2016年5月14日
ここでは、抗がん治療薬に応答して単一細胞を縦断的に追跡する長期のタイムラプス顕微鏡法について説明します。
この手順の全体的な目標は、培養中の単一細胞における抗がん治療応答を観察することです。この方法は、不均一な治療応答や細胞運命など、がん研究分野の重要な質問に答えることができます。まず、認定された滅菌層流フードの下で、テキストプロトコルに従って培養認定された皿でHT1080細胞を調製し、加湿細胞培養インキュベーターで細胞をインキュベートします。
イメージングの2日前に、ウェルあたり50,000個のHT1080 FuGENE細胞を、12ウェル、No.1.5ガラス底皿の所望のウェル数にプレートします。増殖速度や使用するディッシュに応じて、プレーティングする細胞の数を調整し、実験開始時に約60%のコンフルエントを達成します。
環境チャンバーを湿度約80%に設定し、サンプル位置の温度を摂氏37度に設定します。メーカーの指示に従って、貯水池が滅菌蒸留水で満たされていることを確認してください。次に、環境チャンバーを希望の温度設定にオンにし、顕微鏡ステージに配置してセットします。
ステージトップチャンバーとステージインセットの間に空きスペースがある場合は、チャンバーを挿入する前に、ステージインセット開口部の端にパラフィンフィルムを敷き詰めて、チャンバーをステージに結合します。チャンバーを引っ張る接続部が引っ張られていないことを確認してください。これは、どちらもモーションアーチファクトを引き起こす可能性があります。ダミーの皿に水を入れてチャンバーに挿入し、チャンバーを摂氏37度まで平衡させてから、安定した温度を維持します。
イメージングのセットアップを行うには、顕微鏡、コンピューター、および必要な周辺機器の電源を入れます。光源によっては、必要になるまで電源を入れるのを待ちます。対物レンズタレットを低い位置に置いた状態で、20x0.7開口数対物レンズを選択します。
次に、サンプルを対物レンズの上に置くと、サンプルがチャンバー内にあるときに細胞を見つけやすくなります。画像化する細胞を環境チャンバーに移した後、テキストプロトコルに従って、安定した環境を維持し、大気ガスをオンにするためにチャンバーを密閉します。次に、露光時間を制限し、低強度の光を使用することで、光の毒性を防ぐイメージング条件を選択します。
X、Y、Z平面と、画像化する各位置の目的の波長を見つけます。ほとんどの細胞プロセスの長期的なタイムラプスでは、10〜20分ごとに1つの画像を取得します。時間分解能が高いほど、より多くのデータポイントとより堅牢な細胞追跡が得られますが、より統合された光の露光とより大きなデータセットが得られます。
HT1080 FuGENEはダイナミックな緑色と赤色の求光タンパク質を有するため、以下の露光時間を使用し、2×2ビンを使用してください。詳細設定で、デフォルト設定を使用してソフトウェア制御のオートフォーカスを有効にします。10 マイクロメートルのオートフォーカス範囲を、推奨されるステップ サイズで定義します。
実験皿では、熱ドリフトを減らすために、培地の半分を、摂氏37度に温めた目的の薬剤を含む培地と交換します。最後に、タイムラプスを開始し、テキストプロトコルに従って画像を取得します。これらの動画は、p53の状態のみが異なる乳がん由来のMCF7細胞株を、キネシン-5を阻害する抗がん剤で治療し、有糸分裂停止を引き起こした一対の例を示しています。
この図に見られるように、安定なp53ノックダウンによってp53が除去されると、細胞が有糸分裂を離れた後に停止するのではなく、細胞が停止するのではなく2回目の有糸分裂に入るというサイクルが繰り返され、分裂せずに有糸分裂を離れます。ここに示されているのは、mCherryに融合したクロマチンマーカーHistone 2bとEGFPに融合したβチューブリンを安定して発現する子宮頸がん由来のHela細胞です。微小管安定化薬であるパクリタキソールで治療すると、有糸分裂時に染色体の整列と分配が乱され、DNA損傷を受けやすい核の膨らみと小核が形成されます。
この細胞株は、CDT1の2つの求光ユビキチン細胞周期インジケーター(オレンジ色)とジェミニン(緑色)を安定して共発現し、細胞周期を正常に進行します。同じ細胞をCDK46阻害剤で処理すると、細胞はG2期を経て正常に分裂し、その後G1期で強く停止し、成長中の腫瘍における感情的な細胞増殖抑制効果の可能性を示しています。この手法の主な利点は、単一細胞の応答を推測するのではなく、何日にもわたってリアルタイムで直接追跡できることです。
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この記事では、抗がん治療薬に対する単一細胞の反応を追跡するための長期的なタイムラプス顕微鏡法について説明しています。この技術により、研究者は不均一な治療反応と細胞の運命をリアルタイムで観察することができます。
Longitudinal single-cell tracking addresses a critical gap in oncology drug development by revealing heterogeneous therapeutic responses masked in population-based assays. This capability enhances predictive confidence in target validation and lead identification by enabling direct observation of cell fate decisions, pathway dynamics, and resistance mechanisms over extended periods. The method supports mechanistic de-risking and translational continuity from discovery through preclinical stages, informing portfolio triage and risk-adjusted advancement decisions.
The method fits within the discovery continuum from target validation to lead optimization, where dynamic phenotypic readouts inform structure-activity relationships and selectivity profiling.