Questo articolo descrive in dettaglio il monitoraggio del flusso di autofagia per identificare nuove molecole mediante screening di imaging basato su cellule.
Articolo metodologico
Questo articolo descrive in dettaglio il monitoraggio del flusso di autofagia per identificare nuove molecole mediante screening di imaging basato su cellule.
L'autofagia è un meccanismo centrale per regolare l'omeostasi. Le alterazioni dell'autofagia contribuiscono alle malattie legate all'invecchiamento. Metodi fenotipici per identificare i regolatori dell'autofagia potrebbero essere utilizzati per l'identificazione di nuove terapie. Questo articolo descrive un flusso di lavoro di screening di imaging basato su cellule sviluppato per monitorare il flusso autofagico utilizzando LC3 come reporter del flusso autofagico (mCherry-EGFP-LC3B) nei condrociti umani. L'acquisizione dei dati viene eseguita utilizzando un microscopio automatizzato High Content Imaging Screening System. È stato sviluppato e convalidato un protocollo di analisi automatizzata delle immagini basato su algoritmi per identificare le molecole che attivano il flusso autofagico. Vengono riportati i passaggi critici, le note esplicative e i miglioramenti rispetto agli attuali protocolli di monitoraggio dell'autofagia. Approcci di screening fenotipico fisiologicamente rilevanti per mirare ai segni distintivi dell'invecchiamento possono facilitare strategie di scoperta di farmaci più efficaci per le malattie muscoloscheletriche legate all'età.
Molte malattie croniche sono associate ai segni distintivi dell'invecchiamento, tra cui l'autofagiadifettosa 1. L'osteoartrite (OA) è la malattia articolare più diffusa e ha un impatto importante nel limitare le attività quotidiane nella popolazione anziana, ma non sono ancora disponibili né misure preventive né trattamenti modificanti la malattia2.
L'invecchiamento articolare e l'OA sono associati a segni distintivi che definiscono la progressione della degenerazione della cartilagine, tra cui autofagia difettosa e senescenza 3,4. Prendere di mira l'autofagia nei tessuti muscoloscheletrici può aiutare a trovare innovazioni terapeutiche per le malattie reumatologiche 5,6. La modulazione farmacologica dell'autofagia è un meccanismo promettente e rilevante per l'intervento in modelli preclinici di malattia7. Nell'OA, l'attivazione dell'autofagia è stata utilizzata per prevenire la disfunzione articolare8. Metodi per monitorare l'autofagia basati su protocolli robusti e riproducibili che consentono l'analisi quantitativa possono essere utilizzati per identificare nuovi agenti e facilitare il targeting farmacologico dei segni distintivi dell'invecchiamento rilevanti per la malattia.
Il flusso di autofagia riflette l'attività di degradazione ed è una misura rilevante per identificare nuove molecole che attivano l'autofagia9. Questo studio descrive un metodo sviluppato per determinare il flusso autofagico misurando l'attività di degradazione autofagica utilizzando una linea cellulare reporter autofagica nei condrociti umani (TC28a2). L'espressione transitoria di mCherry-EGFP-LC3- consente il monitoraggio simultaneo degli eventi di formazione e degradazione degli autolisosomi, quantificando le differenze nella sensibilità al pH tra i segnali GFP e mCherry LC3 nei lisosomi delle cellule vive10.
L'adattamento di questo metodo riportato con citometria a flusso a un sistema di monitoraggio dell'imaging di espressione stabile nei condrociti vivi può consentire l'identificazione di molecole che attivano il flusso autofagico nel contesto della biologia della cartilagine.
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1. Generazione di linee cellulari reporter per l'autofagia di condrociti umani immortalizzati
NOTA: La generazione di una linea cellulare reporter di autofagia mediante trasfezione stabile di pBABE-mCherry-GFP-LC3 stabilendo una lettura quantitativa della citometria a flusso è stata descritta in precedenza11. Nella trasfezione retrovirale sono state utilizzate due linee cellulari: HEK 293-T17 durante il processo di cotrasfezione e T/C28a2 nella fase di infezione.
2. Saggio del flusso autofagico basato su immagini in condrociti vivi
NOTA: Dopo aver selezionato un clone, avviare il test per quantificare il flusso autofagico.
3. Acquisizione dati e analisi del flusso autofagico
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Il flusso autofagico può essere monitorato nelle cellule mediante modulazione farmacologica o risposta cellulare allo stress. I condrociti umani non mortalizzati (T/C28a2) sono stati impiegati per sviluppare una linea cellulare reporter per l'autofagia utilizzando LC3 come reporter fluorescente (mCherry-EGFP-LC3B) per l'autofagia. La Figura 1 mostra il flusso di lavoro schematico del test di screening a partire dallo sviluppo della linea cellulare reporter dell'autofagia nei condrociti umani...
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L'autofagia difettosa è un importante segno distintivo della degenerazione articolare correlata all'invecchiamento, ma non sono ancora disponibili trattamenti preventivi o modificanti la malattia mirati all'autofagia per la degenerazione della cartilagine2. Data la sua rilevanza e le sue implicazioni cliniche, l'autofagia è diventata un obiettivo di interesse per la scoperta e lo sviluppo di farmaci, sebbene i metodi per monitorare direttamente i cambiamenti in qu...
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Gli autori non hanno nulla da rivelare.
Questo studio è stato supportato dall'Instituto de Salud Carlos III- Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Spagna, Plan Estatal 2013-2016 e Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), "Una manera de hacer Europa", PI14/01324 e PI17/02059, dalla piattaforma Innopharma Pharmacogenomics applicata alla validazione di bersagli e alla scoperta di farmaci candidati alle fasi precliniche, Ministerio de Economía y Competitividad. Ringraziamo anche la Fondazione per la Ricerca in Reumatologia (FOREUM) per il suo sostegno.
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| Nome | Azienda | Numero di catalogo | Commenti |
|---|---|---|---|
| Piastra per colture cellulari da 100 mm | Corning | 430167 | Piastra per colture cellulari |
| Multipiastra a 12 pozzetti | Corning | 353043 | Piastra per colture cellulari |
| Tubo conico per centrifuga da 15 mL | Falcon-Corning | 352095 | Tubo conico per centrifuga |
| Multipiastra a 24 pozzetti | Corning | 351147 | Piastra per colture cellulari |
| Pallone | da 25 cm2Falcon-Corning | 353014 | Pallone per colture cellulari |
| Multipiastra a 384 pozzetti | Perkin Elmer | 6007550 | Piastra per colture cellulari |
| Multipiastra | 351146 | Piastra per colture cellulari | Multipiastra Corning |
| 96 pozzetti | 353077 | Piastra per colture cellulari | |
| Tecnologia di manipolazione acustica | dei liquidi Labcyte | − | https://www.labcyte.com |
| Clorochina | Sigma-Aldrich | C6628 | inibitore del flusso autofagico |
| Dimetilsolfossido (DMSO) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | D2650 | Disolvente |
| Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) | Lonza, Basel, Switzerland | BE-604F | T/C28a2 terreno |
| di crescita Eagle's Minimum Essential Medium (EMEM) | ATCC | 30– 2003 | HEK 293-T17 mezzo di crescita |
| FACScalibur citometro | Becton Dickinson, CA& | minus; | https://www.bdbiosciences.com/en-eu |
| Siero fetale bovino (FBS) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | F9665 | HEK 293-T17 siero |
| fetale di vitello (FCS) | Gibco di Life Technologies, CA | 26010... 074 | Serum |
| FuGene | Promega | E2691 | Una miscela non liposomiale di lipidi come metodo di somministrazione di plasmidi per creare una linea cellulare riportata dall'autofagia |
| Pipetta elettronica portatile a 384 canali | Integra | − | https://www.integra-biosciences.com/united-states/en/electronic-pipettes/viaflo-96384#downloads |
| Soluzione salina bilanciata di Hank (HBSS) | Sigma-Aldrich | H6648 | Buffer |
| HEK 293-T17 | ATCC | CRL-11268 | Linea cellulare renale. Le cellule sono state utilizzate per facilitare l'imballaggio retrovirale |
| Sistema di screening ad alto contenuto | Perkin Elmer | − | https://www.perkinelmer.com/es/product/operetta-cls-system-hh16000000 |
| Hoechst 33342 | Thermo Fisher Scientific | 62249 | per l'analisi delle immagini per la colorazione del DNA |
| Perkin Elmer | − | https://www.perkinelmer.com/es/product/harmony-4-9-office-license-hh17000010 | |
| Stazione di lavoro per la movimentazione di liquidi | Perkin Elmer | − | https://www.perkinelmer.com/es/category/janus-liquid-handler-workstations |
| Robot lavamicropiastre | Biotek | − | https://go.biotek.com/405tradein |
| Opti-MEM® (1x) | Thermo Fisher Scientific | 11058 | Mezzo di trasfezione |
| Paraformaldeide (PFA) | Sigma-Aldrich | 158127 | Fixer |
| pBABE-puro mCherry-EGFP-LC3B | Addgene, Cambridge, MA | 22418 | Plasmide |
| pCL-Eco | Addgene, Cambridge, MA | 12371 | Plasmide |
| Penicillina-Streptomicina (P/S) | Sigma-Aldrich | P0781 | Antibiotico |
| Soluzione salina tamponata con fosfato (PBS) | MP Biomedicals | 2810305 | tampone |
| Puromicina | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | P8833 | Antibiotico |
| rapamicina | Calbiochem, Germania | 5053210 | attivatore del flusso autofagico |
| Software CellQuestPro | Becton Dickinson | − | https://www.bdbiosciences.com/en-eu |
| Filtri per siringhe 0,45 μ m | Corning | CLS431220 | Filtro sterile |
| T/C28a2 | − | &meno; | linea cellulare di condrociti umani |
| Tripsina | Gibco di Life Technologies, CA | 15400054 | Tripsina utilizzata con le cellule T/C28a2 |
| Tripsina | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | SM-2002-C | Tripsina utilizzata con le cellule HEK 293-T17 |
| VSV. G | Addgene, Cambridge, MA | 14888 | Plasmide |
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