مقدمة عن حبات ستريبتافيدين المغناطيسية

تشير حبات ستريبتافيدين المغناطيسية (حبات SA باختصار) إلى كرات مجهرية مغناطيسية تحتوي على مواد حيوية نشطة محددة (ستربتافيدين) معدلة على سطحها. حبات ستريبتافيدين المغناطيسية هي نوع من حبات النانو المغناطيسية البيولوجية مع مجموعة وظيفية سطحية من ستريبتافيدين. يمكنها الارتباط بشكل خاص بالبيوتين أو الجزيئات المصبوغة بالبيوتين، وبالتالي فصل الجزيئات البيوتينية. يمنحها الارتباط القوي وتأثير التضخيم متعدد المستويات لبيوتين أفيدين مع كواشف الوسم مزايا الخصوصية والحساسية العالية، مما يجعلها تستخدم على نطاق واسع في مجالات مثل اكتشاف الأحماض النووية وتنقية الألفة والمقايسة المناعية وفصل الخلايا.

الستربتوميسين هو بروتين له خصائص بيولوجية مشابهة للأفيدين. وعلى عكس الأفيدين الذي يوجد في بياض البيض، فإن الستربتوفيدين ينشأ من جنس Streptomyces وهو منتج بروتيني تفرزه Streptomyces avidin أثناء الزراعة. ويمكن أيضًا إنتاج SA من خلال الهندسة الوراثية. يرتبط جزيء واحد من الستربتوفيدين بأربع جزيئات من البيوتين، والتفاعل بين الاثنين هو أحد أقوى قوى الارتباط غير التساهمية المعروفة في الطبيعة. لا يحتوي الستربتوميسين على سلاسل جانبية من الجليكوزيل على سطحه، ونقطة التساوي الكهربائي أقرب إلى الحياد، مما يساعد على التفاعلات البيولوجية. لذلك، فإن حساسيته وخصوصيته في الكشف أعلى من حساسيات الستربتوفيدين وخصوصياته، مما يجعله أكثر فائدة في التطبيقات.

بالإضافة إلى ذلك، يوجد نوع فريد من الخرز المغناطيسي ذي الألفة المحايدة، والذي يتميز بنقطة كهربائية محايدة وخصائص إزالة الجليكوزيل، دون تسلسل التعرف على RYD. لذلك، يكون ارتباطه غير النوعي أقل عادةً من ارتباط الأفيدين والستربتافيدين، ويحافظ على أعلى نشاط نوعي تجاه بروتينات ربط البيوتين. تتمتع الخرز المغناطيسي ذي الألفة المحايدة بأدنى ارتباط غير نوعي ولا تقلل من تقارب البيوتين.

الشكل 1: بنية حبات الستربتافيدين المغناطيسية

تطبيق ستريبتمتعطشفي الخرز المغناطيسي

1. الكيمياء الضوئية

تعتبر حبيبات ستريبتافيدين المغناطيسية سهلة الاستخدام للغاية. بعد الشراء، يتم تنظيفها وتخفيفها لتصبح أحد مكونات الكاشف المضيء. من خلال الاختلاط بالأجسام المضادة البيوتينية لتشكيل سطح التقاط الطور الصلب، يمكن التقاط المادة المستهدفة في العينة. تتمثل مزايا هذا النظام، بالإضافة إلى تأثير التقارب والتضخيم العالي المذكور سابقًا، في أن الأجسام المضادة البيوتينية بسيطة وجزيئات البيوتين صغيرة، ولا يؤثر الاقتران بالمستضدات/الأجسام المضادة على نشاط البروتين. هناك العديد من الكواشف البيوتينية المتاحة تجاريًا، والأكثر استخدامًا هي الجزيئات البيوتينية التي تحتوي على إسترات NHS، والتي تعتمد على السلاسل الجانبية للبيوتين لتكوين مجموعات تفاعلية مختلفة يمكنها التفاعل والارتباط بجزيئات أخرى (تحمل الأمينو والكربوكسيل والثيول وما إلى ذلك).

الشكل 2: مخطط تخطيطي لالتقاط الهدف بواسطة حبيبات ستريبتافيدين المغناطيسية

2. الالتقاط المستهدف

تسلسل الالتقاط المستهدف هو عملية عزل وإثراء الجينات المستهدفة من الجينوم بأكمله، ثم استخدام التسلسل عالي الإنتاجية (NGS)، والذي يستخدم على نطاق واسع في الفحص الصحي والاختبارات السريرية وغيرها من التطبيقات ذات الحساسية العالية. في الوقت الحاضر، يستخدم تسلسل الالتقاط المستهدف بشكل أساسي طرق التقاط الطور السائل، حيث تهجن مجسات تحمل البيوتين مع المنطقة المستهدفة ثم ترتبط بحبيبات ستربتافيدين المغناطيسية لتحقيق الالتقاط. يتم غسل الأجزاء الأخرى، ثم يتم فصل المجسات عن أجزاء الهدف عن طريق التحلل. يزيل الفصل المغناطيسي الخرز المغناطيسي والمجسات الفارغة المرتبطة بها، مما يكمل التقاط المنطقة المستهدفة. تعد حبيبات ستربتافيدين المغناطيسية واحدة من المواد الخام المهمة لالتقاط التهجين في الطور السائل.

الشكل 3: خطوات الالتقاط الهجين في الجيل التالي من التسلسل

3. الترسيب المناعي

الترسيب المناعي (IP) هو طريقة كلاسيكية لدراسة تفاعلات البروتين بناءً على التفاعل المحدد بين الأجسام المضادة والمستضدات. إن معالجة البروتين كمستضد واستخدام الأجسام المضادة المعروفة ضده لترسيبه وفصله عن نظام مختلط لتحقيق الاستخلاص والتنقية الأولية هي طريقة تستخدم لفصل واكتشاف بروتينات معينة. بالإضافة إلى حبيبات المغناطيس الشائعة للبروتين A أو البروتين G، فإن حبيبات المغناطيس من الستربتافيدين هي أيضًا خيار، والتي تتطلب فقط البيوتينيل للأجسام المضادة قبل الترسيب المناعي، ثم الفصل والتنقية باستخدام حبيبات المغناطيس من الستربتافيدين. في الوقت نفسه، فإن حبيبات المغناطيس من الستربتافيدين مناسبة لجميع أنواع تفاعلات السحب، وخاصة للأجسام المضادة التي لا يمكنها الارتباط بالبروتين A / G، وبالتالي فهي تستخدم على نطاق واسع في تحضير العينات وتطوير الكشف لتطبيقات التحليل البروتيني. بالإضافة إلى ذلك، نظرًا للارتباط غير المحدد المنخفض جدًا لحبيبات المغناطيس من الستربتافيدين، يمكن أيضًا استخدامها في تحليل مطياف الكتلة.

الشكل 4: تحضير سريع ومريح للعينات باستخدام حبيبات ستريبتافيدين المغناطيسية

5. فصل الخلايا

تقنية تفصل في المقام الأول مجموعة فرعية محددة من الخلايا عن عينة خلايا مختلطة بناءً على خصائصها. في التحليل السريري، سواء كان ذلك خزعة أنسجة أو أخذ عينات دم، فإن فصل الخلايا يعد خطوة بالغة الأهمية لأن العينات المشتقة من المريض تنتج مخاليط معقدة تتكون من مجموعة واسعة من أنواع الخلايا والمصفوفات والعوامل البيولوجية. في الوقت الحاضر، أصبح التقاط المحلل القائم على الخرز المغناطيسي طريقة مستخدمة على نطاق واسع في فصل الخلايا. من خلال التلاعب المغناطيسي البسيط، يمكنه التقاط مجموعات الخلايا المستهدفة بشكل محدد للغاية. في هذه العملية، يتم أولاً البيوتينيل للأجسام المضادة، وترتبط الخرز المغناطيسي بالأجسام المضادة البيوتينيل من خلال ستربتافيدين، مما يحقق ارتباطًا محددًا بالمستضدات المقابلة على سطح الخلية والتقاط الخلايا بشكل غير مباشر بواسطة الخرز المغناطيسي، وبالتالي تحقيق الفصل. يجب ألا تسهل الخرز المغناطيسي المثالي فصل الخلايا فحسب، بل يجب أن تكون متوافقة أيضًا مع مجموعة واسعة من التطبيقات والتحليلات اللاحقة.

الشكل 5: مخطط تخطيطي لالتقاط الخلايا بواسطة حبيبات ستريبتافيدين المغناطيسية [1]

طريقة ربط حبيبات الستربتافيدين المغناطيسية بالأهداف:

وفقًا لجزيئات الهدف المختلفة التي تم التقاطها والتطبيقات اللاحقة، يمكن اختيار طرق مباشرة أو غير مباشرة لالتقاط جزيئات الهدف. الطريقة المباشرة هي أولاً ربط الربيطة البيوتينية بحبيبات الستربتافيدين المغناطيسية، ثم الحضن مع العينة، وأخيرًا التقاط الهدف من خلال الفصل المغناطيسي. عادة ما تكون مناسبة للكشف السريع عن الأهداف. تتضمن الطريقة غير المباشرة ارتباط الربيطة البيوتينية أولاً بجزيء الهدف في العينة لتكوين مركب، والذي يتم بعد ذلك حضنه مع حبيبات الستربتافيدين المغناطيسية. بعد الفصل المغناطيسي، يتم التقاط جزيء الهدف. الطريقة غير المباشرة مناسبة للتجارب ذات تركيز الهدف المنخفض، أو الألفة النوعية الضعيفة، أو حركية الارتباط البطيئة، مثل تطبيقات تسلسل التقاط NGS المستهدف.

يمكن أن توفر SHBC حبيبات مغناطيسية من ستريبتافيدين ذات أحجام موحدة ومغناطيسية فائقة. يمكن أن ترتبط ستريبتافيدين الوفيرة على السطح بكفاءة بالجزيئات البيوتينية، بما في ذلك الحمض النووي، والحمض النووي الريبي، ومنتجات تفاعل البوليميراز المتسلسل، والأجسام المضادة، والببتيدات، والبروتينات الأخرى. تحت تأثير مجال مغناطيسي خارجي، يتم امتصاص حبيبات ستريبتافيدين المغناطيسية، وبالتالي تنفصل عن الجزيئات غير المستهدفة في العينة وتحقق التقاط الجزيئات المستهدفة. في الوقت الحاضر، تُستخدم حبيبات ستريبتافيدين المغناطيسية بشكل أساسي في تطبيقات البحث مثل التقاط الأحماض النووية، وفصل البروتينات، وفرز الخلايا، والتحليل المناعي، والتسلسل المستهدف.

خرزات ستريبتافيدين المغناطيسية SHBC