Кіріспе

Лазерлік микродисекция (ЛМД), сондай-ақ микродисекция, лазерлік микродисекция (ЛМД) немесе лазерлік көмекпен микродисекция (ЛМД немесе ЛАМ) деп те аталады, – бұл тіндердің/жасушалардың/организмдердің микроскопиялық аймақтарынан белгілі бір қызығушылық тудыратын жасушаларды бөліп алу әдісі (лазер көмегімен микроскопиялық деңгейде кесу).

Принцип

Лазерлік микродисекция (ЛКМ) – тіндік клеткалардың субпопуляцияларын тікелей микроскоптық бақылау арқылы алу әдісі. ЛКМ технологиясы қызығушылық тудыратын клеткаларды тікелей жинақтауға немесе қажетсіз клеткаларды кесіп алып, гистологиялық тұрғыдан таза байытылған клеткалық популяцияларды бөліп алуға мүмкіндік береді. Осыдан кейін қолданылатын әр түрлі мүмкіндіктер бар: ДНК генотипін анықтау және гетерозигоздықтың жоғалуын (LOH) талдау, РНК транскрипттерін профильдеу, кДНК кітапханасын жасау, протеомиканы зерттеу және сигналдық жолдарды профильдеу. Бұл протоколды жүзеге асыруға кеткен жалпы уақыт әдетте 1–1,5 сағатты құрайды.

Экстракциялау

Лазер микроскопқа қосылып, слайдтағы тінді нысаналайды. Лазердің оптикалық құралдармен немесе сахнаның қозғалысы арқылы, пайдаланушы анықтаған траектория бойынша фокусы жылжиды. Бұл траектория, сондай-ақ элемент деп те аталады, кейін кесіліп, жақын маңайдағы тіндерден бөлінеді. Егер экстракция қажет болса, кесу процесінен кейін экстракция процесі жүргізілуі керек. Жаңа технологиялар контактісіз микродисекцияны пайдаланады. Гистопатологиялық үлгісі бар микроскоп слайдынан тінді алудың бірнеше тәсілі бар. Үлгіге жабысқақ бетті басып, жыртып алуға болады. Бұл қажетті аймақты алады, бірақ бетіндегі бөлшектерді немесе қажетсіз тінді де алып тастауы мүмкін, себебі бет селективті емес. Үлгіге пластикалық мембрананы ерітіп, жыртып алуға болады. Жылу, мысалы, қызыл немесе инфрақызыл (IR) лазер арқылы сіңіретін бояумен боялған мембранаға беріледі. Бұл қажетті үлгіні мембранаға жабыстырады, гистопатологиялық үлгі бетіне жақын орналасқан кез келген мембрана сияқты, қалдықтардың да алынуы мүмкін. Тағы бір қауіп – енгізілген жылу: ДНК, РНҚ немесе белок сияқты кейбір молекулаларды мүмкіндігінше таза оқшаулау үшін көп немесе мүлдем қыздыруға болмайды. Контактісіз тасымалдау үшін үш түрлі тәсіл бар. Гравитация көмегімен тік микроскопты пайдаланып тасымалдау (GAM, гравитациямен көмек көрсетілетін микродисекция) немесе лазерлік қысыммен катапульта арқылы тасымалдау; ең соңғы буын лазерлік алға жылжыту (LIFT) технологиясын қолданады. Кесу және ұстау кезінде жабысқақ жабынмен жабдықталған қақпақ тікелей жұқа кесілген (5-8 мкм) тіндік бөлікке орналастырылады, ал бөлік өзі жұқа мембранаға (полиэтилен нафталинге) сүйенеді. Инфрақызыл лазер жабысқақты жұмсақ қыздырып, оны астыңғы тіндік қабатқа біріктіреді, ал ультракөк сәуле (UV) лазер тінді және астыңғы мембрананы кесіп өтеді. Мембраналық тіндік құрам енді қақпаққа жабысады және қақпақтағы жасушаларды төменгі сатыдағы қолдануларда (ДНК, РНҚ, белок талдауы) пайдалануға болады.

Процедура

Бағдарламалық интерфейсті пайдаланатын микроскоп арқылы ұлпаның (әдетте 5-50 микрометр қалыңдығында) бөлігі қарастырылады және жеке жасушалар немесе жасушалардың топтары қолмен, жартылай автоматтандырылған немесе толық автоматтандырылған тәсілдермен анықталады, бұл бейнелеуге және одан кейін оқшаулау үшін нысандарды автоматты түрде таңдауға мүмкіндік береді. Қазіргі уақытта микроскоп пен жасушаларды оқшаулау құрылғысын қолдана отырып, алты негізгі оқшаулау/жинау технологиясы бар. Олардың төртеуі тіндерді тікелей немесе мембраналарды/пленканы кесу үшін ультракүлгін импульсті лазерді (355 нм) пайдаланады, кейде жасушалық адгезия мен оқшаулау үшін жабысқақ полимерді қыздыру/еріту үшін жауапты инфрақызыл лазермен бірге қолданылады. ИК лазері микродисекцияға жұмсақ тәсіл ұсынады. Бесінші ультракүлгін лазерлік технологиясы лазерлік импульспен белсендірілген кезде тіндерді немесе жасушаларды жинау қақпағына итеруге мүмкіндік беретін энергия беру қаптамасымен қапталған арнайы слайдтарды қолданады. Лазерлік кесу ені әдетте 1 мкм-ден кем, сондықтан лазер сәулесі нысаналы жасушаларға әсер етпейді. Тіпті тірі жасушалар да лазерлік кесуден зақымдалмайды және клондау мен қайта өсіру үшін кесуден кейін тірі қалуы мүмкін. Әртүрлі технологиялар жинау процесінде, қолданылатын бейнелеу әдістерінде (флуоресценттік микроскопия/жарық өрістік микроскопия/дифференциалдық интерференциялық контраст микроскопиясы/фазалық контраст микроскопиясы/т.б.) және бейнелеу мен оқшаулау алдында қажетті ұстағыштар мен тіндерді дайындау түрлерінде ерекшеленеді. Көпшілігі микродисекция жүйелері болып табылады, ал кейбіреулері зерттеу микроскоптары ретінде де қолданылуы мүмкін, тек бір технология (осы жердегі #2, Leica) тік микроскопты қолданады, бұл тірі жасушалармен жұмыс істегенде үлгіні өңдеу мүмкіндіктерін шектейді. Бірінші технология (Carl Zeiss PALM қолданған) үлгінің айналасын кесіп, содан кейін оны "катапульталау" технологиясымен жинайды. Үлгіні слайдтан немесе арнайы мәдениет табағынан, материалды жылжыту үшін фотондық күш тудыратын дефокусталған УФ лазерлік импульспен шығаруға болады, бұл кейде Лазерлік микродисекциялық қысымды катапульталау (LMPC) деп аталады. Дисекцияланған материал жоғары (бірнеше миллиметрге дейін) микрофуга түтігінің қақпағына немесе басқа коллекторға жіберіледі, онда буфер немесе арнайы жабысқақ материал бар, онда тін жабысады. Бұл белсенді катапульталау процесі мембранамен қапталған слайдтарды пайдаланған кездегі кейбір статикалық проблемаларды болдырмайды. Тағы бір процесс ауырлық күшіне сүйенетін микродисекция әдісін қолданады, ол ауырлық күшін пайдаланып, үлгілерді қолданылатын слайдтың астындағы түтікше қақпағына жинайды (ION LMD жүйесі, Jungwoo F&B қолданады). Бұл жүйеде лазер сәулесін тұрақты ұстап, қызығушылық тудыратын жасушаларды кесу үшін моторлы сатыны жылжытады. Жүйеде 355 нм қатты күйдегі лазер (УФ А) қолданылады, бұл РНК немесе ДНҚ зақымдануынсыз тіндерді кесудің ең қауіпсіз тәсілі. Leica қолданатын тағы бір LCM процесі үлгіні жоғарыдан кесіп, үлгі ауырлық күшімен (ауырлық күшімен қамтамасыз етілген микродисекция) үлгіден төменгі жинағыш құрылғысына түседі. Жоғарыдағыдан айырмашылығы, мұнда лазер сәулесі тінді кесу үшін дихроикалық айнаны жылжытады. Таңдалған жасушалар (слайдта немесе арнайы мәдениет табағында) көру өрісінің ортасында болған кезде оператор аспаптың бағдарламалық жасақтамасын қолдана отырып, қызығушылық тудыратын жасушаларды таңдайды. Жақын инфрақызыл лазері ұлпа үлгісіне салынған қақпақтағы ауыстыру пленкасын белсендіріп, жабысқышты балқытады, содан кейін пленканы таңдалған астындағы жасушалармен біріктіреді (Arcturus жүйелерін қараңыз); және/немесе қызығушылық тудыратын жасушаны кесу үшін УФ лазерді белсендіреді. Содан кейін жасушалар жұқа тін бөлігінен алынып тасталады, ал барлық қажетсіз жасушалар қалдырылады. Қызығушылық тудыратын жасушалар экстракциядан бұрын қарастырылады және құжатталады. Төртінші УФ технологиясы (Molecular Machines and Industries AG қолданған) үшінші технологиядан сәл өзгеше, слайд>үлгі>және үлгінің үстіне орналасқан мембранадан тұратын "сендвич" құрады, лазермен кесілген және арнайы жабысқақ қақпақпен жоғарыдан жиналған жақтау слайдын пайдаланады. Бесінші УФ технологиясы стандартты шыны слайдтарды инертті энергия беру қаптамасымен және УФ лазерлік микродисекция жүйесімен (әдетте Leica LMD немесе PALM Zeiss машинасы) қолданады. Тін бөліктері энергия беру қаптамасының үстіне орнатылады. Ультракүлгін лазердің энергиясы қаптамаға соққанда кинетикалық энергияға айналады, оны буланыстырады, таңдалған тін элементтерін бірден жинау түтігіне итереді. Expression Pathology Inc. (Rockville, MD) компаниясы DIRECTOR слайдтары деген коммерциялық атаумен сататын энергия беру қаптамасымен қапталған слайдтар протеомикалық жұмыстар үшін бірнеше артықшылықтар ұсынады. Олар өздігінен флуоресценцияланбайды, сондықтан флуоресценттік бояулар, дифференциалдық интерференциялық контраст немесе поляризацияланған жарық қолданылатын қолданулар үшін қолданылуы мүмкін. Тін бөліктерінен басқа, LCM тірі жасушалар/организмдер, жасуша майлары, хромосома дайындықтары және өсімдік тіндерінде де жүргізілуі мүмкін.

Қолданбалар

Лазерлік микродисекция процесі алынған үлгінің морфологиясы мен химиясын, сондай-ақ оны қоршаған жасушаларды өзгертпейді немесе зақымдамайды. Осы себепті, LCM ДНК, РНК және/немесе ақуыздарды талдау үшін таңдалған жасушаларды жинаудың тиімді әдісі болып табылады. LCM амилоидты плактар сияқты жасушасыз құрылымдарды бөліп алу үшін де қолданылған. LCM түрлі тіндік үлгілерде қолданылуы мүмкін, оның ішінде қан жағындылары, цитологиялық препараттар, жасуша мәдениеттері және қатты тіндердің үлештері. Мұздатылған және парафинге сіңдірілген архивтік тіндерді де пайдалануға болады.