RU2558229C2 - Set and method for preparing multi-layered agarose blocks on surface of micro-slides for microscoly - Google Patents

Set and method for preparing multi-layered agarose blocks on surface of micro-slides for microscoly Download PDF

Info

Publication number
RU2558229C2
RU2558229C2 RU2013117949/10A RU2013117949A RU2558229C2 RU 2558229 C2 RU2558229 C2 RU 2558229C2 RU 2013117949/10 A RU2013117949/10 A RU 2013117949/10A RU 2013117949 A RU2013117949 A RU 2013117949A RU 2558229 C2 RU2558229 C2 RU 2558229C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
agarose
blocks
cells
mini
slides
Prior art date
Application number
RU2013117949/10A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2013117949A (en
Inventor
Николай Петрович Сирота
Андрей Брониславович Гапеев
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Ген Эксперт"
Николай Петрович Сирота
Андрей Брониславович Гапеев
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Ген Эксперт", Николай Петрович Сирота, Андрей Брониславович Гапеев filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Ген Эксперт"
Priority to RU2013117949/10A priority Critical patent/RU2558229C2/en
Publication of RU2013117949A publication Critical patent/RU2013117949A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2558229C2 publication Critical patent/RU2558229C2/en

Links

Images

Landscapes

  • Investigating Or Analysing Biological Materials (AREA)
  • Devices For Use In Laboratory Experiments (AREA)
  • Sampling And Sample Adjustment (AREA)

Abstract

FIELD: medicine.
SUBSTANCE: group of inventions relates to field of biomedicine. Set and method are claimed for preparation of multi-layered agarose blocks on the surface of mini-slides. Set consists of first component, second and third components. First component represents plane-parallel plate, on which separating blocks, higher than thickness of mini-slides, are installed with equal spaced between them. Mini-slides are installed between blocks on 50-100 mcm. Second component represents plane-parallel plate, one side of which represents polished surface, on sides of which two lateral legs in form of 50±5 mcm thick blocks are welded. Third component represents plane-parallel plate, one side of which represents polished surface, on sides of which two lateral legs in form of 100±5 mcm thick blocks are welded. Method of preparing multi-layered agarose blocks on the surface of mini-slides is realised with application of claimed set.
EFFECT: inventions provide preparation of series of slides with agarose blocks of fixed volume with standard thickness of agarose layers.
2 cl, 4 dwg, 3 ex

Description

Изобретение относится к области медико-биологических и экологических исследований и касается метода измерения в индивидуальных непролиферирующих клетках повреждений ДНК, индуцированных действием техногенных физических, химических и биологических факторов окружающей среды, - метода "комета-тест" (электрофорез нуклеоидов индивидуальных клеток в геле агарозы, метод ДНК-комет, Comet assay).The invention relates to the field of biomedical and environmental studies and relates to a method for measuring DNA damage in individual non-proliferating cells induced by the action of anthropogenic physical, chemical and biological environmental factors, the comet test method (electrophoresis of individual cells in agarose gel, method DNA comets, Comet assay).

Предупреждение контакта живых организмов с потенциальными факторами, способными оказывать генотоксическое действие, представляется наиболее конструктивным способом защиты от последствий индуцированного мутагенеза. Однако тотальная проверка потенциальных агентов на генотоксичность невозможна вследствие огромного объема исследований. Для удешевления и ускорения работ по генотоксическому скринингу проводятся исследования с помощью простых и быстровыполнимых методов с использованием в качестве тест-объекта микроорганизмов или культур клеток млекопитающих. Для оценки мутагенных свойств химических соединений к настоящему времени предложено множество различных тест-систем, многие из которых хорошо разработаны и нашли широкое применение. Однако до настоящего времени нет универсальной тест-системы, которая могла бы выявить все основные типы генетических повреждений и была бы свободна от ряда принципиальных недостатков.Prevention of contact of living organisms with potential factors capable of exerting a genotoxic effect seems to be the most constructive way of protecting against the effects of induced mutagenesis. However, a total test of potential agents for genotoxicity is impossible due to the huge amount of research. To reduce the cost and speed up the work on genotoxic screening, studies are carried out using simple and fast-performing methods using microorganisms or cultures of mammalian cells as a test object. To assess the mutagenic properties of chemical compounds to date, many different test systems have been proposed, many of which are well developed and have been widely used. However, to date there is no universal test system that could detect all the main types of genetic damage and would be free from a number of fundamental shortcomings.

Некоторые исследования требуют предварительного выделения ДНК из гомогената клеток, что лишает возможности индивидуального анализа клеточной суспензии. В неоднородной клеточной суспензии уровень повреждений может сильно отличаться, и возникает вероятность экранирования малой популяции сильно поврежденных клеток (способных инициировать канцерогенез и другие болезни) на фоне остальных слабо поврежденных. Ряд методов включает этапы интенсивных манипуляций с клетками, что зачастую приводит к значительному росту уровня дополнительных повреждений ДНК. Некоторые высокочувствительные методы для оценки степени репарации ДНК, например незапланированный синтез ДНК, не способны оценивать уровень прямых повреждений ДНК, какими являются однонитевые и двунитевые разрывы цепи ДНК. Методы определения хромосомных аберраций и сестринского хроматидного обмена являются альтернативными способами обнаружения повреждений ДНК, однако способны анализировать только клетки, находящиеся в метафазе, отличаются длительным временем анализа и трудоемкостью. Микроядерный тест широко применяется для анализа фрагментации ДНК в клетках костного мозга и имеет сильно ограниченное применение для многих других типов клеток. Методы масс-спектрометрии требует длительного времени для анализа и дорогостоящего оборудования, а иммуногистохимические исследования способны определить лишь двунитевые разрывы цепи ДНК.Some studies require preliminary isolation of DNA from the cell homogenate, which makes it impossible to individually analyze the cell suspension. In a heterogeneous cell suspension, the level of damage can vary greatly, and there is a chance of screening a small population of severely damaged cells (capable of initiating carcinogenesis and other diseases) against the background of the remaining slightly damaged. A number of methods include the stages of intensive manipulations with cells, which often leads to a significant increase in the level of additional DNA damage. Some highly sensitive methods for assessing the degree of DNA repair, such as unplanned DNA synthesis, are not able to assess the level of direct DNA damage, such as single-stranded and double-stranded DNA strand breaks. Methods for determining chromosomal aberrations and sister chromatid exchange are alternative methods for detecting DNA damage, however, only metaphase cells can be analyzed, they have a long analysis time and laboriousness. The micronuclear test is widely used to analyze DNA fragmentation in bone marrow cells and has a very limited use for many other types of cells. Mass spectrometry methods require a long time for analysis and expensive equipment, and immunohistochemical studies can only determine double-stranded DNA chain breaks.

Из имеющихся на сегодняшний день в арсенале генотоксикологии методов для решения указанных задач наиболее перспективным представляется метод "комета-тест" (электрофорез нуклеоидов индивидуальных клеток в геле агарозы или метод ДНК-комет). Метод предназначен для обнаружения прямых повреждений ДНК и оценки эффективности функционирования систем репарации в клетках тканей живых организмов и растений при действии широкого спектра повреждающих агентов химической, физической и биологической природы. Метод позволяет выявлять однонитевые и двунитевые разрывы цепи ДНК, щелочелабильные сайты, сшивки между ДНК и белками, а в сочетании с ферментативной обработкой препаратов окисленные пуриновые и пиримидиновые основания. Преимуществом метода являются простота, небольшое количество требуемого экспериментального материала, экономичность, быстрота получения результатов, высокая чувствительность и производительность.Of the methods currently available in the arsenal of genotoxicology for solving these problems, the most promising method is the comet test (electrophoresis of individual cells of agarose gel or the method of DNA comets). The method is designed to detect direct DNA damage and evaluate the effectiveness of the repair systems in the tissue cells of living organisms and plants under the action of a wide range of damaging agents of chemical, physical and biological nature. The method allows the detection of single-stranded and double-stranded breaks in the DNA chain, alkaline labile sites, cross-links between DNA and proteins, and oxidized purine and pyrimidine bases in combination with enzymatic treatment of the preparations. The advantage of the method is simplicity, a small amount of the required experimental material, profitability, speed of obtaining results, high sensitivity and productivity.

Метод "комета-тест" впервые был предложен в 1984 г. Остлингом и Йохансоном для оценки индуцированных радиацией повреждений ДНК в клетках млекопитающих. Позднее Сингх с соавторами была предложена модификация метода с электрофорезом в щелочных условиях, которая вследствие высокой чувствительности получила наибольшее признание у исследователей. Метод основан на регистрации различной подвижности ДНК и возможных фрагментов ДНК лизированных клеток в постоянном электрическом поле. При этом ДНК мигрирует к аноду, формируя электрофоретический след, визуально напоминающий "хвост кометы", параметры которого зависят от степени поврежденности ДНК исследуемых клеток.The comet test method was first proposed in 1984 by Ostling and Johanson to evaluate radiation-induced DNA damage in mammalian cells. Later, Singh et al. Proposed a modification of the method with electrophoresis under alkaline conditions, which, due to its high sensitivity, was most recognized by researchers. The method is based on the registration of various DNA motility and possible DNA fragments of lysed cells in a constant electric field. In this case, the DNA migrates to the anode, forming an electrophoretic trace that visually resembles the “comet tail”, the parameters of which depend on the degree of DNA damage to the studied cells.

Протокол выполнения исследований с помощью щелочного варианта "комета-теста" включает в себя следующие этапы: получение клеточной суспензии, приготовление препаратов (слайдов) с иммобилизованными в агарозу клетками, лизис клеток, щелочная денатурация ДНК, электрофорез нуклеоидов в щелочных условиях, нейтрализация щелочи, окрашивание ДНК флуоресцентным красителем, микроскопия препаратов с захватом изображений и цифровым анализом распределения ДНК, статистическая обработка и оценка степени повреждения ДНК исследуемого объекта. Одним из важнейших этапов является этап приготовления препаратов с иммобилизованными в агарозу клетками для проведения последующих процедур с этими клетками, от которого зависит продолжительность всего исследования и его качество.The protocol for performing studies using the alkaline version of the "comet test" includes the following steps: obtaining a cell suspension, preparing preparations (slides) with cells immobilized in agarose, cell lysis, alkaline DNA denaturation, alkaline electrophoresis in neutral conditions, alkali neutralization, staining DNA fluorescence dye, microscopy of preparations with image capture and digital analysis of DNA distribution, statistical processing and assessment of the degree of DNA damage to the studied object. One of the most important stages is the stage of preparation of preparations with cells immobilized in agarose for subsequent procedures with these cells, which determines the duration of the entire study and its quality.

Традиционно такие препараты с одним или двумя агарозными блоками готовят на обычных предметных стеклах для микроскопии (76×26 мм) или используют специально подготовленные предметные стекла. Приготовление агарозных блоков на стандартных стеклах для микроскопии производится путем нанесения капли расплавленной агарозы на поверхность стекла и наложения на нее покровного стекла стандартного размера (24×24 мм). Предметное стекло охлаждают до застывания агарозы и аккуратно удаляют покровное стекло. На образовавшийся гель наносят каплю смеси легкоплавкой агарозы с клетками. Снова накрывают покровным стеклом и помещают в холодильник до застывания агарозы. После формирования геля покровное стекло удаляется и на поверхности геля формируется следующий слой легкоплавкой агарозы аналогичным образом. Однако такой способ формирования агарозного блока имеет ряд недостатков.Traditionally, such preparations with one or two agarose blocks are prepared on ordinary microscope slides (76 × 26 mm) or specially prepared slides are used. The preparation of agarose blocks on standard glasses for microscopy is carried out by applying a drop of molten agarose to the glass surface and applying a standard size coverslip (24 × 24 mm) onto it. The glass slide is cooled until the agarose solidifies and the coverslip is carefully removed. A drop of a mixture of low-melting agarose with cells is applied to the resulting gel. Again, cover with a coverslip and refrigerated until the agarose solidified. After gel formation, the coverslip is removed and the next layer of low-melting agarose is formed on the gel surface in a similar manner. However, this method of forming an agarose block has several disadvantages.

Во-первых, на поверхности стандартного микроскопного стекла можно сформировать только два блока. Во-вторых, в результате действия сил поверхностного натяжения происходит прогиб покровного стекла, и агарозный слой с клетками имеет неидентичную толщину и неравномерное распределение клеток внутри геля.First, only two blocks can be formed on the surface of a standard microscope glass. Secondly, as a result of the action of surface tension forces, the coverslip is deformed, and the agarose layer with cells has an identical thickness and an uneven distribution of cells inside the gel.

Известны специализированные стекла фирмы Trivigen (США). Эти стекла представляют собой стандартные предметные стекла для микроскопии, покрытые специальным гидрофобным составом определенной толщины. На поверхности этих стекол имеются круговые области (окна), не покрытые таким составом (максимально три окна). Суспензия клеток в легкоплавкой агарозе раскапывается в такие окна и помещается в холодильник для застывания агарозы. Однако эти стекла можно использовать только однократно, что приводит к существенному удорожанию исследования.Known specialized glass company Trivigen (USA). These glasses are standard microscope slides coated with a special hydrophobic composition of a certain thickness. On the surface of these glasses there are circular areas (windows) that are not covered by such a composition (maximum three windows). Suspension of cells in low-melting agarose is dug into such windows and placed in a refrigerator for solidification of agarose. However, these glasses can be used only once, which leads to a significant increase in the cost of research.

Известно устройство, описанное в заявке на изобретение US 2012277118 A1, позволяющее готовить агарозный матрикс с клетками для последующих процедур с ними с целью анализа повреждений и репарации ДНК. Преимуществом изобретения является возможность иммобилизации в агарозу большого числа клеток в строгом заранее определенном порядке их размещения в матриксе и проведения последующих манипуляций со всем матриксом или с его частью, что ведет к увеличению производительности анализа. Однако трудоемкие и длительные процедуры при подготовке кассеты с клетками, включающие в себя подготовку агарозного матриксного материала с микроуглублениями для клеток, помещение клеток в углубления, покрытие клеток верхним слоем агарозы, не гарантируют сохранности клеток, их равномерного распределения внутри матрикса и могут привести к потере большой части биологического материала. Накладываются очень жесткие требования к геометрическим размерам углублений в матриксе, поскольку при их малой величине создаются трудности при помещении в них клеток, при их большой величине возникает большая вероятность попадания в углубление нескольких клеток, что неприемлемо для анализа. Учитывая различные размеры клеток даже в одной популяции (например, размеры клеток в общей фракции лейкоцитов цельной крови могут отличаться более чем в 5 раз), приготовление матрикса с клетками представляется достаточно сложной задачей, решение которой требует дополнительного времени (нескольких часов) и процедур. Все это приводит к существенному удорожанию анализа. В патенте не описаны специальные процедуры приготовления матрикса с клетками для обеспечения его плоскопараллельности и определенного фиксированного объема, также как и покрытия этого матрикса дополнительным слоем агарозы с теми же требуемыми свойствами. Процедуры обработки кассеты с клетками различными растворами не гарантируют максимально полного удаления предыдущего раствора и содержащихся в нем реагентов. В результате диффузии, которую авторы не принимают во внимание, может происходить контаминация реагентов в неизвестных концентрациях, что будет причиной возможных артефактов и искажений результатов анализа.A device is known described in the application for invention US 2012277118 A1, which allows to prepare an agarose matrix with cells for subsequent procedures with them in order to analyze damage and DNA repair. An advantage of the invention is the possibility of immobilization of a large number of cells in agarose in a strictly predetermined order of their placement in the matrix and subsequent manipulations with the entire matrix or its part, which leads to an increase in the analysis performance. However, time-consuming and lengthy procedures for preparing a cell cassette, including the preparation of an agarose matrix material with micro-cavities for cells, placing cells in cavities, coating the cells with an upper layer of agarose, do not guarantee the safety of the cells, their uniform distribution inside the matrix and can lead to the loss of large parts of biological material. Very stringent requirements are imposed on the geometric dimensions of the recesses in the matrix, since with their small size difficulties are created when cells are placed in them, with their large size there is a high probability of several cells entering the cavity, which is unacceptable for analysis. Given the different sizes of cells even in one population (for example, the sizes of cells in the total fraction of white blood leukocytes may differ by more than 5 times), the preparation of a matrix with cells seems to be a rather difficult task, the solution of which requires additional time (several hours) and procedures. All this leads to a significant increase in the cost of analysis. The patent does not describe special procedures for preparing a matrix with cells to ensure its plane parallelism and a certain fixed volume, as well as coating this matrix with an additional layer of agarose with the same required properties. The procedures for processing the cassette with cells with various solutions do not guarantee the maximum complete removal of the previous solution and the reagents contained in it. As a result of diffusion, which the authors do not take into account, contamination of reagents in unknown concentrations can occur, which will cause possible artifacts and distortions of the analysis results.

Известно устройство, описанное в заявке на изобретение GB 2466816 A, позволяющее распределять агарозный гель с иммобилизованными в нем клетками по типу многолуночного планшета с целью анализа повреждений ДНК. Преимуществом изобретения является возможность автоматизации ряда процедур метода ДНК-комет, что ведет к увеличению производительности анализа. Однако при формировании ячеек матриксной подложкой и прокладкой с серией каналов возникают дополнительные трудности в создании водонепроницаемого контакта, нарушение которого в процессе проведения процедур метода может привести к неравномерному распределению растворов по ячейкам и, следовательно, к нестандартной обработке клеток реагентами и в итоге большой вариабельности результатов анализа. При распределении смеси агарозы с клетками по сформированным ячейкам очень сложно добиться равномерного распределения суспензии по дну ячейки из-за образования мениска (например, заявляемый авторами объем суспензии для одной ячейки 96-луночных кювет составляет 20 мкл, в то время как рекомендованный минимальный объем должен быть не меньше 25 мкл), также возможно неконтролируемое образование воздушных пузырей в геле. Учитывая, что в процессе застывания агарозы клетки всплывают в ней, формируя насыщенный верхний слой, в результате получается высокая неоднородность распределения клеток в застывшей агарозе с максимальной концентрацией на поверхности раздела агароза-воздух. Последующие процедуры метода (лизис, денатурация и электрофорез) приведут к искажению формы нуклеоидов таких клеток и, как следствие, к искажению результатов анализа.A device is known, described in the application for invention GB 2466816 A, which allows you to distribute agarose gel with cells immobilized in it according to the type of multi-well plate in order to analyze DNA damage. An advantage of the invention is the ability to automate a number of DNA comet method procedures, which leads to an increase in analysis performance. However, when cells are formed by a matrix substrate and a gasket with a series of channels, additional difficulties arise in creating a waterproof contact, the violation of which during the procedure of the method can lead to an uneven distribution of solutions across the cells and, consequently, to non-standard processing of cells with reagents and, as a result, large variability of the analysis results . When distributing a mixture of agarose with cells over the formed cells, it is very difficult to achieve uniform distribution of the suspension along the bottom of the cell due to the formation of a meniscus (for example, the authors declare the suspension volume for one cell of 96-well cuvettes as 20 μl, while the recommended minimum volume should be not less than 25 μl), uncontrolled formation of air bubbles in the gel is also possible. Considering that in the process of solidification of agarose, cells float in it, forming a saturated upper layer, the result is a high heterogeneity of the distribution of cells in solidified agarose with a maximum concentration on the agarose-air interface. The subsequent procedures of the method (lysis, denaturation and electrophoresis) will lead to a distortion of the nucleoid shape of such cells and, as a result, to a distortion of the analysis results.

Известно устройство, описанное в заявке на изобретение US 2012058467 A1, позволяющее распределять агарозный гель с иммобилизованными в нем клетками в многолуночный планшет с размещенными в лунках электродами для проведения электрофореза с целью анализа повреждений ДНК. Преимуществом изобретения является возможность автоматизации ряда процедур метода ДНК-комет, что ведет к увеличению производительности анализа. Однако формирование плоскопараллельного агарозного слоя с клетками затруднительно из-за образования мениска при помещении суспензии в ячейки и всплывания клеток в агарозе. В результате искажения формы нуклеоидов, расположенных на границе раздела агароза-воздух, в процессе последующих процедур метода возникает высокая вероятность получения большой вариабельности и некорректных результатов анализа. Проведение процедуры электрофореза с помощью электродов, помещенных непосредственно в агарозный гель с клетками может приводить к дополнительным неконтролируемым повреждениям ДНК под действием вторичных окислительно-восстановительных процессов вблизи электродов при электрофорезе (активных форм кислорода и азота, гипохлоритов и др.), особенно в щелочных условиях.A device is known described in the application for the invention US 2012058467 A1, which allows to distribute agarose gel with cells immobilized in it into a multi-well plate with electrodes placed in the wells for electrophoresis to analyze DNA damage. An advantage of the invention is the ability to automate a number of DNA comet method procedures, which leads to an increase in analysis performance. However, the formation of a plane-parallel agarose layer with cells is difficult due to the formation of a meniscus when the suspension is placed in the cells and the cells float in agarose. As a result of distortion of the shape of nucleoids located at the agarose-air interface, in the course of subsequent method procedures, there is a high probability of obtaining great variability and incorrect analysis results. The electrophoresis procedure using electrodes placed directly in an agarose gel with cells can lead to additional uncontrolled DNA damage due to secondary redox processes near electrodes during electrophoresis (active forms of oxygen and nitrogen, hypochlorites, etc.), especially under alkaline conditions.

Высокопроизводительные методики, предлагаемые авторами вышеупомянутых заявок, необходимы лишь для скрининговых исследований и являются избыточными и крайне дорогостоящими в большинстве случаев применения метода "комета-тест" в биомедицине.High-performance techniques proposed by the authors of the above applications are necessary only for screening studies and are redundant and extremely expensive in most cases, the use of the comet test method in biomedicine.

Задачей предложенного изобретения является создание такого устройства, которое позволяет обеспечить формирование трехслойного агарозного блока площадью 10 × 10 мм и агарозными слоями калиброванной толщины на поверхности предметного стекла размером 25 × 10 мм.The objective of the proposed invention is the creation of such a device that allows for the formation of a three-layer agarose block with an area of 10 × 10 mm and agarose layers of calibrated thickness on the surface of a glass slide measuring 25 × 10 mm.

Методика приготовления агарозных блоков (слайдов) с помощью предлагаемого устройства позволяет готовить калиброванные многослойные агарозные блоки, в которых агарозный слой клеток закрыт сверху дополнительным слоем агарозы, что препятствует выходу петель молекулы ДНК из геля, т.к. все они находятся в толще агарозы. Покрытие агарозного слоя с клетками верхним (третьим) слоем агарозы позволяет проводить анализ всех клеток, содержащихся на слайде, что снимает проблему "краевых эффектов". Методика позволяет готовить индивидуальные мини-препараты, дальнейшая работа с которыми может происходить как индивидуально, так и в большом количестве с применением специальных подложек, фиксирующих мини-стекла. Это позволяет производить необходимую обработку клеток реагентами на любом количестве мини-стекол одновременно и контролируемую смену растворов с реагентами. Калиброванная толщина слоев агарозы и, соответственно, калиброванный общий объем агарозных блоков позволяет точно рассчитать требуемую концентрацию реагента или дозу воздействия.The method of preparation of agarose blocks (slides) using the proposed device allows you to prepare calibrated multilayer agarose blocks, in which the agarose layer of cells is closed on top of an additional layer of agarose, which prevents the exit of the DNA molecule loops from the gel, because all of them are in the thickness of agarose. Coating the agarose layer with cells with the upper (third) layer of agarose allows the analysis of all cells contained in the slide, which removes the problem of "edge effects". The technique allows you to prepare individual mini-preparations, further work with which can occur both individually and in large quantities using special substrates that fix the mini-glass. This allows the necessary processing of cells with reagents on any number of mini-glasses simultaneously and a controlled change of solutions with reagents. The calibrated thickness of the agarose layers and, accordingly, the calibrated total volume of agarose blocks allows you to accurately calculate the required concentration of the reagent or dose of exposure.

Технический результат, который может быть получен при реализации изобретения, заключается в создании трехслойных агарозных блоков с калиброванной толщиной слоев на поверхности мини-стекол, сокращении времени, требуемого для приготовления препаратов, существенном уменьшении расхода химических реактивов, использовании стандартного оборудования, снижении загрязнения окружающей среды химическими реагентами и увеличении производительности труда исследователя.The technical result that can be obtained by implementing the invention is to create three-layer agarose blocks with a calibrated layer thickness on the surface of mini-glasses, reducing the time required to prepare preparations, significantly reducing the consumption of chemicals, using standard equipment, and reducing environmental pollution with chemical reagents and increase the productivity of the researcher.

Указанный технический результат достигается тем, что предлагаемое устройство обеспечивает приготовление серии слайдов с агарозными блоками фиксированного объема со стандартизованной толщиной слоев агарозы.The specified technical result is achieved by the fact that the proposed device provides the preparation of a series of slides with agarose blocks of a fixed volume with a standardized thickness of agarose layers.

Устройство иллюстрируется рисунком, на котором показан общий вид устройства в сборе с двумя мини-стеклами (Рисунок 1). Устройство состоит из трех деталей, различающихся по конструкции, и мини-стекол, на поверхности которых и формируются трехслойные агарозные блоки.The device is illustrated in the figure, which shows a general view of the device assembly with two mini-glasses (Figure 1). The device consists of three parts, differing in design, and mini-glasses, on the surface of which three-layer agarose blocks are formed.

Деталь 1 (Рисунок 2) представляет собой плоскопараллельную стеклянную пластину (1), на которой через равные промежутки закреплены разделительные блоки (2) заданной толщины. Высота блоков превышает толщину мини-стекол (3) на 50-100 мкм.Part 1 (Figure 2) is a plane-parallel glass plate (1) on which dividing blocks (2) of a given thickness are fixed at regular intervals. The height of the blocks exceeds the thickness of the mini-glasses (3) by 50-100 microns.

Деталь 2 (Рисунок 3) представляет собой плоскопараллельную стеклянную пластину (4), одна сторона которой представляет собой полированную поверхность, по краям которой приварены две боковые ножки в виде стеклянных блоков (5) толщиной 50±5 мкм.Detail 2 (Figure 3) is a plane-parallel glass plate (4), one side of which is a polished surface, along the edges of which two side legs are welded in the form of glass blocks (5) with a thickness of 50 ± 5 μm.

Деталь 3 (Рисунок 4) аналогична детали 2, представляет собой плоскопараллельную стеклянную пластину (6), но толщина блоков (7) составляет 100±5 мкм.Detail 3 (Figure 4) is similar to detail 2, it is a plane-parallel glass plate (6), but the thickness of the blocks (7) is 100 ± 5 μm.

Детали 1, 2 и 3 могут быть изготовлены как из стекла, так и из тефлона, металла или других материалов, обладающих устойчивостью к воздействию концентрированных растворов органических кислот и щелочей.Parts 1, 2 and 3 can be made of both glass and Teflon, metal or other materials that are resistant to concentrated solutions of organic acids and alkalis.

Устройство используется следующим образом.The device is used as follows.

Мини-стекла (3) закрепляются в деталь 1 между блоками (2) путем приклеивания их на каплю 1% нормальной агарозы. Затем поверх детали 1 помещается деталь 2 стороной, не содержащей блоков (5). В просвет, образовавшийся между мини-стеклами и деталью 2, вносится раствор агарозы (концентрацией от 0.5 до 1%) с помощью полуавтоматической пипетки. Заполнение просвета производится за счет сил поверхностного натяжения. После застывания агарозы деталь 2 снимается с детали 1 путем плоскопараллельного смещения детали 2 относительно детали 1. На сформированные таким способом гели наносится по 10 мкл суспензии исследуемых клеток в легкоплавкой агарозе на каждый гель. На деталь 1 помещается деталь 2 полированной стороной на раствор агарозы, содержащей клетки. Затем сборка помещается в холодильник (4-8°С) на 5-7 минут, для застывания агарозного геля. По истечении указанного времени сборка извлекается из холодильника и деталь 2 снимается с детали 1 путем плоскопараллельного смещения. На следующем этапе по 10 мкл раствора легкоплавкой агарозы наносится на поверхность сформированных гелей, и деталь 1 накрывается деталью 3, помещаемой на ножки (7). Сборка вновь помещается в холодильник на 5-7 мин. По истечении этого времени сборка извлекается из холодильника. Деталь 3 удаляется с детали 1 путем плоскопараллельного смещения. Мини-стекла со сформированными на их поверхности агарозными блоками извлекаются из детали 1.Mini-glasses (3) are fixed in part 1 between the blocks (2) by gluing them to a drop of 1% normal agarose. Then, on top of part 1, part 2 is placed with the side not containing blocks (5). An agarose solution (concentration from 0.5 to 1%) is introduced into the lumen formed between the mini-glasses and part 2 using a semi-automatic pipette. The lumen is filled due to surface tension forces. After the agarose has solidified, part 2 is removed from part 1 by plane-parallel displacement of part 2 relative to part 1. On the gels formed in this way, 10 μl of a suspension of the studied cells in low-melting agarose is applied to each gel. On part 1, part 2 is placed with the polished side on an agarose solution containing cells. Then the assembly is placed in a refrigerator (4-8 ° C) for 5-7 minutes, for solidification of the agarose gel. After the specified time, the assembly is removed from the refrigerator and part 2 is removed from part 1 by plane-parallel displacement. In the next step, 10 μl of a solution of low-melting agarose is applied to the surface of the formed gels, and part 1 is covered with part 3 placed on the legs (7). The assembly is again placed in the refrigerator for 5-7 minutes. After this time, the assembly is removed from the refrigerator. Part 3 is removed from part 1 by plane-parallel displacement. Mini-glasses with agarose blocks formed on their surface are removed from part 1.

Таким образом, заявляемое устройство позволяет производить приготовление мини-слайдов с трехслойными агарозными блоками на их поверхности, стандартизировать толщину агарозных слоев, получить равномерность распределения клеток в агарозном геле, существенно экономить расход химических реактивов и увеличить производительность труда исследователя.Thus, the claimed device allows for the preparation of mini-slides with three-layer agarose blocks on their surface, standardize the thickness of the agarose layers, obtain uniform distribution of cells in the agarose gel, significantly save the consumption of chemicals and increase the productivity of the researcher.

Заявленная конструкция апробирована в модельных экспериментах на изолированных клетках лабораторных животных, а также при проведении генотоксических анализов крови здоровых доноров и пациентов, проходивших послеоперационную амбулаторную химиотерапию по поводу рака молочной железы, и показала свою высокую эффективность.The claimed design was tested in model experiments on isolated cells of laboratory animals, as well as during genotoxic blood tests of healthy donors and patients undergoing postoperative outpatient chemotherapy for breast cancer, and has shown its high efficiency.

Пример 1.Example 1

Устройство использовалось в сравнительных экспериментах по выявлению причин межлабораторных различий в регистрируемом уровне повреждений ДНК в клетках костного мозга мышей. Использование устройства позволило проводить процедуру электрофореза в камерах меньшего размера. Например, для 24-х образцов, приготовленных с использованием стандартных предметных стекол, необходимо былоThe device was used in comparative experiments to identify the causes of inter-laboratory differences in the recorded level of DNA damage in mouse bone marrow cells. Using the device allowed for electrophoresis in smaller chambers. For example, for 24 samples prepared using standard glass slides, it was necessary

использовать электрофоретическую камеру типа Sub-Cell Model 192 (Bio-Rad, США) с объемом электрофоретического раствора 2,1 л. В то время как для 24 стекол, приготовленных с использованием заявляемого устройства, достаточно было камеры типа SE-1 (ООО "Хеликон", Россия) с объемом электрофоретического раствора всего 0,25 л. Из этого примера видно, что почти в 10 раз уменьшается расход электрофоретического раствора, тем самым снижается себестоимость проводимого анализа и снижается уровень загрязнения окружающей среды. Использование более дешевой электрофоретической камеры также приводит к уменьшению себестоимости проводимого анализа.use an electrophoretic chamber of the type Sub-Cell Model 192 (Bio-Rad, USA) with an electrophoretic solution volume of 2.1 l. While for 24 glasses prepared using the inventive device, a SE-1 camera (Helikon LLC, Russia) with a volume of electrophoretic solution of only 0.25 liters was enough. From this example it can be seen that the consumption of the electrophoretic solution is reduced by almost 10 times, thereby reducing the cost of the analysis and the level of environmental pollution. The use of a cheaper electrophoretic camera also leads to a reduction in the cost of the analysis.

Пример 2.Example 2

Устройство использовалось для исследования повреждающего действия рентгеновского излучения на ДНК лейкоцитов цельной крови мыши. С помощью шести аналогичных экземпляров устройства были приготовлены 24 препарата (слайда) с иммобилизованными в агарозу лейкоцитами, при этом агароза смешивалась с разведенной в 6 раз цельной кровью и наносилась на слайды. Для исследования потребовалось 20 мкл цельной крови и 800 мкл легкоплавкой 0.5% агарозы. Общее время приготовления препаратов составило менее 30 мин. В результате проведенных исследований была определена дозовая зависимость повреждающего действия рентгеновского излучения (дозы 0, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5 и 10 Гр) на ДНК лейкоцитов цельной крови выбранного лабораторного животного с использованием трех повторных препаратов (слайдов) на каждую экспериментальную точку, что позволило получить статистически достоверные результаты. Использование устройства позволило ускорить время приготовления препаратов и, следовательно, ускорить анализ, уменьшить количество необходимого для анализа биологического материала и сократить расход дорогостоящей химически модифицированной легкоплавкой агарозы.The device was used to study the damaging effects of x-rays on the leukocyte DNA of whole mouse blood. Using six similar instances of the device, 24 preparations (slides) with leukocytes immobilized into agarose were prepared, while agarose was mixed with 6 times diluted whole blood and applied to slides. The study required 20 μl of whole blood and 800 μl of low-melting 0.5% agarose. The total preparation time was less than 30 minutes. As a result of the studies, the dose dependence of the damaging effect of x-ray radiation (doses of 0, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, and 10 Gy) on the leukocyte DNA of whole blood of a selected laboratory animal was determined using three repeated preparations (slides) for each experimental point, which allowed to obtain statistically reliable results. Using the device allowed to accelerate the preparation time of preparations and, therefore, accelerate the analysis, reduce the amount of biological material required for analysis and reduce the consumption of expensive chemically modified low-melting agarose.

Пример 3.Example 3

На препаратах, приготовленных с помощью заявляемого устройства и содержащих мышиные спленоциты, облученные рентгеновским излучением в дозе 8 Гр, была проведена оценка распределения нуклеоидов клеток по всей поверхности слайда. Регистрировали не только уровень повреждений ДНК, но и координаты индивидуальных нуклеоидов. Анализ полученных результатов показал равномерное распределение нуклеоидов по поверхности препарата при сканировании в одной оптической плоскости и отсутствие существенных различий в уровне повреждений ДНК между нуклеоидами, расположенными в центральной части препарата и на краях. Таким образом, использование устройства позволяет получать равномерное распределение нуклеоидов на слайде, позволяет проводить анализ всех клеток, содержащихся на слайде, и снимает проблему "краевых эффектов".On preparations prepared using the inventive device and containing mouse splenocytes irradiated with x-ray at a dose of 8 Gy, the distribution of cell nucleoids over the entire surface of the slide was evaluated. Not only the level of DNA damage was recorded, but also the coordinates of individual nucleoids. Analysis of the results showed a uniform distribution of nucleoids on the surface of the preparation when scanning in one optical plane and the absence of significant differences in the level of DNA damage between nucleoids located in the central part of the preparation and at the edges. Thus, the use of the device allows you to get a uniform distribution of nucleoids on the slide, allows you to analyze all the cells contained in the slide, and removes the problem of "edge effects".

Claims (2)

1. Набор для приготовления многослойных агарозных блоков на поверхности мини-стекол, состоящий из первой детали, представляющей собой плоскопараллельную пластину (1), на которой через равные промежутки закреплены разделительные блоки (2) с высотой, превышающей толщину мини-стекол (3), установленных между блоков (2), на 50-100 мкм; второй детали, представляющей собой плоскопараллельную пластину (4), одна сторона которой представляет собой полированную поверхность, по краям которой приварены две боковые ножки в виде блоков (5) толщиной 50±5 мкм; третьей детали, представляющей собой плоскопараллельную пластину (6), одна сторона которой представляет собой полированную поверхность, по краям которой приварены две боковые ножки в виде блоков (7) толщиной 100±5 мкм; первая, вторая и третья детали могут быть изготовлены из стекла, тефлона, металла или других материалов, обладающих устойчивостью к воздействию концентрированных растворов органических кислот и щелочей.1. A set for the preparation of multilayer agarose blocks on the surface of mini-glasses, consisting of the first part, which is a plane-parallel plate (1), on which dividing blocks (2) are fixed at regular intervals with a height exceeding the thickness of mini-glasses (3), installed between the blocks (2), at 50-100 microns; the second part, which is a plane-parallel plate (4), one side of which is a polished surface, on the edges of which two side legs are welded in the form of blocks (5) with a thickness of 50 ± 5 μm; the third part, which is a plane-parallel plate (6), one side of which is a polished surface, on the edges of which two side legs are welded in the form of blocks (7) with a thickness of 100 ± 5 μm; the first, second and third parts can be made of glass, Teflon, metal or other materials that are resistant to concentrated solutions of organic acids and alkalis. 2. Способ приготовления многослойных агарозных блоков на поверхности мини-стекол с использованием набора по п. 1, характеризующийся тем, что мини-стекла (3) закрепляют в первой детали между блоками (2) путем приклеивания их на агарозу, при этом поверх первой детали помещают вторую деталь стороной, не содержащей блоков (5), а образовавшийся просвет между мини-стеклом и второй деталью заполняют раствором агарозы, после застывания агарозного геля осуществляют снятие второй детали с первой детали для нанесения на сформированные агарозные гели суспензии исследуемых клеток в легкоплавкой агарозе, после нанесения клеток вторую деталь полированной стороной помещают на первую деталь, содержащую раствор агарозы с исследуемыми клетками, после застывания агарозного геля вторую деталь снимают с первой детали и наносят раствор легкоплавкой агарозы на поверхность сформированных гелей, затем первую деталь накрывают помещаемой на ножки третьей деталью, после застывания агарозного геля осуществляют снятие с первой детали третьей детали и мини-стекол со сформированными на их поверхности агарозными блоками. 2. A method of preparing multilayer agarose blocks on the surface of mini-glasses using the kit according to claim 1, characterized in that the mini-glasses (3) are fixed in the first part between the blocks (2) by gluing them onto agarose, while on top of the first part place the second part with the side containing no blocks (5), and the formed gap between the mini-glass and the second part is filled with agarose solution, after the hardening of the agarose gel, the second part is removed from the first part for application to the formed agarose gels ratios of the studied cells in low-melting agarose, after applying the cells, the second part with the polished side is placed on the first part containing agarose solution with the studied cells, after the agarose gel has solidified, the second part is removed from the first part and the low-melting agarose solution is applied to the surface of the formed gels, then the first part is covered placed on the legs of the third part, after solidification of the agarose gel, the third part and mini-glasses with formed on their surface are removed from the first part agarose blocks.
RU2013117949/10A 2013-04-19 2013-04-19 Set and method for preparing multi-layered agarose blocks on surface of micro-slides for microscoly RU2558229C2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013117949/10A RU2558229C2 (en) 2013-04-19 2013-04-19 Set and method for preparing multi-layered agarose blocks on surface of micro-slides for microscoly

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013117949/10A RU2558229C2 (en) 2013-04-19 2013-04-19 Set and method for preparing multi-layered agarose blocks on surface of micro-slides for microscoly

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013117949A RU2013117949A (en) 2014-10-27
RU2558229C2 true RU2558229C2 (en) 2015-07-27

Family

ID=53380471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013117949/10A RU2558229C2 (en) 2013-04-19 2013-04-19 Set and method for preparing multi-layered agarose blocks on surface of micro-slides for microscoly

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2558229C2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2810448C1 (en) * 2023-05-04 2023-12-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Method and device for sample preparation for transmission electron microscopy, scanning electron microscopy and probe microscopy

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2225985C2 (en) * 1998-09-08 2004-03-20 Тиботек Н.В. Method for carrying out fast screening of samples under analysis
WO2008054421A2 (en) * 2006-10-27 2008-05-08 Columbia University Frozen cell and tissue microarrays
RU2411291C2 (en) * 1999-03-30 2011-02-10 Дро Биосистемс, С.Л. Method and device for cleaning, separating, modifying and/or immobilising chemical or biological objects in fluid medium, and support made from microwire
WO2013052489A1 (en) * 2011-10-03 2013-04-11 Celanese International Corporation Processes for producing acrylic acids and acrylates

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2225985C2 (en) * 1998-09-08 2004-03-20 Тиботек Н.В. Method for carrying out fast screening of samples under analysis
RU2411291C2 (en) * 1999-03-30 2011-02-10 Дро Биосистемс, С.Л. Method and device for cleaning, separating, modifying and/or immobilising chemical or biological objects in fluid medium, and support made from microwire
WO2008054421A2 (en) * 2006-10-27 2008-05-08 Columbia University Frozen cell and tissue microarrays
WO2013052489A1 (en) * 2011-10-03 2013-04-11 Celanese International Corporation Processes for producing acrylic acids and acrylates

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2810448C1 (en) * 2023-05-04 2023-12-27 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Иркутский национальный исследовательский технический университет" (ФГБОУ ВО "ИРНИТУ") Method and device for sample preparation for transmission electron microscopy, scanning electron microscopy and probe microscopy

Also Published As

Publication number Publication date
RU2013117949A (en) 2014-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10768141B2 (en) Isoelectric focusing arrays and methods of use thereof
EP2965083B1 (en) Electrophoretic separation devices and methods for using the same
US9194841B2 (en) Devices and processes for analyzing nucleic acid damage and repair using electrophoresis
Azqueta et al. A comparative performance test of standard, medium-and high-throughput comet assays
Khorshidi et al. Automated analysis of dynamic behavior of single cells in picoliter droplets
Meseguer et al. Full in vitro fertilization laboratory mechanization: toward robotic assisted reproduction?
CN111733056B (en) Micro-fluidic chip integrating circulating tumor cell separation and single-cell immunoblotting
US10894973B2 (en) Nucleic acid introduction method, nucleic acid detection method, biomolecule analysis method, array device for biomolecule quantification, and biomolecule analysis kit
Croushore et al. Microfluidic systems for studying neurotransmitters and neurotransmission
US9128046B2 (en) Slide holder assembly for comet assay
Rolver et al. Assessing cell viability and death in 3D spheroid cultures of cancer cells
US20110120867A1 (en) Micro-channel chip for electrophoresis and method for electrophoresis
JP5599718B2 (en) Apparatus and method for detecting DNA damage
US10940476B2 (en) Device for high-throughput multi-parameter functional profiling of the same cells in multicellular settings and in isolation
US10591439B2 (en) Gel electrophoresis system for single cell gel electrophoresis
US20180280976A1 (en) Gradient-on-a-chip
RU2558229C2 (en) Set and method for preparing multi-layered agarose blocks on surface of micro-slides for microscoly
DE60215235T2 (en) Flow rate control in a biological test arrangement
WO2020079211A1 (en) Electrophoresis assembly
EP3063525A1 (en) Improved device and method for reactions between a solid and a liquid phase
EP4006536A1 (en) Electrophoresis assembly and methods
Khan et al. Microfluidics add-on technologies for single-cell analysis
Higa et al. High-throughput in vitro assay using patient-derived tumor organoids
MAHMOUD On-chip Electrophoretic Fractionation of Cytoplasmic and Nuclear RNA from Single Cells
US20230333016A1 (en) Cell analysis method and cell analysis system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160420

NF4A Reinstatement of patent

Effective date: 20180521