Új biofizikai módszerek a fehérvérsejtek antigén-felismerésének kimutatásában
Title in English
Novel biophysical methods for surface-coupled antigen detection by leukocytes
Keywords in Hungarian
leukocita, antigén, immungloubulin, sejt adhézió
Keywords in English
leukocyte, antigen, immunoglobulinm cell adhesion
Discipline
Material Science and Technology (physics) (Council of Physical Sciences)
40 %
Ortelius classification: Biomaterial engineering
Immunology (Council of Medical and Biological Sciences)
30 %
Ortelius classification: Immunology
Biophysics (e.g. transport mechanisms, bioenergetics, fluorescence) (Council of Medical and Biological Sciences)
30 %
Ortelius classification: Molecular biophysics
Panel
Immunity, Cancer and Microbiology
Department or equivalent
Institute of Technical Physics and Materials Science (Centre for Energy Research)
Starting date
2020-11-01
Closing date
2024-10-31
Funding (in million HUF)
25.407
FTE (full time equivalent)
3.20
state
running project
Final report
Results in Hungarian
A projektünk célja az immunsejtek aktivációja során fellépő biofizikai paraméterek azonosítása volt, hogy jelölésmentes módon jellemezni tudjuk az egyedi sejtek aktivációját egy újszerű diagnosztikai megközelítés kifejlesztéséhez. Ennek érdekében több platformot értékeltünk. A THP-1 sejtek, egy monocita sejtvonal, és primer humán leukociták aktivációját különböző anyagok - immunglobulinok, Toll-szerű receptor ligandumok és szérumminták - jelenlétében vizsgáltuk. A sejtek adhéziós erejét aktiváló felületeken számítógép-vezérelt mikropipettával és nanofluidikai erőmikroszkópiával mértük. Megfigyeltük, hogy az immunglobulinnal funkcionalizált felületek a sejtek adhézióját váltják ki mind a THP-1 sejtek, mind a leukociták esetében. Az egyes sejtek aktivációs kinetikáját kvantitatív fázis képalkotással vizsgáltuk, amely lehetővé tette az egyes sejtek 3D rekonstrukcióját, és adatokat szolgáltatott a sejtek morfológiájáról és motilitásáról. Rezonáns hullámvezető rács alapú optikai bioszenzorok használatával meghatároztuk a lokális törésmutató változásokat az egyedi immunsejtek aktivációja során, és kifejlesztettünk egy bioszenzor alapú munkafolyamatot az egyes sejtek aktivációs kinetikájának meghatározására. Ez a módszer lehetőséget nyújt a személyre szabott, funkcionális szerológia fejlesztésére, amely során immunválasz az egyén saját leukocitáinak aktivációja alapján jellemezhető különböző immunglobulinokkal, antigénekkel és szérummintákkal illetve azok kombinációival szemben.
Results in English
The goal of our project was to identify biophysical parameters of immune cell activation that could help us develop a novel, label-free diagnostic approach to characterize single cell activation. We evaluated multiple platforms. We studied the activation of THP-1 cells, a monocytic cell line, and primary human leukocytes in the presence of various substances, including immunoglobulins, Toll-like receptor ligands and serum samples. We measured the adhesion strength of individual cells on activating surfaces using computer controlled micropipette and nanofluidic force microscopy. We found that as expected cells on immunoglobulin functionalized surfaces trigger cell adhesion in both THP-1 cells and primary leukocytes. We investigated the kinetics of single cells using quantitative phase imaging, which allowed for the 3D reconstruction of single cells, providing data on cell morphology and motility. We successfully determined the local refractive index changes during single immune cell activation using resonant waveguide grating based optical biosensors, and developed a biosensor based workflow to determine single cell activation kinetics. This method could offer the potential for further development of personalized functional serology, where immune responses can be characterized based on the activation of an individual’s own leukocytes in response to various immunoglobulins, antigens, serum samples, or their combinations.
