Name: 고감도 현미경을 이용한 세포 산화 환원 프로파일 링 (동영상) | JoVE Journal
Uploaded: 2017-05-14T13:00:00.000+00:00
Duration: 11 min 37 s
Description: 배우세요 고감도 현미경을 이용한 세포 산화 환원 프로파일 링 방법을 통해 생체 세포 내 ROS 수준과 미토콘드리아 형태 기능을 동시에 정량화하는 기법을 익히세요. 이 방법은 산화 스트레스와 미토콘드리아 건강의 관계를 밝히는 데 활용됩니다.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

playerTrialDesktop

이 연구는 앤트워프 대학교(TTBOF/29267, TTBOF/30112), 겐트 대학교 특별 연구 기금(프로젝트 BOF/11267/09), NB-Photonics(프로젝트 코드 01-MR0110) 및 네덜란드 과학 연구 기구(NWO; 아니오: CSBR09/013V). 이 원고의 일부는 Springer의 허락을 받아 다른 출판물1에서 발췌한 것입니다. 저자들은 광시야 현미경에 도움을 준 Geert Meesen에게 감사를 표합니다.

<ol><li>Sieprath, T., Corne, T. D. J., Willems, P. H. G. M., Koopman, W. J. H., De Vos, W. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Integrated+High-Content+Quantification+of+Intracellular+ROS+Levels+and+Mitochondrial+Morphofunction%5BTitle%5D)+AND+%22AAEC%22%5BJournal%5D)">Integrated High-Content Quantification of Intracellular ROS Levels and Mitochondrial Morphofunction.</a> AAEC. 219, 149-177 (2016).</li>
<li>Marchi, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mitochondria-ros+crosstalk+in+the+control+of+cell+death+and+aging%29%5BTitle%5D)+AND+%22J+Signal+Transduct%22%5BJournal%5D)">Mitochondria-ros crosstalk in the control of cell death and aging).</a> J Signal Transduct. 2012, article ID 329635 1-17 (2012).</li>
<li>Korshunov, S. S., Skulachev, V. P., Starkov, A. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High+protonic+potential+actuates+a+mechanism+of+production+of+reactive+oxygen+species+in+mitochondria%5BTitle%5D)+AND+%22FEBS+lett%22%5BJournal%5D)">High protonic potential actuates a mechanism of production of reactive oxygen species in mitochondria.</a> FEBS lett. 416 (1), 15-18 (1997).</li>
<li>Miwa, S., Brand, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mitochondrial+matrix+reactive+oxygen+species+production+is+very+sensitive+to+mild+uncoupling%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem+Soc+Trans%22%5BJournal%5D)">Mitochondrial matrix reactive oxygen species production is very sensitive to mild uncoupling.</a> Biochem Soc Trans. 31 (Pt 6), 1300-1301 (2003).</li>
<li>Verkaart, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Superoxide+production+is+inversely+related+to+complex+I+activity+in+inherited+complex+I+deficiency%5BTitle%5D)+AND+%22BBA-GEN+SUBJECTS%22%5BJournal%5D)">Superoxide production is inversely related to complex I activity in inherited complex I deficiency.</a> BBA-GEN SUBJECTS. 1772 (3), 373-381 (2007).</li>
<li>Murphy, M. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((How+mitochondria+produce+reactive+oxygen+species%5BTitle%5D)+AND+%22Biochem+J%22%5BJournal%5D)">How mitochondria produce reactive oxygen species.</a> Biochem J. 417 (pt 1), 1-13 (2009).</li>
<li>Lebiedzinska, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Oxidative+stress-dependent+p66Shc+phosphorylation+in+skin+fibroblasts+of+children+with+mitochondrial+disorders%5BTitle%5D)+AND+%22BBA-GEN+SUBJECTS%22%5BJournal%5D)">Oxidative stress-dependent p66Shc phosphorylation in skin fibroblasts of children with mitochondrial disorders.</a> BBA-GEN SUBJECTS. 1797 (6-7), 952-960 (2010).</li>
<li>Forkink, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mitochondrial+hyperpolarization+during+chronic+complex+I+inhibition+is+sustained+by+low+activity+of+complex+II%2C+III%2C+IV+and+V%5BTitle%5D)+AND+%22BBA-BIOENERGETICS%22%5BJournal%5D)">Mitochondrial hyperpolarization during chronic complex I inhibition is sustained by low activity of complex II, III, IV and V.</a> BBA-BIOENERGETICS. 1837 (8), 1247-1256 (2014).</li>
<li>Willems, P. H. G. M., Rossignol, R., Dieteren, C. E. J., Murphy, M. P., Koopman, W. J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Redox+Homeostasis+and+Mitochondrial+Dynamics%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Metab%22%5BJournal%5D)">Redox Homeostasis and Mitochondrial Dynamics.</a> Cell Metab. 22 (2), 207-218 (2015).</li>
<li>Koopman, W. J. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Human+NADH%3Aubiquinone+oxidoreductase+deficiency%3A+radical+changes+in+mitochondrial+morphology%3F%5BTitle%5D)+AND+%22Am+J+Physiol+Cell+Physiol%22%5BJournal%5D)">Human NADH:ubiquinone oxidoreductase deficiency: radical changes in mitochondrial morphology?</a> Am J Physiol Cell Physiol. 293 (1), C22-C29 (2007).</li>
<li>Archer, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mitochondrial+dynamics--mitochondrial+fission+and+fusion+in+human+diseases%5BTitle%5D)+AND+%22N+Engl+J+Med%22%5BJournal%5D)">Mitochondrial dynamics--mitochondrial fission and fusion in human diseases.</a> N Engl J Med. 369 (23), 2236-2251 (2013).</li>
<li>Rambold, A. S., Kostelecky, B., Elia, N., Lippincott-Schwartz, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Tubular+network+formation+protects+mitochondria+from+autophagosomal+degradation+during+nutrient+starvation%5BTitle%5D)+AND+%22Proc+Natl+Acad+Sci+U+S+A%22%5BJournal%5D)">Tubular network formation protects mitochondria from autophagosomal degradation during nutrient starvation.</a> Proc Natl Acad Sci U S A. 108 (25), 10190-10195 (2011).</li>
<li>Koopman, W. J. H., et al. <a target="_blank" href="https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/17066472">Simultaneous quantification of oxidative stress and cell spreading using 5-(and-6)-chloromethyl-2 &#34;,7 -&#34;dichlorofluorescein.</a> Cytometry A. 69A (12), 1184-1192 (2006).</li>
<li>Iannetti, E. F., Smeitink, J. A. M., Beyrath, J., Willems, P. H. G. M., Koopman, W. J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Multiplexed+high-content+analysis+of+mitochondrial+morphofunction+using+live-cell+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat+Protoc%22%5BJournal%5D)">Multiplexed high-content analysis of mitochondrial morphofunction using live-cell microscopy.</a> Nat Protoc. 11 (9), 1693-1710 (2016).</li>
<li>Sieprath, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Sustained+accumulation+of+prelamin+A+and+depletion+of+lamin+A%2FC+both+cause+oxidative+stress+and+mitochondrial+dysfunction+but+induce+different+cell+fates%5BTitle%5D)+AND+%22Nucleus%22%5BJournal%5D)">Sustained accumulation of prelamin A and depletion of lamin A/C both cause oxidative stress and mitochondrial dysfunction but induce different cell fates.</a> Nucleus. 6 (3), 236-246 (2015).</li>
<li>Zuiderveld, K. Contrast limited adaptive histogram equalization. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aZuiderveld%2C+K+%22Graphics+gems+IV%22">Graphics gems IV</a>. , Academic Press Professional, Inc. 474-485 (1994).</li>
<li>Chang, W., Cheng, J., Allaire, J. J., Xie, Y., McPherson, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aChang%2C+W+%22shiny%3A+Web+Application+Framework+for+R.+R+package+version+0.14.2%22">shiny: Web Application Framework for R. R package version 0.14.2</a>. , 
 <a target="_blank" href="https://CRAN.R-project.org/package=shiny ">https://CRAN.R-project.org/package=shiny </a> (2017).</li>
<li>Konietschke, F., Placzek, M., Schaarschmidt, F., Hothorn, L. A. <a target="_blank" href="https://www.jstatsoft.org/article/view/v064i09">nparcomp: An R Software Package for Nonparametric Multiple Comparisons and Simultaneous Confidence Intervals.</a> J Stat Softw. 64 (9), 1-17 (2015).</li>
<li>Estaquier, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Effects+of+antiretroviral+drugs+on+human+immunodeficiency+virus+type+1-induced+CD4%28%2B%29+T-cell+death%5BTitle%5D)+AND+%22J+Virol%22%5BJournal%5D)">Effects of antiretroviral drugs on human immunodeficiency virus type 1-induced CD4(+) T-cell death.</a> J Virol. 76 (12), 5966-5973 (2002).</li>
<li>Matarrese, P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Mitochondrial+membrane+hyperpolarization+hijacks+activated+T+lymphocytes+toward+the+apoptotic-prone+phenotype%3A+homeostatic+mechanisms+of+HIV+protease+inhibitors%5BTitle%5D)+AND+%22J+Immunol%22%5BJournal%5D)">Mitochondrial membrane hyperpolarization hijacks activated T lymphocytes toward the apoptotic-prone phenotype: homeostatic mechanisms of HIV protease inhibitors.</a> J Immunol. 170 (12), 6006-6015 (2003).</li>
<li>Roumier, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HIV-1+protease+inhibitors+and+cytomegalovirus+vMIA+induce+mitochondrial+fragmentation+without+triggering+apoptosis%5BTitle%5D)+AND+%22Cell+Death+Differ%22%5BJournal%5D)">HIV-1 protease inhibitors and cytomegalovirus vMIA induce mitochondrial fragmentation without triggering apoptosis.</a> Cell Death Differ. 13 (2), 348-351 (2006).</li>
<li>Chandra, S., Mondal, D., Agrawal, K. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((HIV-1+protease+inhibitor+induced+oxidative+stress+suppresses+glucose+stimulated+insulin+release%3A+protection+with+thymoquinone%5BTitle%5D)+AND+%22Exp+Biol+Med+%28Maywood%29%22%5BJournal%5D)">HIV-1 protease inhibitor induced oxidative stress suppresses glucose stimulated insulin release: protection with thymoquinone.</a> Exp Biol Med (Maywood). 234 (4), 442-453 (2009).</li>
<li>Touzet, O., Philips, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Resveratrol+protects+against+protease+inhibitor-induced+reactive+oxygen+species+production%2C+reticulum+stress+and+lipid+raft+perturbation%5BTitle%5D)+AND+%22AIDS%22%5BJournal%5D)">Resveratrol protects against protease inhibitor-induced reactive oxygen species production, reticulum stress and lipid raft perturbation.</a> AIDS. 24 (10), 1437-1447 (2010).</li>
<li>Bociąga-Jasik, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Metabolic+effects+of+the+HIV+protease+inhibitor--saquinavir+in+differentiating+human+preadipocytes%5BTitle%5D)+AND+%22Pharmacol+Rep%22%5BJournal%5D)">Metabolic effects of the HIV protease inhibitor--saquinavir in differentiating human preadipocytes.</a> Pharmacol Rep. 65 (4), 937-950 (2013).</li>
<li>Xiang, T., Du, L., Pham, P., Zhu, B., Jiang, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Nelfinavir%2C+an+HIV+protease+inhibitor%2C+induces+apoptosis+and+cell+cycle+arrest+in+human+cervical+cancer+cells+via+the+ROS-dependent+mitochondrial+pathway%5BTitle%5D)+AND+%22Cancer+Lett%22%5BJournal%5D)">Nelfinavir, an HIV protease inhibitor, induces apoptosis and cell cycle arrest in human cervical cancer cells via the ROS-dependent mitochondrial pathway.</a> Cancer Lett. 364 (1), 79-88 (2015).</li>
<li>Blanchet, L., Smeitink, J. A. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Quantifying+small+molecule+phenotypic+effects+using+mitochondrial+morpho-functional+fingerprinting+and+machine+learning%5BTitle%5D)+AND+%22Sci.+Rep%22%5BJournal%5D)">Quantifying small molecule phenotypic effects using mitochondrial morpho-functional fingerprinting and machine learning.</a> Sci. Rep. 5, 8035(2015).</li>
<li>Invitrogen. Reactive Oxygen Species (ROS) Detection Reagents. , 
 <a target="_blank" href="https://tools.lifetechnologies.com/content/sfs/manuals/mp36103.pdf ">https://tools.lifetechnologies.com/content/sfs/manuals/mp36103.pdf </a> (2006).</li>
<li>Koh, C. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Preparation+of+cells+for+microscopy+using+cytospin%5BTitle%5D)+AND+%22Methods+Enzymol%22%5BJournal%5D)">Preparation of cells for microscopy using cytospin.</a> Methods Enzymol. 533, 235-240 (2013).</li>
<li>Mihara, K., Nakayama, T., Saitoh, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Convenient+Technique+to+Fix+Suspension+Cells+on+a+Coverslip+for+Microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Curr+Protoc+Cell+Biol%22%5BJournal%5D)">A Convenient Technique to Fix Suspension Cells on a Coverslip for Microscopy.</a> Curr Protoc Cell Biol. 68, 4.30.1-4.30.10 (2015).</li>
<li>Deutsch, M., Deutsch, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+novel+miniature+cell+retainer+for+correlative+high-content+analysis+of+individual+untethered+non-adherent+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Lab+Chip%22%5BJournal%5D)">A novel miniature cell retainer for correlative high-content analysis of individual untethered non-adherent cells.</a> Lab Chip. 6 (8), 995-996 (2006).</li>
<li>Price, H. P., MacLean, L., Marrison, J., O'Toole, P. J., Smith, D. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Validation+of+a+new+method+for+immobilising+kinetoplastid+parasites+for+live+cell+imaging%5BTitle%5D)+AND+%22Mol+Biochem+Parasitol%22%5BJournal%5D)">Validation of a new method for immobilising kinetoplastid parasites for live cell imaging.</a> Mol Biochem Parasitol. 169 (1), 66-69 (2010).</li>
<li>Sabati, T., Galmidi, B. S., Korngreen, A., Zurgil, N., Deutsch, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Real-time+monitoring+of+changes+in+plasma+membrane+potential+via+imaging+of+fluorescence+resonance+energy+transfer+at+individual+cell+resolution+in+suspension%5BTitle%5D)+AND+%22JBO%22%5BJournal%5D)">Real-time monitoring of changes in plasma membrane potential via imaging of fluorescence resonance energy transfer at individual cell resolution in suspension.</a> JBO. 18 (12), (2013).</li>
<li>Fercher, A., O'Riordan, T. C., Zhdanov, A. V., Dmitriev, R. I., Papkovsky, D. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Imaging+of+cellular+oxygen+and+analysis+of+metabolic+responses+of+mammalian+cells%5BTitle%5D)+AND+%22Meth+Mol+Biol%22%5BJournal%5D)">Imaging of cellular oxygen and analysis of metabolic responses of mammalian cells.</a> Meth Mol Biol. 591 (Chapter 16), 257-273 (2010).</li>
<li>Graf, R., Rietdorf, J., Zimmermann, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Live+cell+spinning+disk+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Adv.+Biochem.+Eng.+Biotechnol%22%5BJournal%5D)">Live cell spinning disk microscopy.</a> Adv. Biochem. Eng. Biotechnol. 95 (Chapter 3), 57-75 (2005).</li>
<li>Gao, L., Shao, L., Chen, B. C., Betzig, E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((3D+live+fluorescence+imaging+of+cellular+dynamics+using+Bessel+beam+plane+illumination+microscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Nat.+Protoc%22%5BJournal%5D)">3D live fluorescence imaging of cellular dynamics using Bessel beam plane illumination microscopy.</a> Nat. Protoc. 9 (5), 1083-1101 (2014).</li>
<li>Meijer, M., Hendriks, H. S., Heusinkveld, H. J., Langeveld, W. T., Westerink, R. H. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparison+of+plate+reader-based+methods+with+fluorescence+microscopy+for+measurements+of+intracellular+calcium+levels+for+the+assessment+of+in+vitro+neurotoxicity%5BTitle%5D)+AND+%22Neurotoxicology%22%5BJournal%5D)">Comparison of plate reader-based methods with fluorescence microscopy for measurements of intracellular calcium levels for the assessment of in vitro neurotoxicity.</a> Neurotoxicology. 45, 31-37 (2014).</li>
<li>Bushway, P. J., Mercola, M., Price, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+comparative+analysis+of+standard+microtiter+plate+reading+versus+imaging+in+cellular+assays%5BTitle%5D)+AND+%22Assay+and+drug+development+technologies%22%5BJournal%5D)">A comparative analysis of standard microtiter plate reading versus imaging in cellular assays.</a> Assay and drug development technologies. 6 (4), 557-567 (2008).</li>
<li>Black, C. B., Duensing, T. D., Trinkle, L. S., Dunlay, R. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Cell-Based+Screening+Using+High-Throughput+Flow+Cytometry%5BTitle%5D)+AND+%22Assay+Drug+Dev+Technol%22%5BJournal%5D)">Cell-Based Screening Using High-Throughput Flow Cytometry.</a> Assay Drug Dev Technol. 9 (1), 13-20 (2011).</li>
</ol>

저자는 경쟁하는 금전적 이해 관계 나 다른 이해 상충이 없다고 말합니다. 또한 저자는 모든 저자가 모든 이해 상충을 공개하도록 요청 받았습니다.

이 논문은 NHDF에서 세포 내 ROS 수준과 미토콘드리아 morphofunction의 동시 정량화를위한 ​​고 함량 현미경 검사법을 설명합니다. 그 성능은 SQV가 처리 된 NHDF에 대한 사례 연구를 통해 입증되었습니다. 그 결과는 별도의 실험 19 , 20 , 21 , 22 , 23 , 24 , 25 에도 불구하고 1 형 HIV 프로테아제 억제제로 치료 한 후에 증가 된 ROS 수치 또는 미토콘드리아 기능 장애가 관찰 된 문헌의 초기 증거를 뒷받침한다. 중요한 차이점은 묘사 된 분석법이 형태 학적 데이터와 함께...

<html> 세포 내 ROS의 농도는 ROS 생성 시스템과 ROS를 제거하는 시스템 사이의 동적 상호 작용을 통해 세 심하게 조절됩니다. 이 둘의 불균형은 산화 스트레스 상태를 일으킨다. ROS의 주요 원인 중 하나는 미토콘드리아이다. 세포 호흡에서의 역할을 감안할 때, 그들은 세포 내 superoxide (O 2 • - ) 분자의 대부분을 담당합니다 2 . 이것은 주로 강한 마이너스 내부 미토콘드리아 막 잠재력 (Δψ m ), 즉 미토콘드리아 과분극 조건 하에서 전자 전달 사슬의 복합체 1에서 O 2 로의 전자 누출에 기인한다. 반면에 mitochondrial depolarization은 ROS 생성 증가와 상호 작용하여 여러 형태의 작용 3 , 4 , 5 ,&gt; 6 , 7 , 8 . 또한 핵분열 - 핵융합 기계 단백질의 산화 환원 변형을 통해 ROS는 미토콘드리아 형태를 공동 조절한다. 예를 들어, 단편화는 ROS 생성 및 세포 사멸 증가와 관련이있다 10 , 11 , 섬유 성 미토콘드리아는 영양 기아와 보호 mitophagy 12 . 세포 ROS와 미토콘드리아 morphofunction 사이의 복잡한 관계를 감안할 때, 둘 다 살아있는 세포에서 동시에 정량화되어야합니다. 정확하게 이것을 수행하기 위해, 형광 프로브 CM-H 2 DCFDA (ROS) 및 TMRM (미토콘드리아 Δψm 및 형태학)으로 염색 된 부착 세포 배양 물의 자동화 된 와이드 필드 현미경 및 이미지 분석에 기초하여 고 - 컨텐츠 이미징 분석법을 개발 하였다. 고 - 컨텐츠 이미징은 sp다중 보완 마커 및 자동화 된 이미지 분석을 사용하여 세포 phenotypes에 대해 atiotemporally 풍부한 ( 즉 , 많은 설명 기능) 정보. 자동화 된 현미경 검사와 결합하면 많은 샘플을 병렬로 ( 즉 높은 처리량) 스크리닝 할 수 있으므로 분석의 통계 능력이 향상됩니다. 사실, 프로토콜의 주요 자산은 같은 세포에서 여러 매개 변수의 동시 부량을 허용하고, 이것은 많은 세포 및 조건에서 가능하다는 것입니다. 프로토콜은 8 부분으로 나누어 져 있습니다 (아래의 프로토콜에 자세히 설명되어 있습니다) : 1) 96- 웰 플레이트에서 세포를 시드; 2) 원액, 작업 용액 및 영상 버퍼의 준비; 3) 현미경 셋업; 4) CM-H 2 DCFDA 및 TMRM으로 세포를 로딩하는 단계; 5) 기본 ROS 수준과 미토콘드리아 morphofunction을 측정하는 최초의 라이브 영상 라운드; 6) tert- 부틸의 첨가 후 둥근 두번째 이미지 생성유도 된 ROS 수준을 측정하기위한 과산화수소 (TBHP); 7) 자동화 된 이미지 분석; 8) 데이터 분석, 품질 관리 및 시각화. 이 분석법은 원래 정상적인 사람 피부 섬유 아세포 (NHDF)를 위해 개발되었습니다. 이러한 세포는 크고 평평하기 때문에 2D 와이드 이미지 13 , 14 에서 미토콘드리아 형태학을 평가하는 데 적합합니다. 그러나 사소한 수정으로이 방법은 다른 접착 세포 유형에도 적용 할 수 있습니다. 또한, CM-H 2 DCFDA와 TMRM의 조합 옆에 워크 플로우는 다른 분자 특이성 1 , 15 의 다양한 형광 염료 쌍을 준수합니다.

<table><tbody><tr><td><강>시약</강></td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>테트라메틸로다민, 메틸 에스테르, 과염소산염(TMRM)</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>T668</td><td></td></tr><tr><td>CM-H2DCFDA(일반 산화 스트레스 지표)</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>C6827</td><td></td></tr><tr><td>Dimethyl sulfoxide</td><td>Sigma)Aldrich</td><td>D8418</td><td></td></tr><tr><td>MatriPlate 96-Well 유리 바닥 MicroWell 플레이트 630 &micro; L-Black 0.17mm 저유리 뚜껑</td><td>Brooks 생명 과학 시스템</td><td>MGB096-1-2-LG-L</td><td></td></tr><tr><td>HBSS w/o 페놀 레드 500mL</td><td>Lonza</td><td>BE10-527F</td><td></td></tr><tr><td>DMEM 고포도당(L-글루타민</td><td>포함) Lonza</td><td>BE12-604F</td><td></td></tr><tr><td>인산염 부화 식염수(PBS) w/o Ca 및 Mg</td><td>Lonza</td><td>BE17-516F</td><td></td></tr><tr><td>HEPES 1M 500mL</td><td>Lonza</td><td>17-737F</td><td></td></tr><tr><td>Trypsin-Versene (EDTA) 용액</td><td>Lonza</td><td>BE17-161E</td><td></td></tr><tr><td>Cy3 AffiniPure F(ab')2 Fragment Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L)</td><td>Jackson</td><td>711-166-152</td><td>Flat-field image 획득에 사용되는 항체</td></tr><tr><td>Alexa Fluor 488 AffiniPure F(ab')2 Fragment Donkey Anti-Rabbit IgG (H+L)</td><td>Jackson</td><td>711-546-152</td><td>flat-field image 획득에 사용되는 항체</td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>카탈로그 번호<</td><td>strong>Comments</td></tr><tr><td>Equipment</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>Nikon Ti eclipse widefield microscope</td><td>Nikon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Perfect Focus System (PFS)</td><td>Nikon</td><td></td><td>하드웨어 기반 자동 초점 시스템</td></tr><tr><td>CFI Plan Apo Lambda 20X Objective</td><td>Nikon</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Name</td><td>Company</td><td>카탈로그 번호</td><td>Comments</td></tr><tr><td>Software</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>NIS Elelements Advanced Research 4.5 with JOBS</td><td>module Nikon</td><td></td><td>이 소프트웨어는 현미경을 조종하고 자동 이미지 획득 prototocol</td></tr><tr><td>ImageJ (FIJI) 버전 2.0.0-rc-43 / 1.50g</td><td></td><td></td><td></td></tr><tr><td>RStudio 버전 1.0.44</td><td>Rstudio</td><td></td><td></td></tr><tr><td>R 버전 3.3.2</td><td></td><td></td><td></td></tr>를 프로그래밍 / 수행하는 데 사용됩니다.</tbody></table>

고감도 현미경을 이용한 세포 산화 환원 프로파일 링

Cellular Redox Profiling Using High-content Microscopy

활성 산소 종 (ROS)은 유전자 발현, 이동, 분화 및 증식을 포함한 필수 세포 과정을 조절합니다. 그러나 과도한 ROS 수준은 DNA, 지질 및 단백질에 대한 비가 역적 산화 손상을 수반하는 산화 스트레스 상태를 유도합니다. 따라서, ROS의 정량화는 세포 건강 상태에 대한 직접적인 프록시를 제공한다. 미토콘드리아가 ROS의 중요한 세포 원 및 표적이기 때문에 같은 세포에서 미토콘드리아 기능과 ROS 생산의 공동 분석은 병리 생리 학적 조건에서 상호 연결을 더 잘 이해하는 데 중요합니다. 따라서, 세포 내 ROS 수준, 미토콘드리아 막 잠재력 (ΔΨ m ) 및 미토콘드리아 형태학의 동시 정량화를위한 ​​고 함량 현미경 기반 전략이 개발되었습니다. 그것은 다중 웰 플레이트에서 성장한 살아있는 부착 세포의 자동화 된 광역 형광 현미경 및 이미지 분석에 기반을두고 있습니다.세포 - 투과성 형광 리포터 분자 CM-H2 DCFDA (ROS) 및 TMRM (ΔΨm 및 미토콘드리아 형태학)을 사용하여 d를 측정 하였다. 형광 측정 또는 유동 세포 계측법과는 달리,이 전략은 실험 자극 전후 모두 높은 시공간 해상도를 갖는 개별 세포 수준에서 세포 매개 변수를 정량화 할 수 있습니다. 중요하게도,이 방법의 이미지 기반 성질은 신호 강도 이외에 형태 론적 파라미터를 추출 할 수있게한다. 결합 된 기능 세트는 하위 집단, 세포 유형 및 / 또는 치료법 간의 차이를 탐지하기위한 탐색 및 통계 다변량 데이터 분석에 사용됩니다. 여기에, 화학 섭동 후 세포 상태 사이의 모호하지 않은 차별을위한 잠재력을 증명하는 실험 예와 함께 분석에 대한 자세한 설명이 제공됩니다.

분석은 여러 대조 실험을 사용하여 벤치마킹되었으며, 그 결과는 Sieprath et al. 1 . 간단히 말하면, CM-H 2 DCFDA 및 TMRM의 세포 내 ROS 및 Δψ m의 외적으로 유도 된 변화에 대한 형광 응답을 각각 동적 범위를 결정하기 위해 정량화 하였다. CM-H 2 DCFDA의 경우, NHDF는 10 μM에서 160 μM 범위의 TBHP 농도로 처리했을 때 형광 신호의 선형 증가를 보였다. 마찬가지로, TMRM의 경우 NHDF 세포는 1에서 10 μg / μL 범위 내에서 증가하는 oligomycin 농도 (ΔΨ m 과민성을 유도 함)로 처리했을 때 미토콘드리아 형광의 선형 증가를 나타냈다. 반대로 ΔΨ m 탈분극을 유도하는 항생제 인 발리 노마 이신 (valinomycin)...

이 논문은 세포 내 ROS 수준과 미토콘드리아 막 전위와 형태학을 동시에 정량화하기위한 고 - 내용 현미경 검사 워크 플로우를 제시한다. 세포 투과성 형광 리포터 분자 5- (and- 6) - 클로로 메틸 -2 &#39;, 7&#39;- 디클로로 디 히드로 플루 오렌 시스 디 아세테이트, 아세틸 에스테르 (CM-H 2 DCFDA) 및 테트라 메틸 로다 민 메틸 에스테르 (TMRM)

Reactive oxygen species (ROS) regulate essential cellular processes including gene expression, migration, differentiation and proliferation. However, ...

이 고함량 현미경 기반 방법의 전반적인 목표는 미토콘드리아의 형태 및 기능과 세포 내 활성 산소종 수준을 동시에 정량화하여, 서로 다른 실험적 섭동에 노출된 세포주에 대한 강력한 산화환원 핑거프린트를 구축하는 것입니다. 이 방법은 병원성 조건이나 화합물 처리가 산화 스트레스를 유발하는지, 그리고 미토콘드리아의 형태와 기능이 어느 정도 영향을 받는지와 같은 산화환원 생물학의 핵심 질문에 답하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 모든 파라미터를 동일한 세포 내에서 동시에 측정할 수 있다는 점입니다.절차를 시작하려면, 얇고 연속적인 폴리스티렌 또는 유리 바닥을 가진 블랙 96-웰 플레이트의 내부 웰 60개에 인간 진피 섬유아세포를 8,000~10,000개씩 분주합니다. 서로 다른 조건, 처리군 또는 세포주를 사용하는 경우, 플레이트 효과를 최소화하기 위해 분주 위치를 플레이트 전체에 균일하게 배치하십시오. 그런 다음, 초점 조절용으로 사용할 B01 웰에 8,000~10,000개의 세포를 추가로 분주합니다.그 후, 웰과 주변 환경 사이의 구배를 최소화하기 위해 비어 있는 바깥쪽 웰을 배지로 채웁니다. 세포가 뭉쳐서 자라는 것을 방지하기 위해 플레이트를 세 번 가볍게 두드린 다음 다시 인큐베이터에 넣습니다. 세포를 24시간 동안 또는 70% 합류도(confluency)에 도달할 때까지 배양합니다.그 후, 실험의 처리 정보를 setup이라는 스프레드시트에 저장합니다. 현미경을 설정하려면, 먼저 소프트웨어를 사용하여 XY 스테이지를 보정합니다. 다음으로, 획득 소프트웨어를 사용하여 멀티 웰 플레이트용 이미징 프로토콜을 생성합니다.이 프로토콜을 통해 96-웰 플레이트의 설정된 위치와 선택된 웰을 자동으로 획득할 수 있습니다. 이제 소프트웨어에서 제공하는 사용 가능한 플레이트 목록에서 적절한 유형의 멀티 웰 플레이트를 선택하십시오. 또는 플레이트 및 웰 치수를 사용하여 멀티 웰 플레이트 형식을 정의하십시오.그다음, 4개의 외곽 모서리 웰 중 두 곳의 모서리를 지정하여 웰 플레이트를 정렬합니다. 이어서 획득이 필요한 웰을 선택하고, 순차적 파장 획득으로 구성된 획득 프로토콜을 정의합니다. GFP 채널이 먼저 설정되었는지 확인하십시오.그 다음, 정의된 획득 프로토콜을 사용하여 선택한 각 웰의 중심 주변에 서로 겹치지 않게 정기적인 간격으로 배치된 4개의 이미지를 획득하도록 웰 플레이트 루프를 정의합니다. 이 단계

cellular-redox-profiling-using-high-content-microscopy

Research

연구

JoVE Journal

Biology

생물학

세포가 스트레스 조건을 만났을때 반응 산소 종 수준이 상승하고 있습니다. 여기 3'-3 'diaminobenzidine의 염색법의 예제뿐만 아니라 산화 환원 프로테옴을 프로파일하기 위해 cysTMT 라벨 및 질량 분광법을...

동위 원소 태그 질량 분광법을 사용하여 Thiol 산화 환원 프로테옴 프로 파일링

출처: Katsalifis, A., et al. 비율계량 지표를 사용하여 일차 뉴런에서 미토콘드리아 글루타티온 산화환원 상태의 실시간 이미징. J. Vis. 경험. (2021년)이 비디오는 비율계량 형광 지시약을 사용하여 1차 뉴런에서 미토콘드리아 산화환원 상태의 이미징을 보여줍니다. 형광 현미경으로 두 가지 여기 파장을 적용하여 형광 강도 비율을 측정하여 미토콘드리아 산화를 평가합니다. 이 프로토콜에는 칼슘 유입 및 활성 산소종(ROS) 생성을 유도하기 위한 N-메틸-D-아스파르테이트(NMDA) 자극과 NMDA 유도 미토콘드리아 산화를 정량화하기 위한 산화제 및 환원제를 사용한 보정이 포함됩니다.

비율계량 지표를 사용하여 1차 뉴런의 미토콘드리아 산화환원 상태 이미징

이 원고 xenobiotic 유발 산화 스트레스의 시험에 대 한 유전자 인코딩된 fluorogenic 기자 라이브 셀 이미징 응용 프로그램에서 사용을 설명합니다. 이 실험 방법은 많은 독성 산화 스트레스의 검색에 사용 되는 기존 방법의 단점을 피하는 동안 탁월한 spatiotemporal 해상도, 감도 및 특이성을 제공 합니다.

유전자로 인코딩된 Fluorogenic 센서를 사용 하 여 독성 산화 스트레스의 평가에 접근을 이미징

여기서, 우리는 2',7'-디클로로디하이드로플루오레세인 디아세테이트(DCFH-DA)를 사용하여 총 세포 반응성 산소 종(ROS)을 검출하는 프로토콜을 제시한다. 이 방법은 형광 현미경으로 부착 된 세포에서 세포 ROS 국소화를 시각화하고 형광 판 판독기와 ROS 강도를 정량화 할 수 있습니다. 이 프로토콜은 간단하고 효율적이며 비용 효율적입니다.

2',7'-디클로로디하이드로플루오레세신 디아세테이트 염색에 의한 부착세포에서 총 반응성 산소종 검출

이 프로토콜은 셀 내의 세포 전체 구획 별 레독스 상태의 평가를 설명합니다. 레독스에 민감한 형광 프로브는 그대로 있는 세포에서 편리한 비율 측정 분석을 허용합니다.

세포간 구획-특이적 레독스-에민감한 녹색 형광 단백질을 이용한 세포 산화 평가

우리는 살아있는 세포에 있는 개별 적인 macropinosomes에 있는 pH, 산화 사건 및 단백질 소화를 측정하기 위한 프로토콜을 기술합니다. 이중 불소 경 미세 검사법과 인구 기반 기술에 비해 제공하는 이점에 중점을 둡니까.

이중 불소공포증 비율 현미경 검사를 사용하여 매크로피노좀의 pH, 레독스 화학 및 분해 능력 측정

이 문서는 공초점 살아있는 현미경 검사를 사용하여 1 차해 및 피질 뉴런에 있는 급성 동요에 기초 redox 상태 및 redox 반응에 있는 다름을 결정하는 프로토콜을 기술합니다. 프로토콜은 최소한의 수정으로 다른 세포 유형 및 현미경에 적용 될 수 있습니다.

비율 표시기를 사용하여 1 차 신경에 있는 미토콘드리아 글루타티온 Redox 상태의 살아있는 화상 진찰

이 프로토콜은 내인성 대사 조효소, 환원된 니코틴아미드 아데닌(인산염) 디뉴클레오타이드(NAD(P)H) 및 산화된 플라빈 아데닌 디뉴클레오타이드(FAD)의 형광 이미징 및 분석을 기술한다. NAD(P)H 및 FAD의 자가형광 이미징은 세포 대사를 평가하기 위한 라벨이 없는 비파괴적인 방법을 제공한다.

세포 대사를 평가하기 위한 자가형광 이미징

여기에서는 뮐러 아교 세포 (MGC)에서 2',7'-dichlorofluorescein diacetate probe (DCFH-DA)를 사용하여 세포 반응성 산소 종 (ROS)을 검출하기위한 체계화되고 접근 가능하며 재현 가능한 프로토콜을 제안합니다. 이 방법은 유세포 분석기로 총 세포 ROS 수준을 정량화합니다. 이 프로토콜은 사용하기 매우 쉽고 적합하며 재현 가능합니다.

뮐러 신경교 세포에서 2',7'-디클로로플루오레세인 디아세테이트 프로브 및 유세포 분석기를 사용한 반응성 산소 종의 정량화

이 프로토콜은 고처리량 스크리닝 접근 방식을 사용하여 형광 염료 프로브로 디하이드로에티듐(DHE)을 사용하여 세포 내 활성 산소종(ROS)을 정량화하는 새로운 방법을 설명합니다. 이 프로토콜은 세 가지 서로 다른 간세포 암종 세포주에서 세포 내 활성 산소종(ROS)의 정량적 평가 방법을 설명합니다.

Dihydroethidium(DHE) 형광 염료를 사용한 활성 산소종(ROS) 생성의 고처리량 스크리닝 평가

label-free 광학 이미징 방식을 결합한 멀티모달 플랫폼을 활용하여 세포 역학 및 신진대사를 시각화하고 정량화하기 위한 프로토콜을 개발했습니다. 다광자 형광, 2차 고조파 생성 및 유도 라만 산란 현미경을 통한 이미징을 통해 세포 및 분자 환경에 대한 전체적인 개요를 생성할 수 있습니다.

세포 대사 연구를 위한 멀티모달 광학 이미징 플랫폼

배우세요 고감도 현미경을 이용한 세포 산화 환원 프로파일 링 방법을 통해 생체 세포 내 ROS 수준과 미토콘드리아 형태 기능을 동시에 정량화하는 기법을 익히세요. 이 방법은 산화 스트레스와 미토콘드리아 건강의 관계를 밝히는 데 활용됩니다.

고감도 현미경을 이용한 세포 산화 환원 프로파일 링

더 많은 동영상 탐색