2021年8月13日
在本研究中,我们描述了一种改进的实验方案,通过使用重组的perfringolysin O并结合基于微孔板的呼吸测定法来检测线粒体呼吸底物通量。利用该方案,我们展示了二甲双胍对两种不同肿瘤细胞系线粒体呼吸功能的影响。
因为它可以检测可能受不同病理状态或治疗影响的线粒体底物通量。例如,今天我们将其用于揭示癌细胞对二甲双胍治疗的反应。该方法仅需少量细胞,同时能为每种不同材料设置足够的重复和适当的对照。
该分析仪仅用于科研用途。该技术可识别线粒体代谢中的异常,并可用于评估影响线粒体的药物作用。本次实验操作的示范者为我实验室的本科生及科研技术人员 Karolina Vaneckova。
将 A549 细胞以每孔 20,000 个细胞的密度接种于 Seahorse XF 96 细胞培养微孔板的第 2 至第 11 列中,第 1 列和第 12 列作为空白背景孔,不接种细胞。空白孔中加入与细胞培养液等体积的培养基,随后将细胞置于 37°C、含 5% CO₂ 的湿润培养箱中孵育,以促进细胞贴壁。
三到四小时后,在孔中加入 100 微升细胞培养基。实验组第 7 至 11 列加入 1 毫摩尔的二甲双胍,对照组加入等体积的无菌蒸馏水,然后将培养板放回培养箱。为水化传感器,使用移液器向实用板的每个孔中加入 200 微升无菌水。
然后小心地将传感器盒放回,同时将传感器浸入水中。将传感器盒置于无二氧化碳的培养箱中,在37摄氏度下孵育至次日。打开分析仪和控制单元。
启动仪器控制和数据采集软件,并按照文本稿件中的描述设计检测方案。在分组定义中,创建四种注射策略,其中A端口根据注入的底物不同而变化,并以底物名称或其缩写命名各策略。将寡霉素分配至B端口,FCCP分配至C端口,鱼藤酮与抗霉素A混合物分配至D端口。在孔板图中创建并命名八个分组,将各分组分配至相应的孔。
然后将该实验方案保存为可直接使用的模板。保持分析仪开关开启,使温度过夜稳定。第二天,弃去工具板中的水,并在工具板的每个孔中加入200 µL预热的校准液。
将 cartridge 放回无二氧化碳的培养箱中,直至进行检测。保持培养箱内的湿度来源,并将风扇速度调至最低或关闭,以避免校准液快速蒸发。根据文稿中的描述,使用预热的两倍线粒体检测溶液、5% BSA 和无菌水配制 5 毫升底物和抑制剂的工作溶液。
接下来,按照tax论文中所述方法,向进样口加载底物和抑制剂。在运行检测选项卡下进行校准时,单击“开始运行”以启动检测。插入已加载的传感器盒,等待校准完成。
在50毫升离心管中,通过混合两倍浓度的线粒体检测溶液、无菌水和5% BSA,配制20毫升检测培养基。加入2微升10微摩尔的重组产气荚膜溶素O,使其终浓度为1纳摩尔。轻轻吹打混匀,避免振荡和涡旋。
将试管在 37 摄氏度孵育至使用。使用多通道移液器,用预热的无钙无镁 PBS 溶液洗涤细胞和空白孔两次。弃去 PBS,每孔加入 180 微升预热的检测培养基以进行细胞通透化处理。
透化处理后,立即用含有透化细胞的细胞板替换校准传感器 cartridge 中的工具板,并开始检测。处理组的琥珀酸诱导呼吸速率较高。A549 细胞对二甲双胍处理的响应高于 Hep G2 细胞。在五到十五分钟内,与 Hep G2 细胞相比,A549 细胞在丙酮酸-苹果酸诱导呼吸中表现出更强的诱导作用。
谷氨酸-苹果酸诱导呼吸和棕榈酰肉碱-苹果酸诱导呼吸也获得了类似的结果。为达到底物和抑制剂的正确浓度,必须将正确的体积加入相应的加样孔中。
当发现某种底物的代谢途径发生变化时,有必要评估该途径中相关酶和转运蛋白的功能。
查看完整文字稿并访问数千部科学视频
本研究提出了一种改进的实验方案,通过使用重组的产气荚膜溶素O(perfringolysin O)结合基于微孔板的呼吸测定法,评估线粒体呼吸底物通量。该研究重点阐述了二甲双胍对两种不同肿瘤细胞系A549和Hep G2中线粒体呼吸功能的影响。
该方法能够对透化细胞中的线粒体底物通量进行精确测量,有助于肿瘤学药物研发中的靶点验证。通过结合重组的产气荚膜溶素O与微孔板呼吸测定技术,可实现对药物化合物(如二甲双胍)代谢反应的高通量、可重复评估,降低生物学噪声,提高早期筛选的预测可靠性。
该方法适用于从靶点假设验证到先导化合物鉴定的整个发现过程,尤其适用于以代谢为重点的肿瘤学研究项目。