průtokovou cytometrií na základě supravitální identifikace a kvantifikace nukleových kyselin (DNA a/nebo RNA) jejich zviditelněním v nepermeabilizovaných buňkách, s možností paralelní imunofenotypizace. Vazba makarpinu k nukleovým kyselinám v intaktních buňkách umožňuje v řádu vteřin po jeho přidání rozlišení erytrocytů, retikulocytů a leukocytů kostní dřeně a periferní krve bez detekce exprese povrchových znaků při měření na standardních průtokových cytometrech vybavených excitačním zdrojem v modrozelené oblasti spektra (standardně o vlnové délce 488 nm) a třemi detektory fluorescence s běžnou soupravou emisních filtrů. Emisní spektrální charakteristika makarpinu vázaného k nukleovým kyselinám umožňuje současnou detekci fluorescence makarpinu vedle fluorescence některých běžných fluorochromů, např. isothiokyanátu fluoresceinu (FITC) na cytometrech s jedním zdrojem a dále allophycocyaninu (APC) a jeho tandemu s Cy7 (APC-Cy7) na cytometrech se dvěma zdroji (standardně 488, 633 nebo 635 nm) eventuelně Pacific Blue a Cascade Yellow při možnosti excitace ve fialové oblasti spektra (např. lasery o vlnové délce 405 nm). Vazebné a emisní vlastnosti makarpinu dále umožňují semikvantitativní stanovení obsahu DNA v intaktních buňkách.
Stav techniky
Průtoková cytometrie využívá princip rozptylu světla, excitace a emise fluorochromních molekul k získání víceparametrických dat z mikroskopických částic a buněk. Při této metodě jsou buňky hydrodynamicky soustředěny do tenkého proudu v kapiláře, kterou protékají vysokou rychlostí, přičemž jsou ozařovány monochromatickým koherentním zářením, nejlépe z laseru. Jedinečnost průtokové cytometrie spočívá v tom, že na rozdíl od spektrofotometrie, která měří sumární absorpci nebo transmisi, lze sjejí pomocí měřit fluorescenci každé částice nebo buňky zvlášť. Před vlastním měřením se na studovaný objekt může navázat fluorescenční barvivo, označované jako fluorescenční sonda nebo fluorescenční značka. Optické systémy průtokového cytometru a jeho funkce jsou známé a jsou popsány např. v US 6248^90 nebo US 2004/145725. Ozáříme-li fluorescenční barvivo studovaného objektu, který prochází cytometrem, světlem vhodné vlnové délky, dojde k jeho excitaci, tj. k přechodu elektronů na vyšší energetickou hladinu. Excitovaný stav je však nestabilní a elektrony se vzápětí vrací zpět do původního, základního stavu. Tento přechod bývá doprovázen uvolněním tepelné a světelné energie - fluorescence, jejíž vlnová délka závisí na hladině energetického přeskoku. Protože část energie se ztrácí ve formě tepla, má vyzářené světlo delší vlnovou délku, než původní excitační záření. Vhodně zvolenou kombinací filtrů lze pak obě záření oddělit a fluorescenci pomocí průtokového cytometru měřit. Intenzita fluorescence jednotlivých buněk pak odpovídá počtu struktur, které na sebe fluorescenční barvivo vážou. Rozptyl světla ve směru souběžném se směrem paprsku, vycházejícího ze zdroje světla, umožňuje hodnotit velikost buněk, rozptyl světla ve směru kolmém na paprsek je charakteristický pro granularitu (vnitřní strukturu) buněk.
Použití metody je velice všestranné, v biologii jde např. o stanovení obsahu jaderné DNA, určení ploidie, analýzu buněčného cyklu, studium genové exprese, počítání a určení typu krevních buněk, detekci a charakterizaci mikroorganismů, třídění požadovaných částic, atd.
Hlavními výhodami průtokové cytometrie jsou: jednoduchá příprava vzorků, velká rychlost analýz velkých souborů jednotlivých buněk nebo částic, nedestruktivnost, snadná detekce subpopulací částic a také relativně nízké finanční náklady na provedení analýzy jednoho vzorku.
Kvalitu výsledku, kromě výběru a přípravy vlastního pozorovaného objektu a optického systému, zásadně ovlivňuje volba fluorescenčního barviva. Je vhodné, aby se zvolená látka vázala specificky (nebarvila i jiné objekty) a kvantitativně (tj. množství navázaného barviva bylo přímo úměrné množství objektů). V současné době je známo mnoho druhů fluorescenčních barviv. Jako fluorescenční barviva se používají molekuly, obsahující konjugované dvojné vazby a volné elektronové páry, které lze snadno a koordinovaně excitovat a které se také rychle vracejí zpět na nižší energetickou hladinu. Jde o aromatické sloučeniny a aromatické heterocykly, zpravidla s více kondenzovanými kruhy, jejichž π-elektrony jsou delokalizovány v orbitalech nad a pod rovinou planární molekuly.
Jako fluorescenční barviva se používají fluoresceiny, rhodaminy, kumariny, pyreny, apod. Použití ethidium bromidu při výzkumu DNA popisuje například US 6^43151,
Λα použití při detekci vnitrobuněčných bakterií ve vzorcích krve US4pJ8|821. V US 6;í07^30 je pro barvení při výzkumu DNA použito barvivo Hoechst 33258. S výhodou se při cytometrii používají i kombinace známých nebo nových fluorescenčních barviv. Trojbarevné činidlo obsahující 7-aminoactinomycin D (7-AAD), fluoresceinizothiokynát (FITC) a phycoerythrin (PE) používané v trojbarevné cytometrii pro měření počtu CD4 pozitivních lymfocytů popisuje patentový dokument
Jako supravitální sondy se označují fluorochromy, které spontánně procházejí nepoškozenou cytoplazmatickou membránou buněk a v intracelulárním prostoru se po navázání na specifické struktury, například nukleové kyseliny, mění výtěžek jejich fluorescence a spektrální charakteristiky. Supravitálních sond lze využít ke kvalitativní a/nebo kvantitativní detekci např. obsahu nukleových kyselin v buňkách bez nutnosti opracování buněk fixačními a permeabilizačními činidly. Příkladem supravitálních sond na DNA jsou již dříve zmíněný Hoechst 33258 nebo LDS-751. Dosud nebyla popsána supravitální sonda, kterou by bylo možno použít na průtokových cytometrech s excitační vlnovou délkou přibližně 488 nm (v modrozelené oblasti spektra) a která by umožňovala (semi)kvantitativní určení obsahu nukleových kyselin jednotlivých buněk.
Makarpin (I) je benzo[c]fenanthridinový alkaloid (5,7-dimethoxy-13-rnethyl[1,3]benzodioxolo[5,6-c]-1,3-dioxolo[4,5-i]fenanthridin), který byl poprvé izolován Slavíkem z kořene rostlinného druhu Macleaya microcarpa v roce 1955 (Slavík, J., Slavíková, L., Collect. Czech. Chem. Commun. 20, 356 (1955). Později byl nalezen i v dalších druzích čeledi Papaveraceae. (Slavík, J., Slavíková, L., Appelt, J. Collect. Czech. Chem. Commun. 30, 887 (1965), Slavík, J., Collect. Czech. Chem. Commun. 26, 2933 (1961), Slavík, J., Hanuš, V., Slavíková, L., Collect. Czech. Chem. Commun. 56, 1116 (1991). Byla rovněž popsána úplná syntéza tohoto alkaloidu (Ishikawa
T.,Saito T., Ishii H. Tetrahedron 51, 8447 (1995). V německém patentu DE 3835632, bylo popsáno použití makarpinu pro značení nukleových kyselin při fluorescenční spektroskopii a mikroskopii.
(I)
Benzofenanthridinové alkaloidy tvoří početnou skupinu látek, které nacházejí uplatnění v mnoha farmaceutických oborech. Jejich antibakteriální a antifungální účinky popisuje například US 5^9^15. Způsob separace jednotlivých benzofenanthridinových alkaloidů z extraktu popisuje US sjl 33^81.
Předmět vynálezu
Bylo zjištěno, že ve směsích jaderných a bezjaderných buněk jako jsou periferní krev, biopsie kostní dřeně a obecně suspenze buněk připravené z výrazně prokrvených orgánů, umožňuje makarpin odlišení erytrocytů od leukocytů a dalších jaderných buněk při současné možnosti vícebarevné povrchové imunofenotypizace na průtokových cytometrech, vybavených jedním nebo více excitačními zdroji. Spektrální charakteristiky makarpinu vázaného na RNA a/nebo DNA navíc umožňují rozlišit erytrocyty, retikulocyty a leukocyty kostní dřeně a periferní krve bez detekce exprese povrchových znaků i na jednoduchých průtokových cytometrech vybavených jedním excitačním zdrojem o vlnové délce přibližně 488 nm.
Makarpin se ve vodném roztoku po přidání k suspenzi buněk váže i při velmi nízkých koncentracích na DNA a RNA obsažené v širokém spektru živých buněk. Fluorescence makarpinu je přibližně úměrná množství DNA, případně RNA a proto umožňuje jejich přibližné kvantitativní stanovení v živých intaktních buňkách. Nevyžaduje permeabilizaci buněk, jeho průnik do buněk je velmi rychlý, v řádu několika sekund a buňky v průběhu měření morfologicky nepoškozuje. Po Dřidání k suspenzi buněk se makarpin váže k nukleovým kyselinám, což lze využít k jejich zviditelnění při mikroskopické nebo průtokově cytometrické analýze. Může být použit samostatně jako barvivo na DNA a/nebo RNA nebo v kombinaci s dalšími barvivý - fluorescenčními značkami, které mají vhodné absorpční a/nebo emisní spektrum. Lze jej s výhodou kombinovat např. s Cascade Yellow, Pacific Blue, izothiokyanátem fluoresceinu (FITC) nebo allophycocyaninem (APC) a jeho tandemem s Cy7 (APC-Cy7).
Makarpin vyzařuje jasnou fluorescenci ve žluté až červené oblasti viditelného spektra, což umožňuje detekci jednotlivých buněk obsahujících nukleové kyseliny DNA a RNA. S výhodou jej lze použít k odlišení intaktních buněk obsahujících DNA nebo RNA od intaktních buněk, které signifikantní množství nukleových kyselin neobsahují, jako jsou např. trombocyty a savčí erytrocyty. Výhody makarpinu se v průtokové cytometrii projevují především při značení DNA a RNA ve smíšených populacích erytrocytů a leukocytů. Na rozdíl od většiny dosud používaných DNA sond není potřebná permeabilizace buněk, protože plazmatická membrána živé buňky je pro makarpin plně propustná.
Pomocí makarpinu lze průtokovou cytometrii na základě obsahu DNA v buňkách rozlišit tři fáze buněčného cyklu. V první fází (G0/G1) buňka obsahuje základní množství DNA, (2 sady chromosomu u diploidních buněk, jedna u haploidních), v druhé fázi (S) dochází k duplikaci genetické informace (syntéze DNA) aniž by se počet buněk měnil a na konci této fáze buňky obsahují dvojnásobné množství DNA (4 sady chromozomů u diploidních buněk, 2 sady u haploidních). Ve třetí fázi (G2/M) se množství DNA nejdříve udržuje na dvojnásobné hodnotě a pak dochází k rozdělení genetického materiálu - k mitóze, přičemž množství DNA v buňce klesne na základní úroveň (2 sady chromosomů u diploidních buněk, jedna u haploidních). Makarpin, díky svým spektrálním vlastnostem umožňuje tyto tři fáze buněčného cyklu jednoduchým způsobem kvalitativně (na úrovni mikroskopické) i kvantitativně (na úrovni průtokové cytometrie) rozlišit a stanovit. Situaci lze graficky znázornit počtem bodů, odpovídajících jednotlivým buňkám (osa y), které prošly měřící zónou cytometru v závislosti na intenzitě fluorescence v jednotlivých buňkách (osa x).
Makarpin lze s výhodou využít při automatizovaném testování a hodnocení velkého množství vzorků ve farmaceutickém průmyslu z hlediska účinků biologicky aktivních látek na průběh buněčného cyklu.
V kombinaci se zviditelněním běžných leukocytárních a erytrocytárních antigenů umožňuje fluorescence makarpinu klasifikaci a kvantifikaci leukocytů, nezralých erytrocytů a zralých erytrocytů na modelech anemie i u anemických pacientů.
Metodou dle vynálezu lze např. rozlišit CD45-pozitivní leukocyty s jasnou fluorescencí makarpinu od podskupin CD45 negativních krevních a krvetvorných buněk. Ve skupině CD45 negativních buněk fluorescence makarpinu rozlišuje makarpin pozitivní buňky obsahující RNA (retikulocyty) a makarpin negativní buňky (vyzrálé erytrocyty). Díky rozdílu emisních spekter makarpinu vázaného na RNA a makarpinu vázaného na DNA umožňuje vzájemné rozlišení buněk obsahujících DNA i RNA a buněk obsahujících pouze RNA i při měření na standardních průtokových cytometrech vybavených jedním laserem. Přítomnost jádra (DNA) má za důsledek celkově vyšší intenzitu fluorescence a její posuv do oblasti kratších vlnových délek, což se projevuje posuvem v FL2/FL3 diagramu při měření na uvedeném přístroji. Buňky neobsahující DNA se dají odlišit díky tomu, že nepřítomnost DNA má za následek celkově nižší emisi a relativně vyšší fluorescenci (FL) makarpinu v kanálu 3 (FL3) a tak i vyšší poměr intenzity FL3 proti FL2.
Při průtokové cytometrii pomocí přístrojů se dvěma a více excitačními zdroji je možné využít i kombinované fluorescence makarpinu vedle fluorescence dalších fluoroforů s vhodnými spektrálními vlastnostmi, jako jsou např. fluorescenční značky Pacific Blue, Cascade Yellow nebo APC a jeho tandemu APC-Cy7.
Při metodě simultánní imunofluorescence (zviditelnění pomocí protilátek vázaných k fluorochromům jako jsou isothiokyanát fluoresceinu a allophycocyanin) se nadbytek protilátky odstraní promytím a poté se nejméně 10 vteřin před měřením přidá makarpin v koncentraci 1 pg /106 buněk.
Metoda je pro svoji rychlost a jednoduchost pracovního protokolu vhodná jako velmi rychlá, nedestruktivní diagnostická a separační metoda schopná objektivně rozlišit a třídit jednotlivé typy živočišných i rostlinných buněk.
Příklady provedení
Příklad 1
Stanovení obsahu DNA u intaktních buněk buněčné linie
Ke stanovení obsahu DNA u intaktních buněk linie MOLT-1 v exponenciální fázi růstu bylo použito 2x104 buněk ve 100 pl značícího média (fosfátový pufr s 0,2 % hmot.
želatiny a 0,1 % hmot. azidu sodného, dále WSB), ke kterým bylo přidáno 10 pl makarpinu (100 pg/ml) po dobu 30 sec. Poté byl vzorek měřen na standardním průtokovém cytometru FACSCalibur (Becton Dickinson, La Jolla, USA) vybaveném modrým argonovým laserem (488 nm, 15 mW) a červeným polovodičovým laserem (633 nm, 20 mW) při nízké (LOW) rychlosti akvizice.
Obr. 1 - Dvojdimenzionální diagram rozptylu excitačního paprsku 488 nm v přímém směru (FSC) a v kolmém směru (SSC) pro všechny buňky,
Obr. 2 - FSC versus plocha píku fluorescence v kanálu FL2 (FL2-A) v lineární škále. Populace v jednotlivých fázích buněčného cyklu jsou označeny zkratkami fází.
Obr. 3 - FSC versus FL3-A v lineární škále. Z porovnání rozlišení v kanálech FL2 a FL3 vyplývá, že pro přesnější stanovení obsahu DNA je kanál FL2 vhodnější, protože kanál FL3 je citlivější k obsahu RNA. Poloha populací v jednotlivých fázích buněčného cyklu je vyznačena v Obr. 2.
Obr. 4 - Diagram FL2-A versus šířka píku (FL2-W) umožňující odlišení jednotlivých buněk v různých částech buněčného cyklu (oblast R1) od apoptotických buněk (oblast R2) a vícebuněčných případů (multipletů, oblast R3). Objekty v oblasti R1 mají charakter intaktních buněk (Obr. 5), zatímco objekty v R2 jsou menší, což odpovídá buňkám v apoptóze (Obr. 6).
Příklad 2
Určení poměrného zastoupení buněk podle obsahu nukleových kyselin, fází buněčného cyklu a přítomnosti povrchových antigenů na modelu krve anemických selat - identifikace jaderných buněk a retikulocytů. (V symbolických označeních, pokud nelze jinak, je pro stručnost místo termínu makarpin použito zkratky MA).
100 pl heparinizované (20 U/ml) krve ze selat se silnou anémií (desetinásobná redukce erytrocytů) bylo označeno fluoresceinem značenou myší anti-prasečí CD45 monoklonální protilátkou a poté bylo přidáno 10 μΙ makarpinu (100 pg/ml) po dobu 30 sec. Vzorek byl měřen na analyzátoru FACSCalibur.
Obr. 7 - Velikost (FSC) versus logaritmus (log) fluorescence makarpinu v kanálu FL2 (FL2-H). Kromě negativních buněk (populace I) lze odlišit buňky se slabou fluorescencí (populace II) a buňky jasně značené makarpinem (populace III).
Obr. 8 - Diagram exprese CD45 (FL1-H) versus makarpin (FL-2H) ukazuje možnost odlišit leukocyty (oblast R1; CD45+MA+) od buněk nepatřících k bílé řadě krvetvorby.
Oblasti R4 a R5 obsahují erytroidní prekurzory s vysokým (R4) a nižším (R5) obsahem RNA (CD45MA+), erytrocyty bez nukleových kyselin se nacházejí v oblasti R6 (CD45MA‘). Populaci v oblasti R1 lze dále rozdělit na mononukleární leukocyty s vyšší expresí CD45 a vyšší fluorescencí makarpinu (R3) a granulocyty (R2).
Obr. 9 - Porovnání intenzity fluorescence makarpinu v kanálech FL2 a FL3 ukazuje, že přítomnost DNA zvyšuje relativní intenzitu v kanále FL2, což se v uvedené reprezentaci projevuje posuvem populace leukocytů doprava. Proto je výhodnější u přístroje FACSCalibur a přístrojů s podobným vybavením měřit obsah DNA v kanálu FL2. U jiných cytometrických analyzátorů se optimální kanál může lišit podle použitého vybavení optickými a optoelektronickými elementy. Diagramy uvedené v dolní části obrázku (FSC versus SSC) ukazují rozptylové charakteristiky jednotlivých populací rozlišitelných na základě vazby anti-CD45 a makarpinu. Oblasti R2 a R3 na Obr. 8 odpovídají mononukleárním leukocytům (monocyty a lymfocyty, R3) s vyšší expresí CD45 a intenzivnější fluorescencí MA než je tomu u granulocytú (R2). Oblasti R4, R5 a R6 obsahují retikulocyty s různým obsahem RNA, zatímco makarpin negativní buňky v oblasti R6 jsou erytrocyty s nulovým obsahem nukleových kyselin.
Příklad 3
Určení poměrného zastoupení buněk podle množství nukleových kyselin, fází buněčného cyklu a přítomnosti povrchových antigenů na modelu lidské kostní dřeně identifikace jaderných buněk a retikulocytů
100 pl vzorku lidské kostní dřeně bylo označeno kombinací monoklonálních protilátek: anti-lidská CD45 konjugovaná s allophycocyaninem (anti-CD45-APC) a anti-lidská glycophorin-A konjugovaná s fluoresceinem (anti-GiphA-FITC). Poté bylo přidáno 10 pl makarpinu (100 pg/ml) po dobu 30 sec a vzorek byl analyzován na FACSCalibur se dvěma lasery (488nm a 633 nm).
Obr. 10 - FSC/SSC diagram ukazující reprezentaci všech analyzovaných buněk s převládající populací s rozptylem světla charakteristickým pro erytroidní řadu (kvůli přehlednosti je znázorněno pouze 2 000 objektů).
Obr. 11 - Exprese GlphA (FL1-H) a CD45 (FL4-H) rozlišuje CD45'GlphA+ erytroidní buňky od buněk bílé řady krvetvorby (CD45+GlphA). CD45+ populace se slabou fluorescencí v kanálu FL1 jsou buňky s rozptylem světla odpovídajícím eozinofilním granulocytům. Jsou označeny hvězdičkou a bez značení makarpinem není tato populace odlišitelná od ostatních GlphA- buněk. Z tohoto usuzujeme, že současné značení anti-CD45 a MA umožňuje odečíst relativní počty eozinofilů.
Obr. 12 - Diagram exprese CD45 a fluorescence makarpinu v kanálu FL2 (zobrazena je plocha píku). Je zřetelné, že jak mezi CD45+ leukocyty, tak i CD45|OW prekurozory a CD45' buňkami erytroidní linie lze najít většinovou populaci s nižší fluorescencí makarpinu a menší část buněk emitujících větší množství světla do kanálu FL2. Spolu s nálezy na buněčných liniích (viz. příklad 1) tento rozdíl interpretujeme jako rozdíl v obsahu nukleových kyselin, především DNA. Je zřejmé, že základní úroveň fluorescence u bezjaderných erytrocytů je mnohem nižší, než u leukocytů obsahující normální množství DNA.
Obr. 13 - Histogram plochy píku intenzity fluorescence kanálu FL2 v lineární škále. Oblasti R vymezují populace s různými intenzitami emise: R1 - velmi nízká fluorescence vypovídající o žádném nebo velmi nízkém obsahu nukleových kyselin, R2 - střední intenzita fluorescence zhruba odpovídající diploidnímu obsahu DNA v jádře (N), R3 - vysoká intenzita fluorescence odpovídající obsahu DNA u buněk syntetizujících DNA a buněk v mitóze.
Obr. 14 až 16 - CD45 versus Glph A exprese na buňkách z oblastí R1 (Obr. 14), R2 (Obr. 15) a R3 (Obr. 16) histogramu (Obr. 13). Je zřejmé, že oblast R1 zahrnuje většinou erytroidní buňky (Obr. 14), většina leukocytů se naopak nachází v oblasti R2 (obr. 15). Mitoticky aktivní buňky (leukocyty i erytroidní prekursory) se nacházejí v oblasti R3 (Obr. 16). Rozptylové charakteristiky na Obr. 17 až Obr. 19 potvrzují příslušnost buněk z oblasti R1 k erytroidní řadě (srovnej Obr. 17 s Obr. 10), buněk z oblasti R2 k bílé řadě krvetvorby (na Obr. 18 je zobrazen typický profil rozptylu leukocytů krve nebo kostní dřeně). Obr. 19 znázorňuje, kde se v dvojdimensionálním diagramu nacházejí buňky v aktivní fázi buněčného cyklu (S-fáze, M-fáze).
Průmyslové využití
Použití makarpinu jako supravitální sondy k rychlému měření přítomnosti a obsahu nukleových kyselin a dalších víceparametrických dat na jednoduchých průtokových cytometrech u hromadných vzorků obsahujících suspendované buňky.
Makarpin lze s výhodou využít zejména při automatizovaném testování a hodnocení velkého množství vzorků ve farmaceutickém průmyslu z hlediska účinků biologicky aktivních látek na průběh buněčného cyklu.
Použití makarpinu je výhodné k určení poměrného zastoupení buněk podle množství nukleových kyselin, k určení jednotlivých fází buněčného cyklu a k identifikaci jaderných buněk a retikulocytů v kostní dřeni nebo v krvi bez nutnosti detekce povrchových antigenů.
Makarpin je použitelný jako supravitální fluorescenční sonda rovněž v kombinaci s dalšími fluorochromy při současné mnohobarevné imunofenotypizaci buněk.
Claims (3)
1. Použití makarpinu ke klasifikaci buněk průtokovou cytometrií supravitální identifikací a kvantifikací nukleových kyselin na cytometrech s excitačním zdrojem vyzařujícím v modrozelené oblasti spektra od 480 do 490 nm.
2. Použití makarpinu podle nároku 1,Vyznačující -s-e -H-mr-žé se buňky dále označí nejméně jedním dalším fluorochromem.
3. Použití makarpinu podle nároku 2, Vyznač uj-t-c-t—s-e—t-í m , že/ fluorochromem je sloučenina vybraná ze skupiny zahrnující isothiokyanát
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20050363A CZ297482B6 (cs) | 2005-06-08 | 2005-06-08 | Pouzití makarpinu ke klasifikaci bunek prutokovoucytometrií |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CZ20050363A CZ297482B6 (cs) | 2005-06-08 | 2005-06-08 | Pouzití makarpinu ke klasifikaci bunek prutokovoucytometrií |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CZ2005363A3 true CZ2005363A3 (cs) | 2006-12-13 |
| CZ297482B6 CZ297482B6 (cs) | 2006-12-13 |
Family
ID=37564476
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CZ20050363A CZ297482B6 (cs) | 2005-06-08 | 2005-06-08 | Pouzití makarpinu ke klasifikaci bunek prutokovoucytometrií |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CZ (1) | CZ297482B6 (cs) |
-
2005
- 2005-06-08 CZ CZ20050363A patent/CZ297482B6/cs not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CZ297482B6 (cs) | 2006-12-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0132064B1 (en) | Method for elimination of interference of selected cell populations in analytic cytology | |
| US6060322A (en) | Method for identification of reticulated cells | |
| US5057413A (en) | Method for discriminating between intact and damaged cells in a sample | |
| US4882284A (en) | Method for quantitating and differentiating white blood cells | |
| JP3783808B2 (ja) | 白血球分類計数用試薬 | |
| FI94180C (fi) | Menetelmä solukomponenttien analysoimiseksi nesteestä | |
| KR100258394B1 (ko) | 전혈 속의 망상 적혈구를 동정하고 특성화하는 방법 및 이에 사용하는 시약 조성물 | |
| US5639666A (en) | Detection of reticulocytes | |
| US5879900A (en) | Method for simultaneous analysis of cell viability, nucleated red blood cells and white blood cell differentials | |
| JP2941041B2 (ja) | フローサイトメトリーによる白血球の分類方法 | |
| US6955889B1 (en) | Simultaneous determination of forward and reverse ABO blood group | |
| EP0634640A1 (en) | Method of counting reticulocytes | |
| JP2002277460A (ja) | 生物学的細胞の同定および計数のための試薬および方法 | |
| JPS61195358A (ja) | 血球の副細胞集団の分析法 | |
| WO2011123070A1 (en) | A method of monitoring parasite development in blood | |
| JP4567082B2 (ja) | 赤芽球の分類計数方法 | |
| EP2798087A1 (en) | Cellular analysis of body fluids | |
| US8008029B2 (en) | Method and device for characterizing cellular components of a biological fluid | |
| CN114252386A (zh) | 样本检测方法和样本分析仪 | |
| CN101375164B (zh) | 用于区分至少两个细胞群体的方法及其应用 | |
| EP0866960B1 (en) | Method for simultaneous analysis of cell viability, nucleated red blood cells and white blood cell differential | |
| JPH01320464A (ja) | 白血球の鑑別および測定のための方法および剤 | |
| Ronot et al. | Assessment of cell viability in mammalian cell lines | |
| Lehner et al. | Automation in hematology | |
| CZ2005363A3 (cs) | Pouzití makarpinu ke klasifikaci bunek prutokovoucytometrií |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | Patent lapsed due to non-payment of fee |
Effective date: 20140608 |