本明細書では、ヒト血漿または血清全体に存在する高密度リポタンパク質(HDL)によって脂質ドナー粒子から特異的に除去された蛍光リン脂質の量を測定するためのプロトコルについて説明します。HDL 機能のこの指標が心血管疾患の発生を予測することを示しました。
方法論記事
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本明細書では、ヒト血漿または血清全体に存在する高密度リポタンパク質(HDL)によって脂質ドナー粒子から特異的に除去された蛍光リン脂質の量を測定するためのプロトコルについて説明します。HDL 機能のこの指標が心血管疾患の発生を予測することを示しました。
高密度リポタンパク質 (HDL) コレステロール (HDL-C) の血漿レベルは、現在、心血管疾患 (CVD) リスクの臨床評価の重要な指標です。HDL を介した細胞からのプラーク脂質の除去および動脈壁の細胞外沈着物は、CVD リスクとの逆相関を説明する可能性のある HDL のいくつかの抗アテローム発生機能の 1 つです。HDL を介した細胞性コレステロールの in vitro 除去 は、HDL-C よりもさらに優れた CVD リスクの予測因子であることが最近証明されています。
HDLは、さまざまな機能を実行する不均一な粒子集団で構成されています。アテローム性動脈硬化性プラーク脂質の除去に関与するHDL粒子には、交換可能なアポリポタンパク質(主にアポリポタンパク質A-I)が含まれており、粒子から解離してプラーク脂質を除去します。新生HDLは、HDL由来の交換性アポリポタンパク質によるABCA1生成細胞原形質膜ドメインからのリン脂質とコレステロールの両方の可溶化と除去によって形成されます。このプロセスは、アテローム性動脈硬化性プラークの予防と退行の両方において重要な役割を果たします。
ここでは、無細胞HDL特異的リン脂質流出(HDL-SPE)アッセイのプロトコルについて説明します。このアッセイは、脂質供与粒子からの非交換性蛍光リン脂質のHDLアポリポタンパク質を介した除去を具体的に測定します。私たちの症例対照臨床研究では、HDL-SPEアッセイは、放射性コレステロールを頻繁に利用する手間がかかり、技術的に複雑なアッセイである「ゴールドスタンダード」の細胞ベースのコレステロール排出能力アッセイと同等、あるいはそれ以上に優れた性能を発揮することが確立されています。
このプロトコルの目的は、基礎研究者と臨床研究者が同様に、シンプルで標準化された無細胞ハイスループットアッセイを使用して、脂質動員におけるHDLの機能を評価できるようにすることです。このアッセイは、基礎研究者がHDLを介した脂質流出の根底にあるメカニズムの洞察を得たり、HDL機能を強化する新しい治療薬をスクリーニングしたりするために使用できます。HDL-SPE は、CVD リスク評価のための臨床検査診断アッセイとしても機能します。
高密度リポタンパク質特異的リン脂質流出(HDL-SPE)アッセイは、HDL機能を測定し、生物医学研究および臨床診断検査室で使用して、(i)アテローム性動脈硬化病変からのHDLを介した脂質除去の根底にあるメカニズムについてさらなる洞察を得ること、(ii)臨床CVDリスク評価を改善するための新しいプラットフォームとして機能し、(iii)心血管疾患を治療するための新しい治療法を開発することを目的としています。
HDL コレステロール (HDL-C) は CVD リスク1 の重要な決定要因ですが、HDL-C レベルの上昇 (>80 mg/dL) が CVD リスクの増加と関連している限り、その有用性は損なわれます 2,3,4,5。HDL-C レベルの上昇は、動脈プラーク脂質を除去する能力が低下した機能不全の HDL の蓄積を表している可能性があります6。
細胞性コレステロール排出能力 (CEC) アッセイは、HDL 機能を測定するために開発された最初の in vitro アッセイです。このアッセイでは、通常、3Hコレステロールまたは蛍光ボディコレステロールで標識された培養マクロファージ(マウスまたはヒト)を、apoB枯渇血漿または血清でインキュベートします。コレステロール流出率は、細胞および培地に関連する蛍光/放射能の量に基づいて計算されます7,8,9。CEC アッセイは、HDL-C7 よりも CVD の発生予測因子として優れていることが示されています。CECアッセイは、主に細胞培養の要件と長期(日数など)のため、日常的な臨床診断アッセイへの変換には適していません。さらに、CECアッセイは、その固有の変動性(例えば、異なる種類の細胞、標識技術、およびHDL組成を変化させるβリポタンパク質のPEG枯渇)によって制限されます10)。
いくつかの研究グループは、HDL機能に関する新しい洞察を得るためのツールとして使用し、CVDリスクをより適切に評価するための臨床診断アッセイへの変換の可能性のために、無細胞HDLコレステロール流出アッセイを開発しました11,12。これらの流出アッセイは通常、複数のステップを含み、蛍光コレステロールで標識された脂質ドナー粒子を使用し、CECアッセイと同様に、血漿HDLコレステロール流出を測定するために、βリポタンパク質の枯渇、または抗アポA-I抗体を使用してアポA-I含有粒子の捕捉が必要です。これらの代替アッセイは、CVD リスクとさまざまな程度で関連していることが検証されていますが、現在までに、apoA-I 交換レートを評価する13 の 13 のみが、CVD リスクの発生を予測することが示されています14。興味深いことに、血漿HDLのオンおよびオフのapoA-I交換の動態は、CEC15と独立して関連しており、急性冠症候群の患者では著しく減少することが示されています16。さらに、いくつかのHDL交換性アポリポタンパク質は、in vitroでABCA1発現細胞からコレステロールとリン脂質の両方を媒介することが示されています17。
HDL 機能を評価するための代替アプローチを開発しました18。ここで説明するシンプルで迅速で信頼性の高いアッセイは、ヒト(または動物)の血漿または血清サンプル全体(新鮮または凍結融解)と、蛍光脂質でコーティングされたドナー粒子の2つの成分のみを必要とします。このアッセイは、脂質でコーティングされたドナー粒子18 から非交換性のヘッドグループタグ付き蛍光ホスファチジルエタノールアミン(PE)を除去する全血漿/血清中のapoA-Iおよびその他のHDL関連交換性アポリポタンパク質の能力を測定します(図1)。
このアッセイのドナー粒子は、コレステロール、リン脂質ホスファチジルコリン(PC)、および蛍光PEでコーティングされたケイ酸カルシウム水和物結晶(CSH)で構成されています。HDL粒子から放出される交換可能なHDL関連アポリポタンパク質(主にアポA-I)は、ドナー粒子に結合し、蛍光PEを含むドナー粒子の脂質とともにドナー粒子から解離します。このようにして、全血漿/血清中に存在する他のリポタンパク質ではなく、HDLはドナー粒子から蛍光PEを特異的に獲得する18,19。全血漿/血清を蛍光脂質でコーティングされたケイ酸カルシウム水和物(LC-CSH)ドナー粒子および生理食塩水とともに37°Cで1時間振とうしながらインキュベートします。LC-CSHは水の約2倍の密度であるため、低速遠心分離によりドナー粒子を血漿から容易に分離できます。
臨床試験で測定された % PE 流出量は、通常、臨床サンプルの反応混合物の上清中の HDL によって取得された PE 蛍光の値で、参照対照ヒト血漿中の HDL によって得られた値で割ることによって正規化されます。試薬調製の変動を補正するために、参照血漿への正規化が実行されます。研究用途では、上清PE蛍光を全蛍光で割った値(上清PE蛍光+LC-CSH蛍光)を計算することで、PE流出率を決定できます。上清蛍光測定値をスプレッドシートファイルのテンプレートに貼り付けて、%PE Effluxを計算します(3回測定の場合は補足表1、重複測定の場合は補足表2)。スプレッドシートでこれらの計算を実行するための手順は、補足ファイル(補足ファイル1、補足ファイル2、補足ファイル3、補足ファイル4、補足ファイル5、補足ファイル6、補足ファイル7、および補足ファイル8)として提供され、計算例は補足表3として提供されています。

図1:HDL-SPEアッセイ。 HDL特異的リン脂質流出は、96ウェルプレートでアッセイされます。非交換性リサミネルホダミン標識ホスファチジルエタノールアミン(LRh-PE;赤色膜層)を含む脂質(LC-CSH)でコーティングされた生理食塩水、ケイ酸カルシウム水和物結晶(灰色)、および最大30個の全血漿/血清サンプル(黄色、3回)を96ウェルプレートにロードします。サーモミキサーで37°Cで1時間混合した後、プレートを短時間遠心分離してLC-CSHドナー粒子をペレット化します。LRh-PEで特異的に標識されたHDLを含む上清のアリコートを、界面活性剤(Lh-Rh-PEを可溶化するため)と生理食塩水を含む黒いプレートに移します。次に、蛍光計でPE蛍光を測定します。生理食塩水(陰性対照;NC)、バックグラウンド補正、およびプールされた健康なヒト血漿 (ポジティブ コントロール;PC)を、最後のウェルセットにサンプル血漿/血清の代わりにロードします。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
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採血は、2013 年に改訂された 1975 年のヘルシンキ宣言 (https://www.wma.net/what-we-do/medical-ethics/declaration-of-helsinki/) の規則に従って行われ、インフォームド コンセントに関する機関のガイドラインに準拠する必要があります。
1. 蛍光リン脂質標識ドナー脂質粒子の調製
2. 血漿/血清サンプルと蛍光リン脂質標識ドナー脂質粒子(LC-CSH)のインキュベーション

図2:クロスコンタミネーションのないウェルへの試薬の分注。 血漿/血清とLC-CSHをウェルの反対側の壁に分注します。LC-CSHを最初に分注した後、プレートを180°回転させると、クロスコンタミネーションが最小限に抑えられます。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
3. 血漿/血清HDLへの蛍光リン脂質流出量の測定
4. LC-CSH標準曲線
注:LC-CSH標準曲線は、ウェルあたりのLC-CSHのアリコートに存在するPE蛍光シグナルの量を計算するために使用されます。通常、50 μLのLC-CSH/ウェルが使用されます。この値を使用して、反応混合物中に存在する総FLU(ステップ3.2.1を参照)に正規化されたサンプルのHDLへのPE流出率を計算できます。
%PE 流出量 = ((上清サンプル蛍光単位 [FLU] - 上清生理食塩水 FLU)/(総 LC-CSH FLU)) x 100。

図 3:LC-CSH 標準曲線のプレート。 図のように、連続希釈したLRh-PE標識LC-CSHを96ウェルプレートに分注します。 この図の拡大版を表示するには、ここをクリックしてください。
| 最終濃度 | 10倍希釈 | 100倍希釈 | 1% トリトン X-100 | トータル |
| LC-CSH | LC-CSH | LC-CSH | 洗剤 | 容積 |
| (μL/ウェル) | (μL) | (μL) | (μL) | (μL) |
| 10 | 100 | 0 | 100 | 200 |
| 5 | 50 | 0 | 150 | 200 |
| 2.5 | 25 | 0 | 175 | 200 |
| 1 | 0 | 100 | 100 | 200 |
| 0.5 | 0 | 50 | 150 | 200 |
| 0.25 | 0 | 25 | 175 | 200 |
表1:LC-CSH標準曲線のインキュベーションプレートのウェルに添加された試薬の量。
| 可溶化 | 塩田 | トータル | 追加 | 測定 |
| LC-CSH | 容積 | 容積 | LC-CSH | LC-CSH |
| (μL) | (μL) | (μL) | (μL/ウェル) | (μL/ウェル) |
| 100 | 100 | 200 | 10 | 5 |
| 100 | 100 | 200 | 5 | 2.5 |
| 100 | 100 | 200 | 2.5 | 1 |
| 100 | 100 | 200 | 1 | 0.5 |
| 100 | 100 | 200 | 0.5 | 0.25 |
| 100 | 100 | 200 | 0.25 | 0.125 |
表2:LC-CSH標準曲線の測定プレートのウェルに添加された試薬の量。
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分析方法
前述のように、HDL-SPEサンプル分析は、以下に示すように、さまざまなアプリケーションに合わせて変更できます。研究サンプルで研究を行う前に、必要な技術を習得するために、まずLC-CSH標準曲線の検証、再現性、および血漿濃度アッセイが実行されます。まず、LC-CSH 標準曲線分析を実行して、LC-CSH 調製物の品質を評価します。次に、再現性アッセイを行います。最後に、血漿線量アッセイを実行して直線性を確認する必要があります。再現性アッセイでCV%≤5が確立されると、臨床研究または調査研究を実施できます。LC-CSH 標準曲線分析を習得することは、% 蛍光 PE 流出アッセイ(サンプル PE 蛍光を LC-CSH PE 蛍光に正規化)を実行するための準備にも役立ちます。臨床アッセイ、特に長期にわたる複数のアッセイを必要とする大量のサンプルを含む場合、サンプルPE蛍光をポジティブコントロール(すべての96ウェルプレートに使用されるプールされたヒト血漿)に単純に正規化すること...
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HDL-C は、心血管疾患 (CVD) のリスクを臨床的に評価するために使用される重要な決定要因であり、したがって脂質低下またはその他の潜在的な予防タイプの治療の必要性を評価します1。in vitro での 細胞性コレステロール流出における HDL の機能は、HDL-C7 よりも心血管疾患の発生のさらに優れた予測因子であることが示されています。残念ながら、この細胞アッセイは、アッセイの実行に長い時間がかかり、細胞培養が必要であるため、日常的な診断検査用のハイスループット臨床検査アッセイへの変換には適していません。ただし、細胞ベースのCECアッセイは、研究室で実施される研究に依然として有用です。このアッセイは、J774細胞(%CV < 4)を使用することでより信頼性が高く、放射性コレステロール9の代わりに蛍光コレステロールを使用するとよりユーザーフレンドリーです。ただし、細胞培養の維持と 96 ウェル プレートの...
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特許:US20220178953A1;WO2020185598A1 (E.B.N.、M.S.、A.T.R.)
佐藤正樹は英研化学株式会社に勤務しています。
この研究は、国立衛生研究所(NIH)の学内研究プログラムによって[部分的に]支援されました。NIHの著者の貢献は、米国政府の作品と見なされます。この論文で提示された調査結果と結論は著者のものであり、必ずしも NIH または米国保健社会福祉省の見解を反映するものではありません。
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 1,2-ジミリストイル-sn-グリセロ-3-ホスホコリン | アヴァンティ・リサーチ | 850345 | 14:0 PC(DMPC)クロロホルム ソルイトン |
| 1,2-ジオレオイル-sn-グリセロ-3-ホスホエタノラミン-N-(リサミン・ロダミンBスルフォニル)(アンモニウム塩) | アヴァンティ・リサーチ | 810150-C | クロロホルム溶液LRh-PE |
| 接着膜 | 応用バイオシステム | 4306311 | マイクロアンプ透明接着フィルム |
| ベイ・コーポレーション高密度テフロンテープ 1/2インチ x 520 | 医療検査ソリューション | 86732 | |
| ホウケイ酸ガラス管は20mmで鋭く、150mm | フィッシャー・サイエンティフィック | 14-961-33 | |
| 遠心分離機 | サーモ・サイエンティフィック | ソーヴァルXプロシリーズ | |
| クロロホルム | シグマ・オルドリッチ | 366927 | HPLCに適しており、99.8% |
| コレステロールパウダー | シグマ・オルドリッチ | C8667 | 3&β;-ヒドロキシ-5-コレステン、5-コレステン-3&β;-オール |
| グラッシン計量紙 | コール・パーマー | UX-01338-02 | LC-CSHの取り扱いについて |
| インキュベーションプレート | USA Scientific | 1402-9700 | TempPlate 96 ウェルセミスカート 0.2mL PCRプレート |
| 脂質除去剤(LRA) | スペルコ | 13358-U | LC-CSH |
| 計測板 | Greiner bio-one | 655076 | マイクロプレート、PS、96ウェル、Fボトム(煙突井戸)、黒色;フルオトラック、メッドバインディング |
| Microsoft Excel | Microsoft 365 MSO | バージョン2507 | |
| マルチフレックスピペットチップ | フィッシャー・サイエンティフィック | 50-550-206 | LC-CSH洗浄中の上澄液検査について |
| マルチラベルプレートリーダー | パーキン・エルマーとnbsp; | 1420-050 | Victor3 Wallac1420マルチラベルカウンター |
| 生理食塩水 | 高品質な生物学的 | 114-055-101 | 複数回使用する場合、nbsp; |
| パラフィルム | コール・パーマー | HS23452 | 渦巻き時にガラス管トップを覆うために |
| ポリカボネート・エルレンマイヤーフラスコ | フィッシャー・サイエンティフィック | 10-041-8 | 10%トリトンX溶液の場合 |
| プールされたヒト血漿(血液由来)リチウムヘパリン) | イノベーティブ・リサーチ社 | イプラウブリフ | 参照プラズマ、陽性対照(PC)およびnbsp; |
| Surfact-Amps X 100 | サーモ・サイエンティフィック | 28314 | 10%トリトンX-100、蒸留水で10倍に薄めて |
| サーモミキサー | エッペンドルフ | 5382000023 | 96ウェル熱ブロックを備えたサーモミキサーC |
| サーモミキサー・スマートブロック | エッペンドルフ | 5306000006 | 96井戸スマートブロック |
| トランスファーピペット(3 mL、Falcon) | フィッシャー・サイエンティフィック | 13-711-9CM | 井戸の上部から泡を取り除くために |
| ボルテックスミキサー | ダイガー | 3030A | 上部のガラス管用アフィックスホルダー |
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