July 26th, 2017
Toll-like receptor (TLR) 신호 전달은 많은 인간 염증성 질환의 병태 생리학에서 중요한 역할을하며, 생체 활성 나노 입자에 의한 TLR 반응을 조절하는 것은 많은 염증성 질환에서 유익한 것으로 기대된다. THP-1 세포 기반 리포터 세포는 TLR 신호 전달의 새로운 억제제를 확인하기위한 다양하고 강력한 스크리닝 플랫폼을 제공합니다.
이 스크리닝 절차의 전반적인 목표는 톨 유사 수용체 신호 전달을 억제할 수 있는 새로운 생체 활성 나노 입자를 식별하는 것입니다. 이 방법은 선천성 면역 세포에서 톨 유사 수용체 신호 전달을 표적으로 하는 새로운 나노 억제제를 물리적으로 식별하는 데 도움이 될 수 있습니다. 이 기술의 주요 장점은 빠르고 강력하며 리포터 셀 시스템을 사용하여 쉽게 수행할 수 있다는 것입니다.
이 기술의 응용은 많은 염증성 질환의 치료로 확장되는데, 이는 톨 유사 수용체 신호전달이 이러한 질병의 발병에 관여하는 것으로 밝혀졌기 때문입니다. 이 방법은 금 나노 입자에 대한 높은 스크리닝을 제공 할 수 있지만 다른 나노 입자 시스템뿐만 아니라 치료용 소분자 및 생물학에도 적용 할 수 있습니다. 이 절차를 시작하려면 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 배양 배지를 준비합니다.
다음으로, 깨끗한 125ml 유리 플라스크에 초순수 내독소가 없는 물 100ml를 추가합니다. 분비된 배아 알칼리 인산가수분해효소 기질 분말 한 파우치를 넣고 완전히 용해될 때까지 용액을 부드럽게 휘젓습니다. 기질이 완전히 용해되도록 섭씨 37도에서 1시간 동안 배양합니다.
0.2마이크로미터 멤브레인을 사용하여 용액을 여과합니다. 사용할 준비가 될 때까지 섭씨 4도에서 보관하십시오. 다음으로, 25ml의 초순수 내독소가 없는 물이 들어 있는 50ml 원심분리 튜브에 루시페라제 기질 분말 1파우치를 추가합니다.
분말이 완전히 용해된 후 사용할 준비가 될 때까지 최대 일주일 동안 섭씨 4도에서 보관하십시오. 그런 다음 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 다른 모든 시약의 원액을 준비합니다. 세포를 배양하고 준비한 후 배양 플라스크에서 원심분리 튜브로 옮깁니다.
5분 동안 300배 G로 셀을 스핀다운합니다. 그런 다음 R-10 배지에서 1 X 10에서 밀리리터당 6 세포의 농도로 재현탁시킵니다. PMA 용액의 부분 표본을 세포 현탁액에 추가하여 최종 농도가 밀리리터당 50나노그램이 되도록 합니다.
세포 현탁액을 멸균 시약 저장통에 붓습니다. 멀티 채널 피펫을 사용하여 100마이크로리터의 세포 현탁액을 96웰 평평한 바닥 배양 플레이트의 각 웰로 옮깁니다. 세포 배양 인큐베이터에서 섭씨 37도에서 24시간 동안 배양합니다.
그런 다음 진공 흡입기를 사용하여 배양 배지를 조심스럽게 제거합니다. 도립 현미경을 사용하여 세포를 검사하여 파생된 대식세포가 웰 바닥에 부착되어 있는지 확인합니다. 세척할 때마다 웰당 100마이크로리터의 PBS를 사용하여 세포를 두 번 부드럽게 세척합니다.
그런 다음 각 웰에 100마이크로리터의 새로운 R-10 매체를 추가합니다. 리포터 분석을 수행하기 전에 세포를 섭씨 37도의 인큐베이터에서 이틀 동안 휴지시킵니다. 먼저, 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 최적의 LPS 용량을 결정합니다.
다음으로, 180마이크로리터의 예열된 Quanti-Blue 용액을 새로운 96웰 평면 바닥 플레이트의 각 웰에 추가합니다. 그런 다음 각 샘플에서 20마이크로리터의 상등액을 플레이트로 옮깁니다. 섭씨 37도에서 1-2시간 동안 배양하여 색이 분홍색에서 진한 파란색으로 발전할 수
있도록 합니다.광학 밀도가 1 이상이 되면 플레이트 리더를 사용하여 655나노미터에서 흡수를 확인합니다. IRF 활성화 분석을 시작하려면 각 샘플에서 10마이크로리터의 새 상등액을 새로운 96웰 투명하고 평평한 바닥 흰색 플레이트로 옮깁니다. 자동 주입을 사용하여 각 웰에 50마이크로리터의 루시페라아제 용액을 추가합니다.
그런 다음 즉시 발광을 잘 수집하여 나노 입자 스크리닝을 위한 최적의 LPS 농도를 결정하기 위해 용량 반응 곡선을 생성합니다. 다음으로, 1.5 millil Eppendorf tube에 20 부피의 펩타이드-GMP 하이브리드 용액을 18, 000회 G로 30분 동안 원심분리합니다. 상등액은 조심스럽게 버리십시오.
하이브리드를 하나의 새 튜브로 옮기고 1ml의 PBS로 두 번 세척합니다. 그 후, 세척 된 하이브리드를 R-10 배지 1 권에 재현탁시킨다. 하이브리드와 LPS의 최종 농도가 각각 100나노몰 및 밀리리터당 10나노그램이 되도록 농축된 하이브리드와 R-10 배지를 포함하는 LPS를 동일한 부피로 혼합합니다.
다음으로, 대식세포 배양 플레이트에서 배양 배지를 제거합니다. 100마이크로리터의 하이브리드 LPS 혼합물을 각 웰에 추가하고 각 조건에 대해 3번의 반복실험을 합니다. 네거티브 컨트롤과 LPS 컨트롤을 포함합니다.
섭씨 37도에서 24시간 동안 배양합니다. 그런 다음 각 웰의 매체를 별도의 원심분리기 튜브로 옮깁니다. 30 분 동안 18, 000 시간 G 및 4 섭씨 온도에 관을 분리기를 설치하십시오.
상등액을 새로운 96웰 원형 바닥판으로 옮깁니다. 이 샘플에 대한 리포터 분석을 시작하려면, 180마이크로리터의 예열된 Quanti-Blue 용액을 새로운 96웰 평면 바닥판의 각 웰에 첨가합니다. 그런 다음 각 샘플에서 20마이크로리터의 상등액을 이 플레이트로 옮깁니다.
섭씨 37도에서 짙은 파란색이 1 이상의 광학 밀도로 발전할 때까지 1-2시간 동안 배양합니다. 그런 다음 플레이트 리더를 사용하여 655나노미터에서 흡수를 기록합니다. 다음으로, 각 샘플에서 10마이크로리터의 새로운 상등액을 96웰의 투명한 평평한 바닥 흰색 플레이트로 옮깁니다.
자동 주입기를 사용하여 각 웰에 50마이크로리터의 루시페라아제 용액을 추가하고 웰별로 즉시 발광 웰을 기록합니다. 그런 다음 잠재적 후보의 억제 효과를 검증하고 텍스트 프로토콜에 설명된 대로 TLR 특이성을 평가합니다. 이 연구에서 NF-Kappa B AP1의 활성화는 LPS에 의한 TLR-4 활성화가 NF-Kappa B AP1의 활성화 및 SEAP의 생성을 초래하는 SEAP 비색 분석에 의해 감지됩니다.
방출된 SEAP는 기판을 변환하여 자극 시 방출되는 SEAP의 양에 비례하는 색상 변화를 일으킵니다. 이것은 655 나노 미터에서 흡광도를 측정하여 정량화됩니다. 다음으로, IRF의 LPS 매개 활성화는 루시페라아제의 발현으로 이어져 기판을 촉매하여 발광을 생성했습니다.
밀리리터당 10나노그램의 최적 LPS 농도는 이전에 확립된 펩타이드-GMP 하이브리드 라이브러리를 스크리닝하기 위해 이러한 용량 반응에서 결정됩니다. 이를 통해 NF-Kappa B AP1 및 IRF 모두에 대해 LPS 트리거 활성화를 억제하는 강력한 능력으로 하이브리드 그룹이 확인되었습니다. 이 억제 활성의 검증은 LPS의 농도가 증가함에 따라 하이브리드의 억제 효과가 예상대로 감소함을 보여줍니다.
그런 다음 억제 활성을 확인하기 위해 면역 블로팅을 수행합니다. 선도 하이브리드는 p65 인산화를 감소시키고, I-Kappa B 알파 분해를 억제하며, IRF3 인산화를 지연시키는 것으로 보이며, 이를 통해 선도 하이브리드인 P12가 LPS 매개 TLR-4 신호를 억제할 수 있음을 확인했습니다. 추가 조사에 따르면 P12는 TLR-2 및 TLR-5 매개 NF-Kappa B AP1 신호전달과 TLR-3 매개 IRF 활성화를 감소시켜 P12가 여러 TLR 경로에서 강력한 억제 활성을 가지고 있음을 시사합니다.
이 절차에 따라 스크리닝 결과를 검증하고 위양성 발견을 방지하기 위해 면역 블로팅 및 세포 독성 분석과 같은 다른 조치를 수행해야 합니다. 개발 후, 이 기술은 나노 의학 분야의 다른 연구자들이 차세대 및 정보 치료제로서 톨 유사 수용체 신호에서 나노 억제제를 탐구할 수 있는 길을 열었습니다.
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본 논문에서는 Toll-like receptor (TLR) 신호 전달을 억제하는 새로운 생체 활성 나노입자를 식별하기 위한 스크리닝 절차를 논의합니다. 이 방법은 빠르고, 견고하며, 수행하기 쉬운 THP-1 세포 기반 리포터 시스템을 활용하여 염증성 질환의 치료적 응용에 적합합니다.
This screening method enables rapid identification of bioactive nanoparticles that modulate Toll-like receptor signaling in phagocytic immune cells, addressing a critical gap in anti-inflammatory therapeutic development. By providing a high-throughput, reporter-based assay for dual-pathway TLR inhibition (NF-κB/AP-1 and IRF), it supports early target de-risking and lead identification in immunology-focused discovery programs. The approach is directly applicable to nanoparticle library screening and can be extended to small molecules, offering a scalable platform for mechanistic validation of immunomodulatory candidates.
The method fits within the discovery continuum from target validation to lead identification, providing mechanistic insights that inform go/no-go decisions before investing in lead optimization or preclinical development.