このプロトコルは、コメットアッセイの適用を通じて、FLT3変異細胞におけるI型およびII型阻害剤によって誘発されるDNA損傷の違いを定量化するための効果的な方法を説明しています。
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方法論記事
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このプロトコルは、コメットアッセイの適用を通じて、FLT3変異細胞におけるI型およびII型阻害剤によって誘発されるDNA損傷の違いを定量化するための効果的な方法を説明しています。
クラス III 受容体チロシンキナーゼである FMS 様チロシンキナーゼ 3 (FLT3) は、急性骨髄性白血病 (AML) 患者で約 30% の変異頻度を示し、重要な治療標的を構成します。代表的な I 型および II 型 FLT3 阻害剤として、それぞれギルテリチニブとキザルチニブ (AC220) が FLT3 変異 AML 管理に臨床的に使用されています。
ギルテリチニブは、活性化されたFLT3タンパク質と不活性化されたFLT3タンパク質の両方を阻害し、AXL標的をさらに阻害して耐性の克服を助けます。AC220は活性化されたFLT3を阻害します。コメットアッセイは、変異細胞におけるI型FLT3阻害剤とII型FLT3阻害剤によって誘発されたDNA損傷パターンを定量化および比較するために体系的に採用されました。実験結果により、AC220 による DNA 損傷はギルテリチニブによる DNA 損傷よりも有意に高いことが明らかになりました。強力なDNA損傷の場合、FLT3阻害剤をDNA損傷修復阻害剤と組み合わせて、DNA修復欠陥を標的にすることができます。この結果は、DNA損傷標的薬の合理的な併用戦略に実験的裏付けを提供します。
急性骨髄性白血病 (AML) は、未分化骨髄前駆細胞の病理学的増殖によって定義されるクローン性造血幹細胞障害を表し、造血抑制と骨髄不全を引き起こします。AML に固有の分子不均一性は、重大な治療上の課題をもたらします1.特に臨床的に重要なのは、FMS 様チロシンキナーゼ 3 (FLT3) 変異が AML で最も一般的な遺伝子変異の 1 つであり、症例の約 30% で発生し、有害な臨床転帰との強い相関関係を示しています2。FLT3受容体チロシンキナーゼは原形質膜で活性化を受けてPI3K/AKTおよびRAS/MAPKシグナル伝達カスケードを媒介するのに対し、FLT3-ITD変異体は小胞体内に保持され、持続的なシグナルトランスデューサーおよび転写活性化因子5(STAT5)のリン酸化を誘導します。これらの遺伝的変化は、主にシグナル伝達の調節不全、制御されていない増殖シグナル伝達、およびアポトーシス抵抗性を通じて、複数の発癌メカニズムを通じて白血病生成を促進します3。
AC220 とギルテリチニブは、典型的な FLT3 阻害剤として、FLT3 発現を抑制することによって細胞増殖を阻害し、アポトーシスを誘導しますが、作用機序は異なります。ギルテリチニブ (I 型阻害剤) は、より広範囲の FLT3 活性化変異をカバーするだけでなく、FLT3 と密接に関連する AXL チロシンキナーゼも阻害します。二重阻害により、ギルテリチニブはがん細胞の増殖をより包括的にブロックできます4。AC220(II型阻害剤)は、活性化キナーゼコンフォメーションへの競合結合を通じて阻害効果を発揮し、特異的に高い特異性でATP結合ポケットを標的とします5。この阻害は、細胞周期の停止とDNA複製ストレスの増加につながる可能性があります。
ギルテリチニブは耐性のリスクが低いため、再発/難治性のFLT3変異AMLの単剤療法に適応されます。AC220 は FLT3-ITD 変異に対して効果的かつ選択的であり、臨床奏効率は良好ですが、FLT3-TKD 変異には効果がなく、二次的な FLT3-TKD 変異 (D835 または F691L など) により FLT3-TKD 変異に耐性がある可能性があります。これらの阻害剤は、実証された臨床効果と改善された治療指標に基づいて、AML 治療薬で注目を集めています6。しかし、これらの薬剤の臨床使用は、獲得性耐性とオフターゲット効果によって課題に直面しています。臨床での AC220 の長期使用は FLT3-TKD 変異による耐性につながりますが、ギルテリチニブの長期使用は、FLT3-TKD 変異による耐性をもたらさなくても、複合変異 (TKD と組み合わせた FLT3-ITD など) に制限がある可能性があります 7,8。
これら 2 つのクラスの FLT3 阻害剤は、FLT3 の阻害と増殖シグナル伝達経路 (RAS-MAPK、PI3K-AKT-mTOR、STAT5 シグナル伝達) の遮断を通じて複製ストレスを間接的に誘導することにより、二重の治療効果を発揮します。細胞増殖の遮断は通常、細胞周期の停止、代謝障害(酸化還元恒常性の調節不全)、そして最終的にはアポトーシスにつながります9,10。このメカニズムは最終的に、耐性細胞集団における代償性DNA修復適応を活性化するDNA病変を生成します。コメットアッセイは、FLT3変異細胞における阻害剤特異的DNA損傷プロファイルの定量的比較を可能にします。この実験的アプローチは、DNA 損傷の脆弱性を悪用し、それによって後天的な治療耐性を克服する合理的な併用療法を開発するための重要な洞察を提供します。
DNA損傷検出のための最新の方法論には、免疫組織化学分析、DNA断片のアガロースゲル電気泳動、ポリメラーゼ連鎖反応(PCR)、および次世代シーケンシング(NGS)が含まれており、それぞれが高い分析感度と特異性を示しています11。ただし、これらのアプローチは、多額の経済的要件、長期にわたる処理期間、および厳しい実験条件によって制約されます。これは、分析精度と運用の簡素化のバランスをとる検出戦略を採用することが不可欠であることを強調しています。
彗星アッセイは、その優れた感度、技術的アクセス性、視覚化されたDNA損傷の定量化、および生物学的システム全体にわたる幅広い適用性により、環境毒性学および遺伝毒性評価に広く利用されています12,13。3つの主要な方法論的バリアントが確立されています:一本鎖/二本鎖切断検出のためのアルカリ彗星アッセイ、二本鎖切断分析のための中性彗星アッセイ、および特定のDNA病変同定のための酵素修飾彗星アッセイ。14名
方法論的原則には以下が含まれます:(1)実験的処理を突破するDNA鎖の誘導。(2)細胞膜および核膜の溶解バッファー媒介溶解により、細胞質/核タンパク質およびRNAが電気泳動バッファーに拡散する一方で、高分子量DNAはアガロースマトリックスに固定化されたままになります。(3)アルカリ変性(pH > 13)により、DNAの巻き戻しと損傷したDNA断片の遊離が誘導されます。(4)断片化されたDNAの電気泳動電界駆動の陽極移動は、球状核構造を保持する無傷のDNAで特徴的な彗星形態を作成し、15,16。DNA損傷の定量化は、尾部DNAパーセンテージ(TDP)のコンピューター分析によって達成され、単一細胞分解能17での遺伝毒性の影響の正確な測定を提供します。
この調査では、検証済みの FLT3 変異 32D 細胞におけるギルテリチニブと AC220 の異なる遺伝毒性効果を比較するための体系的な実験フレームワークを採用しました。実験計画は、(i)FLT3変異特異的DNA損傷モデルの確立、および(ii)アルカリ彗星アッセイ法による薬物誘発性DNA損傷の定量的評価の2つの主要なコンポーネントで構成されていました。FLT3変異32D細胞株は、連続希釈されたFLT3阻害剤に曝露する前に、標準的な in vitro 条件下で維持されました。細胞生存率は CCK-8 アッセイを使用して評価され、その後、非線形回帰分析によって半最大阻害濃度 (IC50) 値が計算されました。5倍のIC50 値がDNA損傷誘導閾値として選択されました。薬物処理された細胞を回収し、その後の分析のためにスライド上の低融点アガロースに包埋しました。電気泳動分離をアルカリ性緩衝液中で24 V(~0.74 V/cm)および300 mAで30分間行い、その間に断片化されたDNAは陽極酸化して特徴的な彗星の形態を形成し、無傷のDNAは球状の核様体配置を保持しました。DNA損傷の定量化は、テールモーメントを測定するコンピューター化された画像解析コメットアッセイソフトウェアプロジェクト(CASP)によって達成され、オリーブテールモーメント値の増加はDNA断片化の程度と直接相関しました。
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1. FLT3-ITD変異を有する32D細胞におけるDNA損傷モデルの構築 18
×100%
× 100%2. 試薬の調製と細胞サンプルの調製
3. 彗星アッセイ手順
4. データ処理
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コメットアッセイは、FLT3変異細胞株におけるギルテリチニブとAC220によって誘導される異なるDNA損傷プロファイルを定量化するために体系的に採用されました。分析により、ギルテリチニブで未処理の細胞集団と AC220 の間の DNA 損傷の差は統計的に有意ではないことが示されました (P > 0.05)。テールDNA(%)およびオリーブモーメントテール(OMT)値の用量依存的な増加は、2〜6時間の曝露後に統計的有意性(P < 0.05)を達成しました。OMTは、尾部のDNAの割合と「頭尾蛍光の重心間の距離」の積を表します。テールDNA(%)とオリーブモーメントテール(OMT)の違いは、AC220がギルテリチニブよりも細胞に多くのDNA損傷を引き起こすことを示しています(図3および図4)。結論として、この実験パラダイムは、コメットアッセイが変異細胞モデルにおけるFLT3阻害剤のDNA損傷の違いを評価するのに役立つことを決定的に確立します。
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彗星アッセイは、遺伝毒性評価方法論の大幅な進歩を表しています。この技術は、技術的なアクセシビリティ、単一セルの分解能、電気泳動移動プロファイルによる損傷パターンの直接視覚化により、従来のアプローチに比べて明確な利点を提供します。AML治療薬の開発では、コメットアッセイにより、標的検証段階での候補薬剤の遺伝毒性プロファイルの体系的な評価が可能になり、前臨床最適化のための重要な薬力学的データが提供されます19,20。
実験プロセスには、結果の信頼性と再現性を確保するための重要なステップがいくつかあります。まず、実験中は、すべてのスライドの溶解条件と溶解時間を一定に保つ必要があります。細胞を取り扱うときは、紫外線や特定の化学物質によるDNA損傷の可能性を避けるために、実験中に不要な光を避ける必要があります。アガロースゲルがスライドから落ちるのを防ぐために、アガロースゲルはウェルを完全に覆う必要があり、スラ...
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著者には開示すべき利益相反はありません。
この研究は、江蘇省高等教育機関科学技術革新研究チーム(2021年)、江蘇職業大学工学技術研究センタープログラム(2023年)、浙江省医療衛生科学技術プログラム(2025KY1861)、中国江蘇省高等教育機関自然科学重点財団(助成金番号24KJA310008)、蘇州職業衛生学院のプログラム(助成金番号。SZWZYTD202201、szwzy202406)、および東吳大学放射線医学と防護の国家重点研究所のプロジェクト(GZK12023013)。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 0.5 M EDTA | ビヨタイム | ST066 | |
| 1x YeaRed 核酸染色 | イェン | 10202ES | |
| 32Dセル | コビオエ | CBP60995 | |
| AC220 | ターゲットモール | T2066 | |
| セルカウンティングキット-8 | 道珍島 | CK04 | |
| 細胞計数プレート | チウジン | XB-K-25 | |
| CO2インキュベーター | 熱 | 51032872 | |
| コメットアッセイソフトウェアプロジェクト(CASP) | |||
| 彗星アッセイキット | トレヴィゲン | 4250-050-K | |
| 細胞化5 | バイオテック | 16280004 | |
| FBSの | パン | ST30-3302 | |
| ギルテリチニブ | ターゲットモール | T4409 | |
| GraphPad プリズム 9.0 | |||
| 高速遠心分離機 | 熱 | 9AQ2861 | |
| L-1000XLS+ ピペット | レイニン | 17014382 | |
| L-20XLS+ ピペット | レイニン | 17014392 | |
| 液体窒素タンク | ムヴェクリオゲ | YDS-175-216 | |
| Multiskan FCマイクロプレート光度計 | 熱 | 1410101 | |
| Na2OH | ダマオ | 1588 | |
| PBSの | ソーラービオ | P1020 | |
| ペニシリン-ストレプトマイシン溶液、100x | ビヨタイム | C0222 | |
| RPMI 1640 ミディアム | ギブコ | C22400500BT | |
| 三眼生細胞顕微鏡 | モティック | 1.1001E+12 | |
| 超低温冷凍庫 | ヘア | V118574 |
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