فرز الخلايا المغناطيسي (MACS)

مقدمة:

فرز الخلايا المغناطيسي أصبح طريقة رئيسية لعزل تجمعات الخلايا المستهدفة من المعلقات البيولوجية. هذه التقنية مطلوبة عبر مجموعة واسعة من المجالات، بما في ذلك البيولوجيا، اختبار الأدوية، هندسة الأنسجة، العلاجات المعتمدة على الخلايا، التشخيص السريري، الاستخدامات البيئية، والبحث الأساسي في علم الأحياء. في هذا القسم، نهدف إلى مناقشة ليس فقط تطبيقات فصل الخلايا المغناطيسي في السياقات السريرية والصناعية والبيئية، ولكن أيضًا استراتيجيات جديدة واعدة في فصل الخلايا المغناطيسي لمواجهة التحديات المرتبطة بعزل الخلايا النادرة.

فرز الخلايا المعتمد على المغناطيس (MACS) يُعتبر أحد أكثر الطرق استعمالًا لفصل الخلايا.

في طريقة MACS، استنادًا إلى مبدأ استهداف الخلايا، يتم ربط جزيئات مغناطيسية بشكل محدد بتجمع معين من الخلايا، تليها عملية الفصل الفيزيائي. بعبارة أخرى، خلال مرحلة الفصل الفيزيائي، يتم جمع الخلايا المستهدفة على عمود. المعدات المطلوبة لهذه الطريقة أبسط، وأكثر سهولة، وأقل تكلفة مقارنة بالطرق الأخرى. يمكن تنفيذ MACS باستعمال أساليب متنوعة، بما في ذلك الأنظمة المكتبية، اليدوية، والأوتوماتيكية. من فوائد استعمال MACS في فصل الخلايا أنه، من جهة، لا تتطلب تنفيذ هذه الطرق مشغلًا مدربًا، ومن جهة أخرى، فإن طريقة MACS تستغرق وقتًا أقل لفصل الخلايا.

تشمل طرق MACS المختلفة الأنظمة المكتبية، الأنظمة اليدوية (مثل BioLegend MojoSort™، Invitrogen DynaMag™)، والأنظمة الأوتوماتيكية (مثل Miltenyi Biotech autoMACS® وRoboSep من STEMCELL Technologies).

أدوات فصل الخلايا بالطريقة اليدوية في تقنية MACS

سنقوم بعد ذلك بوصف بعض استراتيجيات اختيار الخلايا المعتمدة على الجسيمات النانوية المغناطيسية. تشمل استراتيجيات اختيار الخلايا المعتمدة على الجسيمات النانوية المغناطيسية الأساليب المعتمدة على علامات سطح الخلايا، الأساليب المعتمدة على إدخال الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي، ووضع العلامات المعتمدة على الإدخال الخلوي، وفصل الخلايا المغناطيسي بدون علامات.

الاستراتيجيات المعتمدة على علامات سطح الخلايا: يهدف تصميم الجزيئات النانوية المغناطيسية استنادًا إلى ligands البيولوجية مثل الأجسام المضادة، البروتينات) والاصطناعية (مثل الأبتاميرات إلى الارتباط بعلامات سطح الخلايا المستهدفة، مما يؤدي إلى تنقية انتقائية للخلايا. تعتبر الأجسام المضادة واحدة من أكثر الطرق شهرة في التنقية الانتقائية للخلايا. من مزايا استعمال الأجسام المضادة هو دقتها العالية في استهداف الخلايا المرغوبة.

استراتيجيات مختلفة لفصل الخلايا المستهدفة باستخدام الأجسام المضادة

الأبتاميرات هي أحماض نووية مفردة الشريط (DNA أو RNA) تم تصميمها لهدف معين ولها قدرة اختيارات عالية. هي مركبات اصطناعية يتم اختيارها من خلال عملية تُعرف باسم SELEX. خلال SELEX، وبعد ارتباط الأبتاميرات بالجزيئات النانوية المغناطيسية، يمكن التعرف على مجموعة واسعة من الجزيئات مثل البروتينات، والميكروبات (بما في ذلك البكتيريا، والفيروسات(، والخلايا الكاملة. توفر الأبتاميرات عدة مزايا، بما في ذلك القدرة العالية على الارتباط، وتكلفة متدنية، وثباتية أفضل مقارنة بالأجسام المضادة.

تقنية أخرى قدمتها MACS تتضمن استعمال الببتيدات للارتباط بالجزيئات النانوية المغناطيسية. الببتيدات هي سلاسل قصيرة من الأحماض الأمينية التي، بسبب حجمها الصغير، وثباتها الكيميائي الجيد، وانخفاض تكلفتها مقارنة بالأجسام المضادة، توفر إمكانية كبيرة كـ ligands اصطناعية للفصل البيولوجي. ترتبط الببتيدات بالجزيئات النانوية المغناطيسية (MNPs) من خلال تفاعلات البيوتين-ستربتاويدين. أظهرت MNPs بعد ارتباطها بالببتيدات، قدرة على التعرف في مجالات السرطان مثل سرطان الثدي، والبروستاتا، والكبد، بفعالية تصل إلى 90% ونقاء يصل إلى 93%.

الاستراتيجيات المعتمدة على إدخال الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي: إحدى الطرق في هذه الاستراتيجية تتضمن تقنيات التحوير الجيني. تؤدي الطرق التحويرية إلى تحفيز التعبير عن علامة سطحية يمكن التعرف عليها من خلال ligands الخاصة المرتبطة بالجزيئات النانوية المغناطيسية (MNPs).