August 12th, 2018
Mitophagy, 미토 콘 드리 아, 선택적 저하 미토 콘 드 리아 항상성에 연루 되어 고 다양 한 인간 질병에 폐지. 그러나, mitophagy 활동을 측정 하기 위한 편리한 실험적인 방법을 매우 제한 됩니다. 여기, 우리는 cytometry를 사용 하 여 mitophagy 활동을 측정 하기 위한 중요 한 분석 결과 제공 합니다.
이 절차의 전반적인 목표는 유세포 분석을 사용하여 세포 미토파지 활성을 측정하기 위한 민감한 기술을 제공하는 것입니다. 여기에서 우리는 이 방법이 미토콘드리아 커플러인 CCCP로 치료한 후 HeLa 세포 미토파지의 급격한 증가를 평가하는 데 성공적으로 사용되었음을 보여줍니다. 이 기술을 사용하면 미토파지 활성을 매우 빠르고 쉽게 측정할 수 있습니다.
이 기술의 주요 장점은 추가 염색 없이 살아있는 세포에서 미토파지 활성을 민감하게 측정할 수 있다는 것입니다. 따라서 이 기술은 궁극적으로 미토파지의 메커니즘과 생리학적 역할을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다. 시연은 제 연구실의 엄지현(Jee-Hyun Um)과 김영연(Young Yeon Kim)이 시연할 예정입니다.
미토콘드리아 표적 Keima 렌티바이러스인 mt-Keima를 준비하여 이 절차를 시작합니다. 먼저 폴리-L-라이신이 코팅된 배양 접시에 HEK293T세포를 시드하고 조직 배양 인큐베이터에서 섭씨 37도에서 하루 동안 배양합니다. 다음 날, mt-Keima 렌티바이러스 DNA로 HEK293T세포를 transfection하고 제조업체의 지침에 따라 transfection 시약을 사용하여 DNase를 패키징합니다.
8시간 동안 transfection한 후 transfection 배지를 제거하고 8ml의 새 배지를 추가합니다. 48시간 후에 바이러스 입자가 포함된 배지를 수집하고 원심분리로 세포 파편을 제거합니다. 그런 다음 0.45마이크로미터 주사기 필터로 바이러스가 포함된 매체를 필터링합니다.
mt-Keima 렌티바이러스를 수확하기 하루 전에 60mm 배양 접시에 HeLa-Parkin 세포를 플레이트화하고 인큐베이터에서 섭씨 37도에서 하루 동안 4ml의 성장 배지로 세포를 배양합니다. 다음 날, 성장 배지를 제거하고, mt-Keima 바이러스 배지 1mm를 추가하고, 폴리브레렌 원료 용액 3마이크로리터를 함유한 성장 배지 2ml를 추가로 첨가한 다음 CO2 인큐베이터에서 하루 동안 세포를 배양합니다. 감염 후 24시간이 지나면 바이러스 배지를 제거하고 PBS로 세포를 두 번 세척한 다음 4ml의 성장 배지를 추가합니다.
감염되지 않은 세포를 제거하기 위해 마이크로리터당 2마이크로그램의 퓨로마이신으로 2일 동안 세포를 치료합니다. 10마이크로몰 CCCP를 포함하는 신선한 배지를 준비합니다. 배양된 배지를 제거하고 CCCP를 함유한 4ml의 신선한 성장 배지를 추가합니다.
섭씨 37도의 CO2 인큐베이터에서 6시간 동안 세포를 배양합니다. 성장 배지를 제거하고 PBS로 세포를 한 번 씻습니다. 트립신 EDTA 용액으로 처리하여 세포를 분리합니다.
원심분리로 세포를 수집하고 PBS 1밀리리터에 다시 현탁시킵니다. FACS 튜브에 세포를 옮기고 얼음 위에 놓습니다. 유세포 분석을 위해 유세포 분석기를 켜고 분석 소프트웨어를 시작합니다.
새 실험을 생성하고 매개변수 창에서 보라색 레이저의 경우 BV605를 선택하고 황록색 레이저의 경우 PE-CF594를 선택합니다. 먼저 mt-Keima 렌티바이러스에 감염되지 않은 세포의 대조군 샘플을 실행합니다. 전방 산란 대 측면 산란 플롯에서 다각형 아이콘을 사용하여 살아있는 세포 주위에 게이트를 그리고 죽은 세포와 세포 파편을 제거합니다.
그런 다음 mt-Keima 렌티바이러스에 감염된 HeLa-Parkin 세포를 실행합니다. BV605 대 측면 산란의 점도표에서 mt-Keima를 발현하는 HeLa-Parkin 세포가 mt-Keima를 발현하지 않는 대조 세포와 명확하게 구별되도록 전압을 조정합니다. 다음으로, PE-CF594와 side scatter의 점도표에서 mt-Keima를 발현하는 HeLa-Parkin 세포가 대조 세포와 명확하게 구별되도록 전압을 조정합니다.
그런 다음 BV605 대 PE-CF594의 점도표에서 다각형 아이콘을 사용하여 게이트를 그려 mt-Keima 양성 세포 집단을 선택합니다. 다음으로, mt-Keima 게이트 셀만 표시하는 BV605 대 PE-CF594의 또 다른 점도표를 만듭니다. 이 점도표에서 처리되지 않은 mt-Keima 양성 세포 주위에 게이트를 그립니다.
이 게이트를 로우 게이트라고 합니다. 그런 다음 낮은 게이트 위의 영역을 포함하는 다른 게이트를 그립니다. 이 게이트는 미토파지 활성이 높은 세포를 포함하기 때문에 하이 게이트(high gate)라고 합니다.
그런 다음 Show Population Hierarchy 메뉴를 선택합니다. Percent of Parent 값은 mt-Keima 양성 모집단 중 높은 게이트에 있는 세포의 백분율을 나타냅니다. 이제 각 샘플을 실행하고 mt-Keima 정지 게이트에 최소 10,000개의 이벤트를 기록합니다.
mt-Keima를 발현하는 처리되지 않은 HeLa 세포의 유세포 분석 결과, 낮은 미토파지 수치가 나타났습니다. CCCP 치료는 하이 게이트(high gate)에서 미토파지 세포의 극적인 증가를 유도했습니다. 미토파지 세포의 비율은 CCCP 처리 후에 6 시간에 10배 이상 증가했다.
CCCP 처리에 의한 미토파지의 이러한 증가는 bafilomycin A와의 공동 치료에 의해 완전히 폐지되었습니다.일단 mito-Keima를 발현하는 세포가 준비되면 유세포 분석을 사용하여 미토파지 측정이 적절하게 준비되면 1시간 이내에 수행할 수 있습니다. 유세포 분석에 의한 정확한 미토파지 분석을 위해서는 올바른 high 및 low gate를 설정하는 것이 중요합니다. 새로운 유형의 세포를 분석할 때는 HeLa 세포와 같은 잘 알려진 세포를 대조군으로 사용해야 합니다.
또한 미토파지는 미토콘드리아 단백질의 감소 및 미토콘드리아 DNA의 감소와 같은 추가 특성에 의해 완전히 확인되어야 한다는 점을 기억하는 것이 중요합니다. 이 기술은 다양한 세포 유형에 적용할 수 있습니다. 이 동영상을 시청한 후에는 유세포 분석으로 미토파지를 분석하는 방법을 잘 이해하게 될 것입니다.
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이 기사는 흐름 세포계를 사용하여 세포 미토파지 활동을 측정하는 민감한 기술을 제시합니다. 이 방법은 추가 염색 없이 생체 세포에서 미토파지를 빠르고 쉽게 평가할 수 있게 합니다.
Accurate quantification of mitophagy is essential for de-risking mitochondrial-targeted therapeutic hypotheses in neurodegenerative and metabolic disease programs. The mt-Keima flow cytometry assay provides a rapid, quantitative readout that supports early-stage target validation by linking mitochondrial clearance to phenotypic outcomes. This enables predictive confidence in lead identification and prioritization of compounds modulating mitochondrial quality control.
The mt-Keima flow cytometry method fits within the discovery continuum from target hypothesis testing to lead optimization, providing a mechanistic biomarker for mitochondrial health interventions.