Hier presenteren we homogene tijd opgelost FRET (HTRF) als een efficiënte methode voor snelle detectie van insuline afgescheiden uit cellen.
Methodenartikel
Hier presenteren we homogene tijd opgelost FRET (HTRF) als een efficiënte methode voor snelle detectie van insuline afgescheiden uit cellen.
De detectie van insuline secretie is essentieel voor informatief mechanismen van gereglementeerde secretie zo goed zoals in de studie van het metabolisme. Hoewel talrijke insuline tests hebben al tientallen jaren bestaan, heeft de recente komst van homogene time-resolved Förster Resonance Energy Transfer (HTRF) technologie deze metingen aanzienlijk vereenvoudigd. Dit is een snelle, rendabele, reproduceerbare en robuuste optische test afhankelijker van antilichamen geconjugeerd met heldere fluorophores met langdurige emissie die time-resolved Förster Resonance Energy Transfer vergemakkelijkt. Bovendien is HTRF insuline detectie vatbaar voor de ontwikkeling van high-throughput screening tests. Hier gebruiken we HTRF om het detecteren van insuline secretie in INS-1E cellen, een rat Insulinoom afkomstige cellijn. Dit kan we schatten van basale niveaus van insuline en hun veranderingen in reactie op de stimulatie van de glucose. Daarnaast gebruiken wij deze insuline-detectiesysteem om te bevestigen de rol van dopamine als een negatieve regulator van glucose-gestimuleerd insuline secretie (GSIS). Op een vergelijkbare manier, andere dopamine D2-like receptor agonisten, quinpirole en bromocriptine, GSIS in een concentratie-afhankelijke manier verminderen. Onze resultaten wijzen op het nut van het HTRF insuline assay formaat bij het bepalen van de rol van talrijke drugs in GSIS en hun farmacologische profielen.
De regulering van de energie-stofwisseling is verfijnd door een grote anabole hormoon, insuline. Insuline wordt gesynthetiseerd en uitgebracht door alvleesklier beta cellen in reactie op de toegenomen extracellulaire glucoseniveaus. De vrijgegeven insuline activeert de opname van glucose door insuline-gevoelige weefsels1,2. Fysiologisch, is dit gekoppeld aan de hoogte van glucose concentratie na een maaltijd, gevolgd door de secretie van insuline te reguleren van glucose-opname. Verstoringen in glucose homeostase leiden tot metabole waardeverminderingen culminerend in insulineresistentie en uiteindelijk in het begin van type 2 diabetes2,3,4.
Hoewel insuline secretie is uitgebreid bestudeerd, blijven de regulerende mechanismen slecht begrepen. Een cruciaal gebied van onderzoek is identificatie van roman modulatoren van insuline secretie door beta cellen5,,6,,7,8. Deze studies vereisen een beter begrip van de relatie van de koppeling tussen stimulatie van glucose en insuline secretie. Daarom is de mogelijkheid om nauwkeurig controleren en kwantificeren van de niveaus van de glucose-gestimuleerd insuline secretie (GSIS) essentieel geweest. Tot op heden, waren echter slechts een beperkt aantal methoden om een kwantificering van GSIS met behulp van insuline-afscheidende cellijnen en/of de alvleesklier eilandjes. Een is de radioimmunoanalyse (RIA), die gebruik maakt van de isotoop-gelabeld insuline en antilichamen. De belangrijkste beperkingen van deze aanpak zijn veiligheidsproblemen als gevolg van de behandeling en de verwijdering van radioactieve materialen. Bovendien, is deze methode arbeidsintensief, waarbij meerdere lange wassen en incubatie stappen. Enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA) is een andere duur en arbeidsintensief benadering die gebruikmaakt van antilichamen voor insuline detectie. Variatie in antilichaam affiniteiten en de efficiëntie van de erkenning van insuline factoren van deze methode zijn beperkt, en de reproduceerbaarheid van de resultaten kan beïnvloeden. ELISA noch RIA is ontworpen voor high-throughput experimenten. AlphaScreen is een homogene test gebruikt voor het opsporen en het meten van niveaus van insuline secretie. AlphaScreen technologie is gebaseerd op de omzetting van ambient zuurstof in een opgewonden zuurstof singlet staat die met chemiluminescentie soorten reageren kan, resulterend in de generatie van Chemoluminescentie. Omdat de bepaling homogeen is, worden veel van de stappen van de Supermarket gekoppeld RIA en ELISA geëlimineerd. De instabiliteit van het signaal door de aard van de reactie is echter een beperkende factor die invloed kan hebben op de uitlezing van de bepaling. (TR-Tang, ontwikkeld door Heyduk en collega's9, is een andere homogene aanpak van insuline waarderingsmethode op basis van de binding van twee aparte antilichamen tegen verschillende epitopen op de insuline-molecuul. De antilichamen zijn elk chemisch verbonden met dubbele gestrande DNA met korte overhangen voor aanvullende gestrande enkele DNA. Binding van de antilichamen aan insuline brengt hen samen en leidt tot een dubbele duplex voor gestrande DNA. Elke antilichaam wordt ook geassocieerd met een respectieve donor of acceptor fluorophore en de vereniging van de DNA-duplex verenigt deze fluorophores te genereren Förster resonance energy transfer (FRET). Een mogelijke beperking van TR-Tang, berust echter bij de FRET zelf. Het onvermogen om snel het verdrijven van achtergrond fluorescentie tijdens de FRET reactie kan leiden tot relatief hoge achtergrond fluorescentie en een lage signaal / ruisverhouding binnen de bepaling. Daarom bestaat een noodzaak nog steeds voor een betrouwbare, robuuste en rendabele assay voor het kwantificeren GSIS zodanig hoge gegevensdoorvoer.
Recente vooruitgang in de biofysica hebben geresulteerd in de ontwikkeling van een homogene time-resolved fluorescentie energie resonantie overdracht (HTRF) gebaseerd assay. Specifiek, terwijl de energie overdracht binnen kan de bepaling worden omschreven als FRET gebaseerde, nauwkeuriger, dat HTRF afhankelijk van luminescentie energie resonantie overdracht (LRET)10 die de niet-stralingstransport van energie tussen de donor en de acceptor soorten11,12,13. Dit onderscheid is belangrijk, aangezien de timing van een fluorescentie of blussen gebaseerde FRET interactie is veel anders dan die van LRET, hoewel het dezelfde soorten gating kunnen worden gebruikt voor de FRET en LRET. Bovendien, het gebruik van zeldzame aarden lanthanide cryptate verbindingen zoals europium of terbium cryptate in HTRF produceert lange fluorescentie halfwaardetijd12,14. Dit biedt het unieke voordeel van de invoering van een vertraging (µsec) tussen excitatie van de donor en de meting van de emissie van de acceptor (dat wil zeggen, time-resolved assay). Deze vertraging zorgt voor voldoende tijd voor de achtergrond fluorescentie te verdrijven voorafgaand aan de meting van de acceptor emissie fluorescentie. Bijgevolg, de uitlezing is gratis voor niet-specifieke fluorescentie en dus een hoge signaal-/ ruisverhouding wordt bereikt (Figuur 1). Bovendien, het homogene karakter van de HTRF elimineert de noodzaak voor het wassen van de stappen aan het afwassen van de niet-afhankelijke soorten, het maken van de test veel sneller dan ELISA of RIA gebaseerde methoden.

Figuur 1: schematische van het mechanisme voor HTRF insuline detectie. Twee onafhankelijk gegenereerde monoklonale antilichamen specifiek herkennen en binden aan insuline op afzonderlijke sites. Deze antilichamen zijn geconjugeerd aan hetzij de europium cryptate donor of de XL665 acceptor. Excitatie van de donor op 337 nm resultaten in emissie bij 620 nm. De resulterende energieoverdracht veroorzaakt XL665 te stoten bij een langere golflengte, 665 nm. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Hier bieden we een gedetailleerd protocol voor het bepalen van de niveaus van GSIS van INS-1E cellen met een HTRF gebaseerde benadering, een gevestigde insuline-afscheidende bèta cel-afgeleide rat Insulinoom cel lijn15. Bovendien, kan deze bepaling worden gebruikt voor de identificatie van het farmacologisch profiel van moleculaire regulatoren van insuline secretie. We passen deze test van de HTRF gebaseerde insuline te onderzoeken van dopamine D2-like receptor regulering van GSIS. Steeds meer studies hebben aangetoond dat de neurotransmitter dopamine een belangrijke regulator van GSIS8,16,17,18,19,20, 21 , 22. dopamine beïnvloedt GSIS op een negatieve wijze van de autocrine/paracrine via acties op de dopamine D-2-receptoren (D2, D3D4 receptoren) uitgedrukt op het oppervlak van beta cellen van de alvleesklier8 graag , 16 , 19. met behulp van deze test, wij bevestigen dopamine de rol als een negatieve regulator van GSIS en aantonen dat de dopamine D2-like receptor agonisten bromocriptine en quinpirole ook GSIS verminderen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. INS-1E cellen: onderhoud en beplating
2. de insuline secretie Assay (dag 3)
3. HTRF aan maatregel insuline secretie
| Standaard stockoplossing, 500 ng/ml | Seriële verdunningen | Werken [insuline] ng/ml |
| STD 7 | 30 µl voorraad + 140 µl KRB | 150 |
| STD 6 | 30 µl STD 7 + 45 µl KRB | 60 |
| STD 5 | 30 µl STD 6 + 45 µl KRB | 24 |
| STD 4 | 30 µl STD 5 + 45 µl KRB | 9.6 |
| STD 3 | 30 µl STD 4 + 45 µl KRB | 3.84 |
| STD 2 | 30 µl STD 3 + 45 µl KRB | 1.54 |
| STD 1 | 30 µl STD 2 + 45 µl KRB | 0.61 |
| STD 0 | 45 µl KRB | 0 |
| Opmerking: STD voorraad is 500 ng/ml | ||
Tabel 1. Seriële verdunningen te maken van de standaard curve van insuline.
4. data-analyse en normalisatie

Figuur 2 : Insuline standaard curve. Menselijke insuline voorraad van bekende concentraties werd gebruikt voor het genereren van de standaard curve van insuline. De resulterende HTRF ratio's (665 nm / 620 nm) werden uitgezet tegen de concentraties van insuline. De gegevens was beste pasvorm voor een tweede bestelling kwadratische polynomiale curve (R2 = 0.99996). Dit is een representatieve standaard curve. Foutbalken = SEM. Klik hier voor een grotere versie van dit cijfer.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
We onze insuline HTRF assay gevalideerd door het genereren van een insuline standaard curve met behulp van gezuiverde menselijke insuline normen van vooraf gedefinieerde concentraties (Figuur 2). Generatie van de standaard curve toegestaan ons om te extrapoleren de ratiometric fluorescentie lezingen en dus om te bepalen van de secreted insulineniveaus in reactie op de behandelingen van de drug (Figuur 2). Intraplate variatie voor...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De HTRF insuline assay hier beschreven biedt een snelle, efficiënte systeem voor het meten van de insuline secretie van een gekweekte cel-gebaseerd systeem. Onder zijn belangrijkste voordelen biedt deze test een signaal van de laag achtergrond als gevolg van de hoge signaal-/ ruisverhouding. Bovendien, we hebben bevestigd dat het HTRF signaal stabiel voor langere tijd (> 24 h)7. Niettemin, aangezien snel de insuline-bindende monoclonal antilichamen bindende verzadiging na toevoeging aan de bepalin...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Wij danken Nicolas Pierre (Cisbio Bioassays) voor nuttig advies en Dr. Pierre Maechler (Universiteit van Genève) royaal voorzien van INS-1E cellen. Dit werk werd gesteund door financiële middelen van het ministerie van defensie (grant PR141292 aan Z.F.), en de John F. en Nancy A. Emmerling Fund van de Pittsburgh Stichting (Z.F.).
De auteurs hebben niets te onthullen.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 96-well white half area plate | Greiner Bio-One | 82050-042 | |
| 384-well white low-volume, round-bottom plate | Corning | 15100157 | |
| Insulin High Range Kit | Cisbio Bioassays | 62IN1PEH | 10.000 test HTRF-based insulin assay kit |
| PHERAstar FSX plate reader | BMG Labtech | FSX | Plate reader aangepast voor HTRF-based assay metingen |
| Plate sealers | Fisher Scientific | DY992 | Om plaat te verzegelen terwijl antilichamen incuberen |
| Hemocytometer | Hausser Scientific | 3100 | |
| RPMI Medium 1640 (1x) | Gibco | 11875-093 | [+] L-glutamine |
| Trypsin 0.05% | Corning | 25-052-CI | 0,53 mM EDTA, (-) natriumbicarbonaat |
| DPBS (Dulbecco's fosfaat gebufferde zoutoplossing) | Corning | 21-031-CV | Zonder calcium en magnesium |
| Fetal Bovine Serum | Corning | 35-010-CV | |
| HEPES | Gibco | 156-30-080 | |
| Natriumpyruvaat | Gibco | 11360070 | |
| Penicilline/Streptomycine oplossing 100x | Corning | 30-002 CT | |
| 2-mercaptoethanol | Sigma | M1348 | |
| Trypan Blauw Stain (0,4%) | Gibco | 15250-061 | |
| Dopamine hydrochloride | Sigma | 8502 | |
| Bromocriptine mesylaat | Tocris | 427 | |
| (-)-Quinpirol hydrochloride | Tocris | 1061 | |
| Bovine Serum Albumine | Calbiochem | 12659 | |
| Poly-L-Lysine | Sigma | P4832 | |
| Glucose | Sigma | G7021 | |
| DMSO (Dimethyl sulfoxide) | Sigma | 276855 |
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Toestemming aanvragen om de tekst of afbeeldingen van dit JoVE-artikel te hergebruiken
Toestemming aanvragen