The Journal of Visualized Experiments (JoVE) is a peer reviewed, PubMed-indexed video journal. Our mission is to increase the productivity of scientific research.
This translation into Russian was automatically generated through Google Translate.
English Version | Other Languages
1Department of Clinical Genetics, VU University Medical Center, 2Center for Neurogenomics and Cognitive Research, Neuroscience Campus Amsterdam
Jain, S., van Kesteren, R. E., Heutink, P. High Content Screening in Neurodegenerative Diseases. J. Vis. Exp. (59), e3452, doi:10.3791/3452 (2012).
1. Автоматизированная спаечного процесса культуре клеток (рис. 1) 20
2. shRNA производства вирусов и покрытие в анализе пластин (Необходимое время: 6 дней)
3. Лентивирусов трансдукции и нейронных дифференциации SH-SY5Y клеток (Необходимое время: 6 дней)
4. Автоматизированная иммуноокрашивания пробирного пластин (Необходимое время: 2 дня)
Качество изображения paramounт для ведения оперативной и надежной ЖКХ. Повреждение сотовой монослоя из-за неточности пипетки может привести к ухудшению качества изображения и невоспроизводимые результаты. Чтобы свести к минимуму повреждения клеток слой, иммунной был проведен с использованием роботов станции. Процедура очень похожа на тот, который был описан ранее 26, но был настроен для увеличения пропускной способности и снижения расходных использования.
5. Высокое содержание получения изображений и анализа изображений (Необходимое время: 5 дней)
6. Данные нормализации и анализа
7. Представитель результаты
Мутации в DJ1 приводят к раннему развитию паркинсонизма-рецессивным 21, но неясно, как потеря DJ1 порождает болезнь фенотип. Известно, что клетки недостаточно из DJ1 более восприимчивы к окислительным стрессом гибель клеток и в ответ на окислительный стресс, DJ1 перемещает из цитоплазмы в митохондрии 29, 30. Построив HC анализы, чтобы контролировать эти фенотипы, мы можем идентифицировать гены, которые регулируют или затрагивают фенотип связаны с DJ1. Этот подход может помочь расшифровать пути, в котором DJ1 функции и которые могут быть задействованы в патогенезе болезни.
Пример эпистатических взаимодействия с DJ1 (рис. 5): Нокдаун от DJ1 в клетках, подвергавшихсядля токсина приводит к большей потере жизнеспособности клеток (БАР-B: образ-Б) по сравнению с клетки, инфицированные с яичницей лентивирусов (БАР-: изображения). Нокдаун целевой ген имеет такой же эффект, что наблюдается в клетках с DJ1 нокдаун (БАР-C: изображение-C). Нокдаун как DJ1 и целевого гена приводит к значительно большей потере жизнеспособности клеток, чем потеря любого гена в одиночку (БАР-D:-D изображение). Это говорит о том эпистатических взаимодействия между DJ1 и гена-мишени А.
Пример ген регулирующий DJ1 транслокации (рис. 6): Когда клетки подвергаются воздействию токсинов, DJ1 перемещает из цитоплазмы в митохондрии, которые можно измерить с помощью выше коэффициент перекрытия между DJ1 и митохондриях (BAR-A: изображение по сравнению с БАР-C: изображение C). В клетках, где B гена-мишени был замолчать, менее DJ1 перемещает в митохондриях, когда клетки подвергаются воздействию токсинов. Это означает, что B гена-мишени участвует в перевозке DJ1 в митохондриях. (БАР-B: изображение B и БАР-D: изображение D)
Пример ген, участвующий в нейронных результатом (рис. 7): Нокдаун целевой ген С в дикого типа SH-SY5Y клеток приводит к значительному увеличению длины аксонов (БАР-B: образ-Б) по сравнению с клетки, инфицированные лентивирус выражения вскарабкался shRNA (BAR-A: изображение). Этот эффект теряется в клетки инкубировали с токсином (БАР-C и D).
Пример ген, участвующий в митохондриальной морфологии (рис. 8): Инфекция дикого типа SH-SY5Y клеток с shRNA таргетинг гена D приводит к снижению митохондриального SER-Ридж сегментации значение (рис. 8, изображение В и Г) по сравнению с клетки, инфицированные с яичницей лентивирусов (рис. 8, изображения и В).
Рисунок 1 План автоматизированный протокол культуре клеток.:

Рисунок 4. Количественная оценка несколько сотовых функции получена из ЖКХ. Н.э.) необработанных SH-SY5Y клеток. EH) H 2 O 2 рассматривается SH-SY5Y клеток. , E) сегментация ядра и определение рентабельности, B, F) выявление и количественное определение митохондрии, ROI B, C, G) определение DJ1, Target канал II, D, G) Определение и расчет средней длины аксонов. Клетки близко к краю изображения, исключаются из анализа. Вставка изображений изображения до анализа.

Рисунок 6. Определение гена регулирующего DJ1 транслокации (письма от бара соответствует надписи на изображениях). Изображения через D являются SH-SY5Y клетки помечены для DJ1 (зеленый), митохондрии (красный) и ядра (синий), которые были использованы для количественного определения DJ1 транслокации в митохондрии.

Рисунок 7. Идентификация генов, участвующих в нейронных результат (письма от бара соответствует надписи на изображение). Изображения через D являются SH-SY5Y клетки помечены для β-III тубулина (зеленый) и ядра (синий), которые были использованы для количественного определения нейритов длины.

Рисунок 8. Определение генов участвуют в регуляции митохондриальной морфологии. Изображение А и С являются составными образами SH-SY5Y клетки, инфицированные с яичницей shRNA или shRNA таргетинг гена D соответственно. Митохондрии окрашены в красный в то время как ядра окрашены в синий цвет. Изображение B и D. визуализации SER-Ридж количественной оценке.
С уменьшением расходов на HT / HC системах сотовой скрининга, в сочетании с наличием мощной генома инструменты для изменения функции генов, HT / HC экраны становятся обычным явлением в академических кругах. Этот подход уже был успешно применен в различных областях исследований, таких как идентификация лекарственных мишеней в 9 рака, 31-33 и 34-36 эмбрионального развития и даже имеет потенциал для применения в расшифровке путей, участвующих в нервно-психических расстройств 37,38. Однако реализация такой системы требует значительных затрат времени и усилий благодаря оптимизации процессов часто принимает не менее 6 месяцев. Все шаги, такие как трипсинизации раз, пипетки скорости и плотности посева, должны быть скорректированы, чтобы гарантировать, что клетки здоровы и растут постоянно. Предупреждение бактериального загрязнения является одной из самых сложных задач, стоящих перед автоматизированной культуре клеток с еженедельная уборка протоколов сombination с постоянной промывки всех жидких линий подшипник с 70% этанола являются необходимыми для загрязнения свободной культуры. Это будет также необходимо для улучшения робототехники, так что дополнительные инструменты, такие как конфокальные микроскопы для более высокого разрешения и -80 ° C морозильники для хранения соединения могут быть интегрированы.
Существуют также ограничения, которые необходимо решить для улучшения чувствительны, скорость и полезности этого метода для изучения генных сетей и выявить гены, вовлеченные в патогенные молекулярных путей.
Провести HT / HC экран и убедиться, что надежные данные собираются, некоторые аспекты должны быть оптимизированы. Во-первых, надежность измерений имеет первостепенное значение и зависит от устойчивости и чувствительности анализа. Например, тесты, описанные выше, подходит для небольших экранов, но трудно реализовать на геном масштабе, по причине большого числа этапов обработки, требуется до получения изображений.Таким образом, можно было бы построить стабильные клеточные линии выражения гена-репортера, который позволил бы для прямой визуализации и привести к снижению изменения из-за сокращения числа этапов обработки. В настоящее время проектирование анализа, который точно изображает и надежно количественно фенотип интерес является основным узким местом в процессе скрининга HC.
Многие экраны проводятся в клетках млекопитающих с использованием различных библиотек RNAi, все из которых страдают от вне целевых эффектов, ограниченное эффективности глушителей гена и неполный охват генома. Таким образом библиотеки должны быть сделаны, которые являются более конкретными, сильнодействующих и лучшего покрытия сетей. Предпринимаются усилия для создания такой есть надежда, такие усилия улучшат воспроизводимость HT / HC scre ан хитов.
Ограничение многих крупных масштабах ячейке на основе экранов является то, что они проводятся в клетках нейробластомы, потому что они могут быть генетически модифицированных и культурной большому числу с относительной легкостью. Тем не менее, актуальность "хитов", определенные в бывшей модели ячейки естественных условиях культуры в естественных условиях функции сомнительна, тем более, что мозг состоит из высоко специализированных типов клеток, которые образуют плотный и сложный сети синаптических связей функционировать как высоко интегрированную единицу. Как следствие, он является общим, который бьет идентифицируются с помощью скрининга подход, описанный выше, проверяются в средних экранов с помощью дополнительных методов и в более физиологическое соответствующих моделей 39. Для улучшения перевод хитов, выявленные в ходе ЖКХ, более представительным и сложных моделей, например, первичных элементов и дифференцированные стволовые клетки или со-культуре системы должны быть разработаны и адаптированы для HT / HC подходов.
ntent "> В сочетании с автоматизированной культивирования клеток и HC изображений можно быстро получить новые знания о том, нейроны функцию и определить, какие пути имеют важное значение для развития болезни. Объединение ЖКХ / HTS данных информацию, полученную от подходов других" omics ", он будет Тогда можно построить обзор системной биологии заболеваний головного мозга, способствуя тем самым терапевтический развития.Нам нечего раскрывать
Мы благодарим Гамильтон программистов и специалистов для постоянной поддержки и Ева Blaas для оказания технической помощи. Эта работа была поддержана двумя NWO инвестиционных грантов (911-07-031 и 40-00506-98-10011), Prinses Беатрикс Fonds Wetenschapsprijs 2009 и неврологии Campus Амстердаме; SJ поддерживается Ti-Фарма: T5-207.
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| AI.CELLHOST | Hamilton Co | http://www.hamiltonrobotics.com/en-uk/applications/cellomics/ | |
| OPTI-MEM | Invitrogen | 31985-054 | |
| RETINOIC ACID | Sigma-Aldrich | R2625 | |
| OMNITRAY PLATES | Nalge Nunc international | 465219 | |
| 96 WELL CULTURE PLATES | Greiner Bio-One | 655086 | |
| DJ1 N20 ANTIBODY | Santa Cruz Biotechnology, Inc. | SC27004 | |
| BETA-III TUBULIN ANTIBODY | Sigma-Aldrich | T3952 | |
| MITOTRACKER CMXROS | Invitrogen | M-7512 | |
| H–CHST-33342 | Invitrogen | H1399 | |
| HYDROGEN PEROXIDE | Sigma-Aldrich | 216763-100ML | |
| TRYPSIN | Invitrogen | 25050014 | |
| DULBECCO’S PHOSPHATE BUFFERED SALINE | Invitrogen | 14190086 | |
| PROMEGA WIZARD MAGNESIL TFX | Promega Corp. | A2380 | |
| SHRNA CLONES | Open Biosystems | http://www.openbiosystems.com/RNAi/shRNALibraries/ TRCLibraryDetails/ | |
| CELLOMICS BIOAPPLICATIONS | Thermo Fisher Scientific, Inc. | http://www.thermo.com/hcs |