May 9th, 2020
ここで説明するキヌレニン経路で生成される4種類のトリプトファン代謝産物(キヌレニン、3−ヒドロキシキヌレニン、キサンチュレン酸、3−ヒドロキシアントラニル酸)を、液体クロマトグラフィーによって分析した培養液から採取した培地中の単一の四重極質量分析法を用いて説明する。
キヌレニンは、がんを含むいくつかの疾患における免疫応答調節に関連しています。複数のキヌレニンを同定するための信頼性と検証済みの方法は、より効果的な治療法の開発に役立ちます。私たちのプロトコルは、質量分析と組み合わせた液体クロマトグラフィーを使用して、がん細胞培養物から収集された培地中のキヌレニン経路によって生成されるさまざまなトリプトファン代謝物を特定します。
経験の浅いユーザーは、サンプル調製やデータ取得および解釈のステップで困難を感じる場合があります。当社のプロトコルと推奨事項に従うことで、間違いを回避し、信頼性の高いデータを取得できます。試薬の原液を調製するには、バイアル中の各試薬0.3ミリグラムを最高精度で秤量し、各試薬を適切な溶媒の300マイクロリットルに溶解して、各試薬の1リットルあたり1グラムの原液を得ます。
木炭処理培地を調製するには、円錐管に280ミリグラムの活性炭を秤量し、目的の細胞を培養するために調製した液体培地を5ミリリットル加えます。シーソーロッカーでメディウムと木炭を入れたチューブを室温で2時間、毎分50回の振動で振とうします。インキュベーションの終わりに、遠心分離によって木炭を沈殿させ、木炭を乱さずに上清を慎重に収集し、0.45マイクロメートルのシリンジフィルターを使用して培地をろ過します。
キャリブレーション溶液を調製するには、木炭処理した培地に0.75マイクロリットルの0.1グラム/リットルの3NT溶液をスパイクし、3-Hキヌレニン、3-HAAキヌレニン、およびキサンツレン酸を少なくとも6つの異なる濃度で追加して、サンプルあたり150マイクロリットルの最終容量まですべてのキャリブレーション範囲をカバーします。ボルテックス後、サンプルの除タンパクのために各チューブに1%ギ酸を添加したマイナス20°Cの冷メタノールを150マイクロリットル加え、チューブをしっかりとキャップして再びボルテックスします。マイナス20°Cで40分間インキュベートした後、サンプルを遠心分離し、自動ピペットを使用して各上清の270マイクロリットルを個々の平底ガラスバイアルに移します。
バイアルを蒸発器に入れ、水メタノール画分の適切なプログラムを使用して、揮発性成分を約30分間穏やかに蒸発させます。チューブが乾いたら、各サンプルを水中の0.1%ギ酸60マイクロリットルに再構成し、サンプルをボルテックスしてから、各溶液を遠心分離のために個々の1.5ミリリットルのチューブに移します。沈殿物を乱さずに、上清を円錐形のガラスインサートを備えたクロマトグラフィーバイアルに移し、バイアルをLC-MSオートサンプラーに入れます。
サンプルを分析する前に、移動相でLCシステムをパージして気泡を除去し、すべての溶媒チャネルをプライミングします。次に、ガードカラムと分析カラムを 100% アセトニトリルで約 30 分間フラッシュした後、カラム内で安定した圧力が観察されるまで 100% ソルベント A でシステムをフラッシュし、データ収集ソフトウェアで適切な LC パラメーターを設定し、LC システムでサンプルを実行するためのワークリストを作成します。検量線を作成するには、データ取得ソフトウェアで、キャリブレーション標準をワークリストに追加し、標準を3回で分析した後、3-ヒドロキシキヌレニン、キヌレニン、3-ヒドロキシアントラニル酸、3-ニトロチロシン、キサンツレン酸に対応するピーク面積をそれぞれ約4.4分、10分、16分、21分、30分で積分して測定します。
in vitro細胞培養から上清サンプルを採取するには、目的の細胞の標準細胞培養を48時間行った後、各ウェルから500マイクロリットルの上清を個々の1.5ミリリットルのチューブに移し、遠心分離により細胞破片を除去し、その後、培地の上清を新しいチューブに移してマイナス80°Cで保存し、分析まで細胞ペレットをマイナス20°Cに維持します。LC-MS 分析用のサンプルを調製するには、解凍した各培地サンプルの 149.25 マイクロリットルを新しい 1.5 マイクロリットルのチューブに移し、各チューブに 0.1 グラム/リットルの 3NT 溶液を 0.75 マイクロリットル加えます。示されているようにサンプルを調製した後、1%ギ酸を添加したマイナス20°Cメタノールを各チューブに150マイクロリットル加え、示されているようにLC-MS分析用のサンプルを調製します。
作業リストが完成したら、各分析種のピーク面積を測定し、各分析種専用の個別の線形キャリブレーション方程式を使用して、各実験サンプル内に存在する分析種の濃度を計算します。培地のサンプルに対応する細胞タンパク質含有量を評価するには、各細胞ペレットを100マイクロリットルのPBSに再懸濁し、サンプルをマイナス20°Cで1時間凍結してから氷上で解凍します。サンプルを3回凍結融解した後、遠心分離により細胞溶解物を回収し、ペレットを乱さずに上清を新しいチューブに移します。
サンプルを新鮮なPBSで10倍に希釈し、適切な量のウシ血清アルブミン標準溶液を96ウェルプレートの適切なウェルに二重に加えます。各細胞ライセートサンプル上清10〜15マイクロリットルを96ウェルプレートの適切なウェルにロードし、標準ウェルとサンプルウェルの両方をウェルあたり50マイクロリットルのPBSの最終容量まで充填します。次に、超純水で5倍に希釈したBradford試薬200マイクロリットルを各ウェルに加え、プレートを室温で少なくとも5分間インキュベートします。
インキュベーションの終了時に、プレートをマイクロプレートリーダーにロードし、595ナノメートルで吸光度を測定し、各サンプル中のタンパク質量を計算できるように検量線を作成し、各キヌレニンの濃度を総タンパク質含有量で割って、タンパク質1マイクログラムあたりの各サンプル中のキヌレニン量を正規化します。これは、1リットルあたり4.5グラムのD-グルコースと10%ウシ胎児血清を含む培地の分析中に得られたシングル四重極質量分析の結果です。サンプル内のキヌレニンの存在を示す小さなピークに注意してください。
LCシグナルのシフトやミスマッチが観察される可能性があるため、実際のサンプルデータで分析種の適切な保持時間を確認する前に、品質管理サンプルを実行します。共溶出するマトリックス成分は、ターゲット分析種に対して選択されたマスターチャージ比でイオンを生成できます。例えば、この分析では、マスターチャージ比206のイオンをモニターしたスキャン期間に、未知の化合物からのピークが現れました。
保持時間の非互換性により、シグナルは分析種に対応していませんでした。トリプトファン同位体はマスターチャージ比206と同じイオンを共有していたが、クロマトグラフィー分析により、トリプトファンシグナルはキサンツレン酸シグナルから十分に分離されていることが明らかになり、試験したがん細胞培地中に存在するトリプトファンのレベルはキサンツレン酸の定量に影響を与えなかったことが示された。2種類のがん細胞株の培地のこの分析は、評価されたヒト上皮性乳がん細胞が異なる量のトリプトファン代謝物を放出したのに対し、試験されたヒト卵巣がん細胞は有意に高いレベルのキヌレニンを産生したことを示しています。
サンプル調製時に内部標準を使用すると、信頼性の高いデータ取得に役立ちます。データをタンパク質含有量に正規化することで、個々のウェル内の細胞数のばらつきが補正されます。私たちのプロトコルは、追加の分析種を決定するためにさらに拡張することができますが、異なる実験条件下で培地に蓄積する可能性があります。
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このプロトコルは、がん細胞培養におけるキヌレニン経路の4つのトリプトファン代謝物を確定する方法を概説しています。液体クロマトグラフィーと質量分析を組み合わせることで、研究者にとって信頼性の高いアプローチを提供します。
Accurate quantification of kynurenine metabolites in cancer cell culture medium enables mechanistic de-risking of tryptophan pathway targets in immuno-oncology. This LC-SQ method provides predictive confidence for target validation by delivering reproducible, quantitative readouts of pathway activity. It supports early discovery decisions by linking metabolite profiles to cellular phenotypes in a scalable, cost-effective format.
The method fits within the discovery continuum from target hypothesis testing to lead optimization, providing metabolic phenotyping that informs target engagement and pathway modulation.