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方法論記事

効力決意アッセイにおけるペプチドアゴニストの連続希釈のために調剤自動アコースティック

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DOI：

10.3791/54542

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2016年11月10日

 ,  ,  , 
1Cardiovascular & Metabolic Disease, MedImmune, 2Lab Automation and Support, MedImmune

この記事について

サマリー

従来のチップベースの段階希釈中にプラスチック製品へのペプチド吸着

は、効力の決定に大きな影響を与え、創薬のリード同定およびリード最適化フェーズに使用される構造活性相関の理解を混乱させる可能性があります。ここでは、ペプチドサンプルの自動音響非接触段階希釈の方法について説明します。

要約

小分子薬物の発見と同様に、ペプチドアゴニストのスクリーニングは、濃度 - 応答曲線を生成するために、ペプチドの連続希釈を必要とします。ペプチドをスクリーニングすることは、従来のチップベースのサンプル処理方法は、吸着を介してペプチド損失の増加の機会を提供し、プラスチック容器の大きな表面積にペプチドを露出させるように複雑さの付加的な層が得られます。プラスチック容器への過度の露出を防止するには、プラスチックへの付着を介してペプチドの損失を低減し、したがって効力予測において不正確さを最小限にし、我々は、以前にペプチドアゴニスト1のin vitroでのハイスループットスクリーニングのために分配する非接触音響の利点を記載しています。ここでは、マウスのグルカゴン様ペプチド1受容体（GLP-1R）にペプチドアゴニストのスクリーニングの例を利用してマイクロタイタープレート中のペプチドの連続希釈の非接触音響の調製のための完全に統合された自動化ソリューションを議論します。私たちの方法は、高を可能にアゴニストをスクリーニングするための細胞ベースのアッセイ-throughputおよび増加サンプルスループットをサポートするために、または（複数の標的細胞株のパネルのために、例えば 、）をアッセイプレートのコピー数の増加を可能にするために容易に拡張可能です。

概要

GLP-1Rは、2型糖尿病2の治療において確立された薬物標的です。この受容体に対する天然ペプチドアゴニストは、GLP-1は、2〜3分のインビボ半減期を有します。アデニリルシクラーゼの活性化に対する天然のGタンパク質結合を介して二次メッセンジャーcAMPの下流の製造におけるそのGタンパク質共役標的受容体の結果をGLP-1の結合。蓄積されたcAMPの測定は、受容体活性化を監視するため、好ましい物理化学的特性を有する活性GLP-1類似体をスクリーニングするための堅牢なアッセイを提供します。このようなアッセイは、濃度応答曲線を構築するために、試験試料の連続希釈を必要とし、ペプチドのサンプルを渡すときに、これは特に複雑です。チップベースのシリアル希釈調製物からの潜在的なエラーは、以前1,4,5に記載されています。ペプチドは、信頼性の低い効力の推定の結果、プラスチック容器に吸着します。ペプチドの損失は、Tを介して最小化することができます彼の緩衝液中のウシ血清アルブミン（BSA）を含めると、シリコン処理プラスチック製品の使用、まだタンパク質結合が予測できないまま。具体的には、実験的なコンテナにGLP-1の結合の変化が6に記載されています。実験室用プラスチック製品で使用されている安定剤のさらなる合併症が水性アッセイ緩衝液中に先端およびマイクロタイタープレートから浸出し、タンパク質機能7,8を妨害する可能性がある。したがって、プラスチック容器への曝露を低減するための方法は、測定の精度を高めるために必要です。

音響液体ディスペンサは、隣接するアッセイプレート9に正確なナノリットル液滴の吐出が得られ、流体試料の表面に高周波音響信号をフォーカス。音響放出の使用は、大規模な合成化合物ライブラリーの調製およびスクリーニングのための製薬業界の標準であり、技術は十分に小さいmoleculのために検証されていますエス10。我々の知る限り、我々は、組換えおよび合成ペプチドの製造のための音響分与を記述するための最初のグループであり、私たちは以前に、従来のチップベースの方法1に比べて改善された精度を報告しています。

この記事では、完全に自動化されたプレートハンドリングロボットシステムに非接触音響伝達によるペプチドシリアルおよび直接希釈液の準備の統合について説明します。サンプルの音響伝達を包含する多数の方法は、以前11に記載されています。我々は、中間ストック濃度を調製し、連続完全な用量反応曲線を生成するためのペプチド類似体を希釈するために、二段階法を利用します。準備されたペプチドは、ターゲットのマウスGLP-1Rを発現する細胞とインキュベートし、そして我々は、ペプチドアゴニストACTIVの読み出しとして、これらの細胞内cAMP蓄積を測定するための市販の均一時間分解蛍光（HTRF）アッセイを使用しています性。アッセイは、ハイスループット384ウェル形式に堅牢で適していると12を投影日常的アッセイ開発及び薬物スクリーニングの両方に適用されます。

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プロトコル

1.ペプチドシリアル希釈

  1. アッセイ緩​​衝液を調製する：ハンクスを、25mM HEPES、0.1％BSAおよび0.5mMの3-イソブチル-1-メチルキサンチン（IBMX）、pH7.4で補充塩溶液（HBSS）を緩衝。
  2. 系統的5 384ウェル低容量アッセイプレートの各ウェルにアッセイ緩​​衝液5μlを追加するために、バルク試薬ディスペンサーを使用してください。
    1. 製造元の指示に従って、384ウェルプレートの各ウェルに5μlのボリューム追加のためのディスペンシング・プログラムを作成するために、内部ソフトウェアを使用してください。
    2. アッセイ緩​​衝液およびプライム流体中の分注カセットチューブを浸し。
    3. プレートキャリア上の384ウェル低容量アッセイプレートを置きます。
    4. 押してスタート。
  3. 100Xペプチドストックを生成するためにアッセイバッファーに関係なく、ストレージ車両の、全てのペプチド試料を希釈します。
    注：スクリーニングを必要とするペプチドは、例えば、DMSO W（適切とみなされるようにリン酸緩衝生理食塩水（PBS）またはジメチルスルホキシド（DMSO）に設けられていてもよいです病気）などのPEG化などの二次修飾を有するペプチドに有害な影響を持っています。
  4. 音響的に修飾された384ウェルポリプロピレンマイクロプレートの列1-5に25μlの100倍のペプチドストックを分注します。このプレートは、「ソースプレートのA 'に指定されています。そのソースプレートではなく、先のプレートを確認し、平底やアコースティック楽器のメーカーによって定義された特定の音響公差に適合しています。
  5. 井戸A23に25μlの100倍の基準制御を分配し、ソースプレートAのA24
  6. ソースプレートAの列21-22に列11-15と30μlのアッセイ緩​​衝液10μlのアッセイ緩​​衝液を分注します
  7. 列6-10と列に第二の音響的修飾384ウェルポリプロピレンマイクロプレートの16-20を10μlのアッセイ緩​​衝液を分注します。このプレートは、「ソース板B 'と指定されています。
  8. 1分間300×gで遠心ソース板AとB。適切なバランスプレートが含まれます。
  9. 音響fluiを使用してくださいソースAの列1から100倍のペプチド株式の100中間希釈液（アッセイ緩​​衝液中）：3つの連続した1を準備する自動ロボットシステムに統合Dディスペンサー
    注：プログラミングは、ソースAとソースB（プレートレイアウトについては、 図1を参照）との間に3音響転送を可能にするために、プレートの再フォーマットおよび（音響流体ディスペンサーの製造業者によって提供されるような）用量反応ソフトウェアが必要です。具体的には1.9の詳細自動ロボット制御の下で、この研究室で使用される流体ディスペンサの使用をステップ（ 材料表参照）。
    1. ロボットの板ホテルセクションにロード・ソース・プレートとアッセイプレート。
    2. オープン自動ロボットソフトウェアとロードプレート再フォーマットおよび用量反応プログラムの拡張プロトコル。 「ファイル名を指定して実行]をクリックします。
      注：自動化は、ソースプレートBの列6-10にソースプレートAの列1-5から250 NLを転送するために音響流体ディスペンサを指示し、第二acousti混合する15μlのアッセイ緩​​衝液でバックフィルするために、より大きな流体体積を扱うことができるC流体ディスペンサ。自動化は、その後、（適切なバランスプレートは、すべての遠心操作のために含まれている）1分間300×gで統合された遠心分離し、遠心分離機にソースプレートBを転送します。ソース板Bは、ソースプレートAの11-15列にソースプレートBの列6-10から250ナノリットルの転送のために音響流体ディスペンサに戻り、混合するために15μlのアッセイ緩​​衝液でバックフィルされます。 1分間300×gで統合された遠心分離し、遠心分離器にオートメーション転送元板A。ソースプレートAは、ソースプレートBの列16-20にソースプレートAの列11-15から250 NLの転送のための音響流体ディスペンサに戻り、混合するために15μlのアッセイ緩​​衝液でバックフィルされます。オートメーションは、その後、1分間300×gで統合された遠心分離し、遠心分離機にソースプレートBを転送します。
      注：最後に、用量応答プロトコルは、転送する音響分配を指示します（ソース板Aとソース板Bの両方で）4段階希釈したソースプレートのウェルのそれぞれから必要量をアッセイプレート中で二重に完全な11点曲線を構築するために（上記ステップ1.2で5μlのアッセイ緩​​衝液で予め充填されました）。オートメーション転送1分間300×gで統合された遠心分離し、遠心分離器にアッセイプレート。

2.細胞調製

  1. 20mLのアッセイ緩​​衝液中で37ºC水浴再懸濁急速にターゲットマウスGLP-1受容体を発現融解凍結保存チャイニーズハムスター卵巣（CHO）細胞です。
  2. 室温（RT）で200×gで5分間遠心細胞懸濁液。適切なバランスを含めます。
  3. 上清を捨て、10ミリリットルのアッセイ緩​​衝液中で細胞ペレットを再懸濁します。
  4. トリパンブルーで1および自動細胞カウンターを用いて生存細胞密度を決定：細胞ストックを1に希釈します。 WELあたり8000細胞に（等価1mlあたり1.6×10 6細胞でアッセイ緩衝液中で細胞を再懸濁しアッセイプレートのL）。
  5. （5μlのアッセイ緩​​衝液中で連続希釈したペプチドを含む）をアッセイプレートの各ウェルに細胞懸濁液を5μlを添加し、室温で30分間インキュベートし、バルク試薬ディスペンサーを使用します。

3. HTRFのcAMP検出アッセイ

  1. 使用前に30分間室温にHTRF cAMPアッセイキットをもたらします。
  2. （cAMPの検出アッセイのメーカーが提供する独自の製剤）の溶解緩衝液で1：20希釈で個別に各HTRF試薬（クリプテートとd2）を準備します。
    注：注意：溶解緩衝液は、毒性や催奇形物質13であるフッ化カリウム（KF）が含まれています。処分については、KFを含むアッセイプレートを密封し、焼却、および任意の液体廃棄物は、シンクの下、廃棄前に水で<1ミリモル/ Lに希釈しなければならないしなければなりません。
  3. アッセイプレートのすべてのウェルに5μlのクリプテート試薬を追加するには、バルク試薬ディスペンサーを使用してください。
  4. コラムに5μlのd2の試薬を追加するには、バルク試薬ディスペンサーを使用しますnsのアッセイプレートの1月22日。
  5. すぐに手動で非特異的結合（NSB）対照ウェル、ウェルE23-P24にd2の試薬の5μLを与えるためにアッセイプレートのウェルA23-D24に5μlの溶解バッファーをピペット。
  6. 井戸を混合し、室温で200×gで1分間のアッセイプレートを遠心します。
  7. 蒸発および光退色を最小にし、1時間室温でインキュベートし、アッセイプレートを覆います。
  8. 620nmでプレートリーダーを用いて665 nmで320 nmで励起し、発光を用いた蛍光共鳴エネルギー移動（FRET）シグナルを測定します。

4.データ解析

  1. すべてのウェルからバックグラウンドを減算するNSBを意味使用してください。
  2. 次のように665 nmの/ 620 nmの比から％デルタFを計算します。
    レシオ=（665nm / 620nmの ）10 4を xは
    デルタF =（（サンプル比-レシオNSB）/比NSB）が ）×100
    どこ比NSBはありませんd2の試薬と井戸を=。
  3. activat％を計算します次のように最大GLP-1リガンドで刺激非刺激細胞と細胞との間のイオン：
    ％活性化=（％デルタFsampleは - ％はDeltaFunstimulated細胞）/（％のDeltaFGLP-1刺激細胞 - ％DeltaF非刺激細胞）×100
  4. 参照対照1によって定義される4パラメーターロジスティック分析により、濃度-反応曲線を分析し、％活性としてグラフ。

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結果

私たちは日常的に音響伝達を介してペプチドを希釈するために2段階の方法を使用します。最初のステップは、自動化と整合音響ディスペンサは、二つのソースプレート（図1A、B）にわたって4ストックペプチド中間希釈物を作成するために使用されます。第二段階のために、我々は、さらに、各試験ペプチド（ 図1c）のための11ポイントの濃度範囲を作成するには、ソースプレートAとBからの株式の希釈液を希釈するために音響ディスペンサーを使用しています。各ペプチド濃度範囲は、16の異なるペプチドは、384ウェルアッセイプレート（ 図1c）ごとにスクリーニングすることができるように、アッセイプレートを横切って左から右に、重複して焼成します。アッセイ緩衝液のバックフィルをアッセイプレート（ 図1D）の両端のウェル当たり一定量を確保するために行われます。参照ペプチド陽性対照はまた、最大有効濃度で先プレートに移します。

...

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ディスカッション

このプロトコルは、シリアルサンプルの1未満μLを必要とする3×10 6の濃度範囲にわたってペプチド試料を希釈するための自動化された音響ディスペンシングの成功のアプリケーションについて説明します。この方法の主な利点は、通常は、試薬移送および混合のために必要とされている（例えば、ピペットチップなど）、実験容器プラスチック容器への試料の還元暴露を介してプラスチック容器へのペプチドの吸着を最小化を介してデータの品質を向上させることです。音響、分配が完全にプラスチック製品の使用を排除していませんが、それはかなりそれを減らすん。また、チップベースのピペット操作の除去はまた、サンプルのキャリーオーバーを排除し、エラーが濃度-応答曲線14,15の信頼性と再現性の両方の準備を可能にし、全体の連続希釈全体に伝播されていません。

他のグループはDMSOに可溶化した試験化合物の直接音響伝達を報告しています時間16,17にわたってアッセイプレートとのインキュベーションの反転以外の不要混合工程との長期的なアッセイのための細胞（> 48時間...

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開示事項

著者らは開示するものは何もない。

材料

この記事で使用された材料の一覧
名前会社カタログ番号コメント
ハンクスの平衡塩溶液Sigma-AldrichH8264
HEPESSigma-AldrichH3375
ウシ血清アルブミンSigma-AldrichA9418
3-イソブチル-1-メチルキサンチンSigma-AldrichI7018の 0.5 M ストックとして調製
PBS中の1 mg/mLストックとして調製(「100倍リファレンスコントロール」
と呼ばれる)テストペプチドMedImmune社で社内で製造必要に応じてDMSOまたはPBSでさまざまな濃度で供給
15250-061
Cedex XS Cell AnalyzerInnovatis
Corning 384 well plates, Low volumeSigma-Aldrich4514
Echo Qualified 384-well Polypropylene MicroplateLabcyte Inc.P-05525
エコー認定貯水池Labcyte(株)ER-0055
エコー550 リキッドハンドラー株式会社ラブサイト液滴移動量は2.5nl刻み
Echo 525 Liquid HandlerLabcyte Inc.液滴移動量は25 nl
ACell Benchtop Automation HighRes BiosolutionsMC522
Cellario Lab Automation ライフサイエンスロボティクス用スケジューリングソフトウェアHighRes Biosolutions
MultidropCombi 試薬ディスペンサーThermFisher Scientific5840300「バルク試薬ディスペンサー」と呼ばれる
HTRF cAMP Dynamic 2 kitCisbio Bioassays62AM4PEJ
EnVision Multilabel Readerパーキンエルマー
DMSO GLP-1 (7-36) amide Bachem H-6795 100倍ペプチドストック MedImmune社で社内製造 ペプチドをアッセイバッファーに希釈して最終必要濃度の100倍に トリパンブルー溶液、0.4%サーモフィッシャーサイエンティフィック (英語)

参考文献

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