본원에서, 우리는 전체 인간 혈장 또는 혈청에 존재하는 고밀도 지단백질(HDL)에 의해 지질 공여자 입자로부터 특이적으로 제거된 형광 인지질의 양을 측정하기 위한 프로토콜을 설명합니다. 우리는 HDL 기능의 이 지표가 발생 심혈관 질환을 예측한다는 것을 보여주었습니다.
방법 논문
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본원에서, 우리는 전체 인간 혈장 또는 혈청에 존재하는 고밀도 지단백질(HDL)에 의해 지질 공여자 입자로부터 특이적으로 제거된 형광 인지질의 양을 측정하기 위한 프로토콜을 설명합니다. 우리는 HDL 기능의 이 지표가 발생 심혈관 질환을 예측한다는 것을 보여주었습니다.
고밀도 지단백(HDL)-콜레스테롤(HDL-C)의 혈장 수치는 현재 심혈관 질환(CVD) 위험의 임상 평가를 위한 핵심 지표입니다. 동맥벽의 세포 및 세포외 침착물에서 플라크 지질의 HDL 매개 제거는 CVD 위험과의 역관계를 설명할 수 있는 HDL의 여러 항죽상경화 기능 중 하나입니다. 시험관 내 세포 콜레스테롤의 HDL 매개 제거는 최근 HDL-C보다 CVD 위험을 훨씬 더 잘 예측하는 것으로 입증되었습니다.
HDL은 서로 다른 기능을 수행하는 이질적인 입자 집단으로 구성됩니다. 죽상동맥경화성 플라크 지질의 제거에 관여하는 HDL 입자는 입자에서 해리된 다음 플라크 지질을 제거하는 교환 가능한 아포지단백, 주로 아포지단백 A-I를 포함합니다. 초기 HDL은 HDL 유래 교환 가능한 아포지단백에 의해 ABCA1 생성 세포 원형질막 도메인에서 인지질과 콜레스테롤을 모두 가용화 및 제거하여 형성됩니다. 이 과정은 죽상동맥경화반의 예방과 퇴행 모두에 중요한 역할을 합니다.
여기서, 우리는 이전에 사건 CVD 위험을 예측할 수 있음을 보여준 무세포 HDL 특이적 인지질 유출(HDL-SPE) 분석을 위한 프로토콜을 설명합니다. 이 분석은 지질 공여자 입자에서 교환되지 않는 형광 인지질의 HDL 아포지단백 매개 제거를 구체적으로 측정합니다. 우리의 환자-대조군 임상 연구는 HDL-SPE 분석이 종종 방사성 콜레스테롤을 사용하는 힘들고 기술적으로 복잡한 분석인 "골드 스탠다드" 세포 기반 콜레스테롤 유출 용량 분석과 동일하거나 잠재적으로 더 나은 성능을 발휘한다는 것을 확인했습니다.
이 프로토콜의 목표는 기초 및 임상 연구자 모두가 간단하고 표준화된 무세포 고처리량 분석을 사용하여 지질 동원에서 HDL의 기능을 평가할 수 있도록 하는 것입니다. 이 분석은 기초 연구자가 HDL 매개 지질 유출의 기본 메커니즘에 대한 통찰력을 얻고 HDL 기능을 향상시키는 새로운 치료제를 스크리닝하는 데 사용할 수 있습니다. HDL-SPE는 CVD 위험 평가를 위한 임상 실험실 진단 분석으로도 사용할 수 있습니다.
고밀도 지단백질 특이적 인지질 유출(HDL-SPE) 분석은 HDL 기능을 측정하고 생물 의학 연구 및 임상 진단 실험실에서 (i) 죽상동맥경화성 병변에서 HDL 매개 지질 제거의 기본 메커니즘에 대한 추가 통찰력을 얻고, (ii) 임상 CVD 위험 평가를 개선하기 위한 새로운 플랫폼 역할을 하며, (iii) 심혈관 질환을 치료하기 위한 새로운 치료법을 개발합니다.
HDL-콜레스테롤(HDL-C)은 CVD 위험1의 중요한 결정 요인이지만 HDL-C 수치 상승(>80mg/dL)이 CVD 위험 증가와 관련이 있는 한 그 유용성이 손상됩니다 2,3,4,5. HDL-C 수치 상승은 동맥 플라크 지질을 제거하는 능력이 감소한 기능 장애 HDL의 축적을 나타낼 수 있습니다6.
세포 콜레스테롤 유출 능력(CEC) 분석은 HDL 기능을 측정하기 위해 개발된 최초의 시험관 내 분석이었습니다. 이 분석에서, 일반적으로 3H- 또는 형광 바디피콜레스테롤로 표지된 배양된 대식세포(마우스 또는 인간)를 apoB-고갈 혈장 또는 혈청과 함께 배양합니다. % 콜레스테롤 유출은 세포 및 배지 관련 형광/방사능의 양을 기준으로 계산됩니다 7,8,9. CEC 분석은 HDL-C7보다 CVD 발생을 더 잘 예측하는 것으로 나타났습니다. CEC 분석은 주로 세포 배양에 대한 요구 사항과 긴 기간(예: 일)으로 인해 일상적인 임상 진단 분석으로 전환할 수 없습니다. 또한, CEC 분석은 고유한 가변성(예: 다양한 유형의 세포, 라벨링 기술 및 HDL 조성을 변경하는 β-지단백질의 PEG 고갈)에 의해 제한됩니다10).
여러 연구 그룹은 HDL 기능에 대한 새로운 통찰력을 얻고 CVD 위험을 더 잘 평가하기 위한 임상 진단 분석으로 잠재적으로 변환하기 위한 도구로 사용하기 위해 무세포 HDL 콜레스테롤 유출 분석을 개발했습니다11,12. 이러한 유출 분석은 일반적으로 여러 단계를 포함하며 형광 콜레스테롤로 표지된 지질 공여자 입자를 사용하며, CEC 분석과 마찬가지로 혈장 HDL 콜레스테롤 유출을 측정하기 위해 β-지단백질을 고갈시키거나 또는 항-apoA-I 항체를 사용하여 apoA-I 함유 입자를 포획해야 합니다. 이러한 대체 분석이 CVD 위험과 다양한 정도로 관련이 있는 것으로 검증되었지만 현재까지 apoA-I 환율을 평가하는13개만이 CVD 위험 발생을 예측하는 것으로 나타났습니다14. 흥미롭게도, 혈장 HDL 온팎에서 apoA-I의 교환 동역학은 CEC15와 독립적으로 연관되어 있으며 급성 관상동맥 증후군 환자에서 현저하게 감소하는 것으로 나타났습니다16. 또한, 여러 HDL 교환성 아포지단백이 시험관 내에서 ABCA1-발현 세포로부터 콜레스테롤과 인지질을 모두 매개하는 것으로 나타났습니다 17.
우리는 HDL 기능을 평가하기 위한 대체 접근 방식을 개발했습니다18. 여기에 설명된 간단하고 신속하며 신뢰할 수 있는 분석에는 전체 인간(또는 동물) 혈장 또는 혈청 샘플(신선 또는 동결 해동)과 형광 지질 코팅 기증자 입자의 두 가지 구성 요소만 필요합니다. 이 분석은 전체 혈장/혈청에서 apoA-I 및 기타 HDL 관련 교환 가능한 아포지단백이 지질 코팅 공여자입자 18 에서 교환되지 않는 헤드 그룹 태그가 지정된 형광 포스파티딜에탄올아민(PE)을 제거하는 능력을 측정합니다(그림 1).
이 분석의 기증자 입자는 콜레스테롤, 인지질 포스파티딜콜린(PC) 및 형광 PE로 코팅된 규산칼슘 수화물 결정(CSH)으로 구성됩니다. HDL 입자에서 방출된 교환 가능한 HDL 관련 아포지단백질(대부분 apoA-I)은 기증자 입자에 결합한 다음 형광 PE를 포함한 기증자 입자 지질과 함께 해리됩니다. 이러한 방식으로, 전체 혈장/혈청에 존재하는 다른 지단백질이 아닌 HDL은 기증자 입자로부터 형광 PE를 특이적으로 획득합니다18,19. 전체 혈장/혈청을 형광 지질 코팅 규산칼슘 수화물(LC-CSH) 공여자 입자 및 식염수와 함께 37°C에서 1시간 동안 흔들어 배양합니다. LC-CSH는 물 밀도의 약 2배이기 때문에 기증자 입자는 저속 원심분리를 통해 혈장에서 쉽게 분리됩니다.
임상 연구에서 측정된 % PE 유출은 일반적으로 임상 샘플의 반응 혼합물의 상청액에서 HDL에 의해 획득된 PE 형광 값으로 참조 대조군 인간 혈장에서 HDL에 의해 얻은 값으로 나누어 정규화됩니다. 시약 준비의 변화를 보정하기 위해 기준 혈장에 대한 정규화가 수행됩니다. 연구 응용 분야의 경우 % PE 유출은 상청액 PE 형광을 총 형광(상청액 PE 형광 + LC-CSH 형광)으로 나눈 값을 계산하여 결정할 수 있습니다. 상청액 형광 측정 값을 스프레드시트 파일의 템플릿에 붙여넣어 %PE 유출량을 계산합니다(삼중 측정의 경우 보충 표 1, 중복 측정의 경우 보충 표 2). 스프레드시트에서 이러한 계산을 수행하기 위한 지침은 보충 파일(보충 파일 1, 보충 파일 2, 보충 파일 3, 보충 파일 4, 보충 파일 5, 보충 파일 6, 보충 파일 7 및 보충 파일 8)으로 제공되며 계산 예는 보충 표 3으로 제공됩니다.

그림 1: HDL-SPE 분석. HDL 특이적 인지질 유출은 96웰 플레이트에서 분석됩니다. 비교환성 리사미네로다민 표지 포스파티딜에탄올아민(LRh-PE; 적색 막층)을 포함하여 지질(LC-CSH)으로 코팅된 식염수, 규산칼슘 수화물 결정(회색) 및 최대 30개의 전체 혈장/혈청 샘플(노란색, 3회)을 96웰 플레이트에 로드합니다. 열혼합기에서 37°C에서 1시간 동안 혼합한 후, 플레이트를 잠시 원심분리하여 LC-CSH 공여체 입자를 펠릿화합니다. LRh-PE로 특이적으로 표지된 HDL을 포함하는 상청액의 분취량을 세제(Lh-Rh-PE를 가용화하기 위해)와 식염수가 들어 있는 검은색 플레이트로 옮깁니다. 그런 다음 형광계로 PE 형광을 측정합니다. 식염수(음성 대조군; NC), 배경 보정을 위해 및 풀링된 건강한 인간 혈장(양성 대조군; PC)는 플레이트 정규화를 위해 마지막 웰 세트에서 샘플 혈장/혈청 대신 로드됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
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채혈은 2013년에 개정된 1975년 헬싱키 선언(https://www.wma.net/what-we-do/medical-ethics/declaration-of-helsinki/)의 규칙에 따라 수행되며 정보에 입각한 동의에 관한 제도적 지침을 준수해야 합니다.
1. 형광 인지질 표지 공여자 지질 입자의 제조
2. 형광 인지질 표지 기증자 지질 입자(LC-CSH)와 혈장/혈청 샘플의 배양

그림 2: 교차 오염 없이 웰에 시약을 분배합니다. 혈장/혈청 및 LC-CSH를 웰의 반대쪽 벽에 분배합니다. LC-CSH를 처음 디스펜싱한 후 플레이트를 180° 회전하면 교차 오염이 최소화됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
3. 혈장/혈청 HDL에 대한 형광 인지질 유출 측정
4. LC-CSH 표준 곡선
참고: LC-CSH 표준 곡선은 웰당 LC-CSH의 분취량에 존재하는 PE 형광 신호의 양을 계산하는 데 사용됩니다. 일반적으로 50μL의 LC-CSH/웰이 사용됩니다. 이 값은 반응 혼합물에 존재하는 총 FLU(단계 3.2.1 참조)로 정규화된 샘플에서 HDL로의 %PE 유출을 계산하는 데 사용할 수 있습니다.
%PE 유출량 = ((상청액 샘플 형광 단위[FLU] - 상청액 식염수 FLU)/(총 LC-CSH FLU)) x 100.

그림 3: LC-CSH 표준 곡선용 플레이트. 연속적으로 희석된 LRh-PE 표지-LC-CSH는 그림과 같이 96웰 플레이트에 분배됩니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
| 최종 농축 | 10배 희석 | 100배 희석 | 1% 트리톤 X-100 | 합계 |
| LC-CSH | LC-CSH | LC-CSH | 세정제 | 음량 |
| (μL/웰) | (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 |
표 1: LC-CSH 표준 곡선에 대한 배양 플레이트의 웰에 추가된 시약의 부피.
| 가용화 | 생리 | 합계 | 추가 | 측정 |
| LC-CSH | 음량 | 음량 | LC-CSH | LC-CSH |
| (μL) | (μL) | (μL) | (μL/웰) | (μL/웰) |
| 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 |
표 2: LC-CSH 표준 곡선에 대한 측정 플레이트의 웰에 추가된 시약의 부피.
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분석 방법
위에서 언급한 바와 같이 HDL-SPE 샘플 분석은 아래에 설명된 대로 다양한 응용 분야에 맞게 수정할 수 있습니다. 연구 샘플로 연구를 수행하기 전에 필요한 기술을 익히기 위해 먼저 LC-CSH 표준 곡선 검증, 재현성 및 혈장 농도 분석을 수행합니다. 먼저 LC-CSH 표준 곡선 분석을 수행하여 LC-CSH 제제의 품질을 평가합니다. 다음으로 재현성 분석을 수행합니다. 마지막으로 선형성을 확인하기 위해 혈장 용량 분석을 수행해야 합니다. 재현성 분석에서 CV% ≤ 5가 확립되면 임상 또는 연구를 수행할 수 있습니다. LC-CSH 표준 곡선 분석을 마스터하는 것은 % 형광 PE 유출 분석(LC-CSH PE 형광으로 정규화된 샘플 PE 형광)을 수행하는 데 유용한 준비이기도 합니다. 임상 분석, 특히 시간이 지남에 따라 여러 분석이 필요한 많은 샘플 수를 포함하는 경우, 샘플 P...
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HDL-C는 심혈관 질환(CVD) 위험을 임상적으로 평가하는 데 사용되는 핵심 결정 요인이므로 지질 저하 또는 기타 잠재적인 예방 유형 치료의 필요성을 평가합니다1. 시험관 내 세포 콜레스테롤 유출에서 HDL의 기능은 HDL-C보다 심혈관 질환 발생을 훨씬 더 잘 예측하는 것으로 나타났습니다7. 불행하게도 이 세포 분석은 분석을 수행하는 데 많은 시간이 소요되고 세포 배양이 필요하기 때문에 일상적인 진단 테스트를 위한 고처리량 임상 실험실 분석으로 전환할 수 없습니다. 그러나 세포 기반 CEC 분석은 연구 실험실에서 수행되는 연구에 여전히 유용합니다. 이 분석은 J774 세포(%CV < 4)를 사용하면 더 신뢰할 수 있으며 방사성 콜레스테롤9 대신 형광 콜레스테롤을 사용할 때 더 사용자 친화적입니다. 그러나, 세포 배양 유지 ...
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특허: US20220178953A1; WO2020185598A1 (E.B.N., M.S., A.T.R.)
Masaki Sato는 Eiken Chemical Co., Ltd.에 근무하고 있습니다.
이 연구는 NIH(National Institutes of Health)의 교내 연구 프로그램의 [부분적으로] 지원을 받았습니다. NIH 저자의 기여는 미국 정부의 저작물로 간주됩니다. 이 논문에 제시된 연구 결과와 결론은 저자의 것이며 반드시 NIH 또는 미국 보건복지부의 견해를 반영하는 것은 아닙니다.
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