この論文では、細胞ベースのイメージングスクリーニングにより、オートファジーフラックスをモニタリングして新しい分子を同定する方法について詳しく説明します。
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この論文では、細胞ベースのイメージングスクリーニングにより、オートファジーフラックスをモニタリングして新しい分子を同定する方法について詳しく説明します。
オートファジーは、ホメオスタシスを調節する中心的なメカニズムです。オートファジーの変化は、老化関連疾患の一因となります。オートファジーの調節因子を同定する表現型法は、新規治療法の同定に利用できる可能性があります。この記事では、ヒト軟骨細胞のオートファジーフラックス(mCherry-EGFP-LC3B)のレポーターとしてLC3を使用してオートファジーフラックスをモニターするために開発された細胞ベースのイメージングスクリーニングワークフローについて説明します。データ取得は、自動化されたハイコンテントイメージングスクリーニングシステム顕微鏡を使用して行われます。アルゴリズムベースの自動画像解析プロトコルが開発され、オートファジーフラックスを活性化する分子を特定するために検証されました。重要な手順、説明文、および現在のオートファジーモニタリングプロトコルに対する改善点が報告されています。老化の特徴を標的とする生理学的に関連性のある表現型スクリーニングアプローチは、加齢に伴う筋骨格系疾患に対するより効果的な創薬戦略を促進することができます。
多くの慢性疾患は、オートファジーの欠陥など、老化の特徴と関連しています1。変形性関節症(OA)は最も蔓延している関節疾患であり、高齢化社会の日常生活を制限する上で大きな影響を及ぼしますが、予防策も疾患修飾治療もまだ利用できません2。
関節の老化と変形性関節症は、オートファジーの欠陥や老化など、軟骨変性の進行を定義する特徴と関連しています3,4。筋骨格系組織のオートファジーを標的とすることで、リウマチ性疾患の革新的な治療法を見つけることができます5,6。オートファジーの薬理学的調節は、前臨床疾患モデル7への介入に有望で関連性のあるメカニズムです。OAでは、オートファジーの活性化が関節機能障害の予防に用いられています8。定量分析を可能にする堅牢で再現性のあるプロトコルに基づいてオートファジーをモニタリングする方法は、新規薬剤を同定し、老化の疾患関連特性の薬理学的標的化を促進するために使用できます。
オートファジーフラックスは分解活性を反映しており、オートファジー9を活性化する新しい分子を特定するための適切な測定値です。本研究では、ヒト軟骨細胞のオートファジーレポーター細胞株(TC28a2)を用いてオートファジー分解活性を測定することにより、オートファジーフラックスを測定するために開発された方法について述べています。mCherry-EGFP-LC3-一過性発現は、生細胞のリソソーム10におけるGFPシグナルとmCherry LC3シグナルとの間のpH感度の違いを定量化することにより、オートリソソームの形成および分解イベントの同時モニタリングを可能にする。
報告されたこのフローサイトメトリー法を生軟骨細胞の安定発現イメージングモニタリングシステムに適応させることで、軟骨生物学の文脈でオートファジーフラックスを活性化する分子を同定できる可能性があります。
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1. 不死化ヒト軟骨細胞のオートファジーレポーター細胞株の作製
注:フローサイトメトリーの定量的読み出しを確立することにより、pBABE-mCherry-GFP-LC3の安定トランスフェクションによるオートファジーレポーター細胞株の作製は、以前に説明した11。レトロウイルストランスフェクションでは、コトランスフェクションプロセス中のHEK 293-T17と感染ステップのT/C28a2の2つの細胞株を使用しました。
2. 生軟骨細胞における画像ベースのオートファジーフラックスアッセイ
注:クローンを選択した後、アッセイを開始してオートファジーフラックスを定量します。
3. オートファジーフラックスのデータ取得と解析
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オートファジーフラックスは、薬理学的調節または細胞ストレス応答によって細胞内でモニターできます。不死化ヒト軟骨細胞(T/C28a2)を用いて、LC3をオートファジー用の蛍光レポーター(mCherry-EGFP-LC3B)として用いたオートファジーレポーター細胞株を開発しました。 図1 は、ヒト軟骨細胞のオートファジーレポーター細胞株(mCherry-EGFP-LC3-T/C28a2)の開発から始まり、薬理学的調節によるオートファジーフラックスの誘導または阻害、そしてハイコンテントイメージング顕微鏡によるデータ解析までのスクリーニングアッセイの概略的なワークフローを示しています。 図2 は、オートファジーフラックスをモニタリングしてオートファジーモジュレーターを同定するセルベースイメージングアッセイの概略図を示しています。このシステムの基礎は、mCherryに比べてオートリソソームの酸性環境に対するEGFP蛍光の感度が高いことにあります。 図3 は、細胞ベースの...
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オートファジーの欠陥は、加齢に伴う関節変性の重要な特徴ですが、オートファジーを標的とした予防的治療も疾患修飾的治療も、軟骨変性に対する治療法はまだありません2。オートファジーは、その関連性と臨床的意義から、創薬と開発の関心対象となっていますが、この重要な恒常性メカニズムの変化を直接モニタリングする方法は困難であることが証明されています。
ここでは、生きたヒト軟骨細胞におけるオートファジーフラックスを決定するための細胞ベースの表現型アッセイについて説明します。オートファジー活性化のデュアルレポーターであるmCherry-EGFP-LC3を含むプラスミドは、フローサイトメトリー11により、生細胞におけるGFPシグナルとmCherryシグナルのpH感度の違いによるオートリソソームの形成と分解イベントを同時にモニターするために使用されます。mCherry-EGFP-LC3Bを安定して高発現するヒト軟骨細胞は、オートファゴソームフ...
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著者は何も開示していません。
この研究は、Instituto de Salud Carlos III- Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Spain, Plan Estatal 2013-2016 and Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), "Una manera de hacer Europa", PI14/01324 and PI17/02059 の支援を受けました。 Innopharma Pharmacogenomics プラットフォームは、標的の検証と前臨床段階への薬剤候補の発見に適用されました。また、リウマチ学研究財団(FOREUM)のご支援にも感謝いたします。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 100 mm細胞培養プレート | Corning | 430167 | 細胞培養プレート |
| 12ウェルマルチプレート | Corning | 353043 | 細胞培養プレート |
| 15 mL 遠心分離機コニカルチューブ | Falcon-Corning | 352095 | 遠心分離機コニカルチューブ |
| 24ウェルマルチプレート | Corning | 351147 | 細胞培養プレート |
| 25 cm2 細胞培養フラスコ | Falcon-Corning | 353014 | 細胞培養フラスコ |
| 384ウェルマルチプレート セルキャリア | パーキン・エルマー | 6007550 | 細胞培養プレート |
| 6ウェルマルチプレート | Corning | 351146 | 細胞培養プレート |
| 96ウェルマルチプレート | Corning | 353077 | 細胞培養プレート |
| 音響液体処理技術 | Labcyte | − | https://www.labcyte.com |
| クロロキン | Sigma-Aldrich | C6628 | オートファジー フラックス阻害剤 |
| ジメチルスルホキシド (DMSO) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | D2650 | ジソルベン |
| ダルベッコ修正イーグルス培地 (DMEM) | スイス、バーゼル、ロンツァ | BE-604F | T/C28A2 成長培地 |
| イーグルス最小必須培地 (EMEM) | ATCC | 30–2003 | HEK 293-T17 増殖培地 |
| FACScalibur サイトメーター | Becton Dickinson, CA | − | https://www.bdbiosciences.com/en-eu |
| ウシ胎児血清 (FBS) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | F9665 | HEK 293-T17 血清 |
| 子牛胎児血清 (FCS) | Gibco by Life Technologies, CA | 26010–074 | Serum |
| FuGene Promega | E2691 | オートファジーで報告された細胞株を作成するためのプラスミド送達方法としての脂質の非リポソーム混合物 | |
| ハンドヘルド電子384チャンネルピペット | Integra | − | https://www.integra-biosciences.com/united-states/en/electronic-pipettes/viaflo-96384#downloads |
| ハンクス平衡塩溶液(HBSS) | Sigma-Aldrich | H6648 | Buffer |
| HEK 293-T17 | ATCC | CRL-11268 | 腎臓細胞株。細胞は、レトロウイルスパッケージングを促進するために使用されました |
| ハイコンテントスクリーニングシステム | Perkin Elmer | − | https://www.perkinelmer.com/es/product/operetta-cls-system-hh16000000 |
| Hoechst 33342 | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 62249 | DNA 染色 |
| 画像解析ソフトウェア | Perkin Elmer | − | https://www.perkinelmer.com/es/product/harmony-4-9-office-license-hh17000010 |
| リキッドハンドラーワークステーション | Perkin Elmer | − | https://www.perkinelmer.com/es/category/janus-liquid-handler-workstations |
| マイクロプレート洗浄ロボット | Biotek | − | https://go.biotek.com/405tradein |
| Opti-MEM®(1個) | サーモフィッシャーサイエンティフィック | 11058 | トランスフェクション培地 |
| パラホルムアルデヒド (PFA) | Sigma-Aldrich | 158127 | Fixer |
| pBABE-puro mCherry-EGFP-LC3B | Addgene, Cambridge, MA | 22418 | Plasmid |
| pCL-Eco | Addgene, Cambridge, MA | 12371 | プラスミド |
| ペニシリン-ストレプトマイシン (P/S) | Sigma-Aldrich | P0781 | 抗生物質 |
| リン酸緩衝生理食塩水(PBS) | MP Biomedicals | 2810305 | Buffer |
| Puromycin | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | P8833 | Antibiotic |
| Rapamycin | Calbiochem, Germany | 5053210 | オートファジックフラックス活性化剤 |
| Software CellQuestPro | Becton Dickinson | − | https://www.bdbiosciences.com/en-eu |
| シリンジフィルター 0.45 μm | Corning | CLS431220 | 滅菌フィルター |
| T/C28a2 | − | &マイナス; | ヒト軟骨細胞細胞株 |
| カリフォルニア州ライフテクノロジーズの | トリプシン | 15400054 | T/C28a2細胞で使用されるトリプシン |
| Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | SM-2002-C | HEK 293-T17細胞VSVで使用されるトリプシン | |
| 。G | Addgene, Cambridge, MA | 14888 | プラスミド |
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