$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
המסלול האנדוציטי הלא ספציפי של מקרופינוציטוזיס מאפשר לתאים להפנים מגוון רכיבים חוץ-תאיים, כולל חומרים מזינים, חלבונים, אנטיגנים ופתוגנים, באמצעות ספיגה בתפזורת של נוזל חוץ-תאי ומרכיביו1. למרות חשוב עבור הביולוגיה של סוגי תאים רבים, יותר ויותר, מסלול macropinocytosis מתואר לשחק תפקיד חיוני בביולוגיה של הגידול, שבו, באמצעות ספיגה macropinocytic, תאים סרטניים מסוגלים לשרוד ולהתרבות בנוכחות microenvironment מזין מדולדל2,3. ספיגת מקרומולקולות חוץ-תאיות, כולל אלבומין ומטריצה חוץ-תאית, ופסולת תאים נמקיים, מספקת מקור מזין חלופי לייצור ביומסה על ידי יצירת חומצות אמינו, סוכרים, שומנים ונוקלאוטידים באמצעות מקרופינוזה ו-lysosome בתיווך קטבוליזם מטען4,5,6,7,8.
האינדוקציה והרגולציה של מקרופינוציטוזה הם מורכבים ויכולים להשתנות בהתאם להקשר התאי. עד כה זוהו מספר ממריצים של מקרופינוציטוזיס וכוללים ליגנדים, כגון גורם גדילה אפידרמלי (EGF), גורם גדילה נגזר טסיות דם (PDGF), גלקטין-3, ו Wnt3A9,10,11,12,13. בנוסף, תנאי פולחן המחקים את microenvironment הגידול יכול לעורר את ההפעלה של המסלול. גידולי אדנוקרצינומה בלבלב (PDAC) סובלים ממחסור בחומרים מזינים, במיוחד עבור חומצת האמינו גלוטמין, הגורמת הן לתאים סרטניים והן לפיברובלסטים הקשורים לסרטן (CAFs) להסתמך על מקרופינוציטוזה להישרדות7,13,14,15. יתר על כן, לחצי גידול, כגון היפוקסיה ומתח חמצוני, יכול להפעיל את מסלול ניקוי זה16. בנוסף למשפיעים החיצוניים הרבים שיכולים לגרום למקרופאינוציטוזה, מגוון מסלולים תאיים שולטים בהיווצרות מקרופינום. טרנספורמציה אונקוגנית בתיווך ראס מספיקה כדי ליזום את המכונות המקרופינוציטיות, וסוגי סרטן מרובים מציגים מקרופינוציטוזיס מונחה ראס אונקוגני4,5,9,17. לחלופין, סוג פראי הפעלה ראס מסלולים עצמאיים ראס זוהו כדי להפעיל macropinocytosis בתאים סרטניים ו CAFs10,11,15,18. השימוש במודלים שונים של הפריה חוץ גופית בשילוב עם טיפולים מעכבים הביא לזיהוי של מספר אפננים macropinocytosis, הכוללים מחליפי נתרן-מימן, GTPase Rac1 קטן, זרחן phosphoinositide 3-קינאז (PI3K), קינאז מופעל p21 (Pak), וקינאז חלבון מופעל AMP (AMPK)4,13,15 . עם זאת, בהתחשב בשפע של גורמים ותנאים המתוארים המסדירים macropinocytosis, זה מתקבל על הדעת כי הרבה יותר אפננים וגירויים להישאר לא ידוע. זיהוי של אפננים וגירויים חדשניים יכול להיות קל על ידי הערכה אוטומטית של שפע של תנאים בניסוי אחד. מתודולוגיה זו יכולה לשפוך אור על הגורמים המעורבים בהיווצרות מקרופינום ועשויה לאפשר גילוי של מולקולות קטנות או ביולוגיות חדשניות המכוונות למסלול זה.
כאן, התאמנו את הפרוטוקול שלנו שהוקם בעבר לקביעת היקף המקרופאינוציטוזיס בתאי סרטן במבחנה לפורמט מיקרו-פלטה של 96 well והדמיה וכימות אוטומטיים19,20. פרוטוקול זה מבוסס על מיקרוסקופיה פלואורסצנטית, שהפכה לסטנדרט בתחום לקביעת מקרופינוציטוזיס במבחנה וב- vivo4,5,6,7,9,10,11,11,12,13,15,16,17,18, 19,20,21,22. ניתן להבחין בין מקרופינומיסומים למסלולים אנדוציטיים אחרים באמצעות יכולתם להפנים מקרומולקולות גדולות, כגון דקסטרן במשקל מולקולרי גבוה (כלומר, 70 kDa)2,3,4,20,20,21,22,23. לכן, מקרופינוזומים ניתן להגדיר באמצעות ספיגה של פלואורופור מנוהל מחוץ לתאים שכותרתו 70 kDa dextran. כתוצאה מכך, שלפוחיות מקרופינוציטיות מתבטאות כאשכולות תאיים של פונקטה פלואורסצנטית בגדלים הנעים בין 0.2-5 מיקרומטר. אלה puncta ניתן לדמיין מיקרוסקופי ולאחר מכן לכמת כדי לקבוע את מידת macropinocytosis בתא - "אינדקס macropinocytic".
בפרוטוקול זה מתוארים השלבים החיוניים להדמיית מקרופינומיסמים בתאים דביקים במבחנה על לוחית מיקרו-פלטה בת 96 well וכיסויים באמצעות ציוד מעבדה סטנדרטי (איור 1)." בנוסף, ההוראות להפוך את רכישת התמונה לאוטומטית וכימות האינדקס המקרו-פינוציטי באמצעות קורא לוחות מרובה מצבים הדמיה תא מסופקים. אוטומציה זו מפחיתה את הזמן, העלות והמאמץ בהשוואה לפרוטוקולים שתוארו בעבר19,20. בנוסף, הוא נמנע מרכישה וניתוח הדמיה מוטה בשוגג ובכך משפר את יכולת הרבייה והאמינות. שיטה זו יכולה להיות מותאמת בקלות לסוגי תאים שונים או קוראי לוחות או להיות מנוצלת כדי לקבוע תכונות מקרופינום חלופיות, כגון גודל, מספר ומיקום. השיטה המתוארת להלן מתאימה במיוחד לסינון של תנאי תרבית התא הגורמים macropinocytosis, זיהוי של אפננים חדשים, או אופטימיזציה של ריכוזי סמים של מעכבים ידועים.

איור 1: סכמטי של הבדיקה האוטומטית כדי לקבוע את 'האינדקס המקרו-פינוציטי' בתאים דבקים. נוצר באמצעות BioRender. לחץ כאן כדי להציג גירסה גדולה יותר של איור זה.