Dit artikel beschrijft de monitoring van autofagieflux om nieuwe moleculen te identificeren door middel van celgebaseerde beeldvormingsscreening.
Methodenartikel
Dit artikel beschrijft de monitoring van autofagieflux om nieuwe moleculen te identificeren door middel van celgebaseerde beeldvormingsscreening.
Autofagie is een centraal mechanisme om de homeostase te reguleren. Veranderingen van autofagie dragen bij aan verouderingsgerelateerde ziekten. Fenotypische methoden om regulatoren van autofagie te identificeren, kunnen worden gebruikt voor de identificatie van nieuwe therapieën. Dit artikel beschrijft een celgebaseerde beeldvormingsscreeningsworkflow die is ontwikkeld om autofagische flux te monitoren met behulp van LC3 als reporter van autofagische flux (mCherry-EGFP-LC3B) in menselijke chondrocyten. Gegevensverzameling wordt uitgevoerd met behulp van een geautomatiseerde microscoop van het High Content Imaging Screening System. Er werd een op algoritmen gebaseerd geautomatiseerd beeldanalyseprotocol ontwikkeld en gevalideerd om moleculen te identificeren die autofagische flux activeren. Kritieke stappen, toelichtingen en verbeteringen ten opzichte van de huidige monitoringprotocollen voor autofagie worden gerapporteerd. Fysiologisch relevante fenotypische screeningbenaderingen om kenmerken van veroudering aan te pakken, kunnen effectievere strategieën voor het ontdekken van geneesmiddelen voor leeftijdsgebonden musculoskeletale aandoeningen mogelijk maken.
Veel chronische ziekten worden in verband gebracht met de kenmerken van veroudering, waaronder defecte autofagie1. Artrose (OA) is de meest voorkomende gewrichtsaandoening en heeft een grote impact op het beperken van dagelijkse activiteiten bij de vergrijzende bevolking, maar er zijn nog geen preventieve maatregelen of ziektemodificerende behandelingen beschikbaar2.
Gewrichtsveroudering en artrose worden geassocieerd met kenmerken die de progressie van kraakbeendegeneratie definiëren, waaronder defecte autofagie en senescentie 3,4. Het richten op autofagie in musculoskeletale weefsels kan helpen bij het vinden van therapeutische innovaties voor reumatologische aandoeningen 5,6. Farmacologische modulatie van autofagie is een veelbelovend, relevant mechanisme voor interventie in preklinische ziektemodellen7. Bij artrose is autofagie-activering gebruikt om gewrichtsdisfunctie te voorkomen8. Methoden om autofagie te monitoren op basis van robuuste, reproduceerbare protocollen die kwantitatieve analyse mogelijk maken, kunnen worden gebruikt om nieuwe middelen te identificeren en de farmacologische targeting van ziekterelevante kenmerken van veroudering te vergemakkelijken.
Autofagieflux weerspiegelt degradatieactiviteit en is een relevante meting om nieuwe moleculen te identificeren die autofagie9 activeren. Deze studie beschrijft een methode die is ontwikkeld om autofagische flux te bepalen door autofagische degradatieactiviteit te meten met behulp van een autofagie-reportercellijn in menselijke chondrocyten (TC28a2). mCherry-EGFP-LC3-transiënte expressie maakt gelijktijdige monitoring van autolysosoomvorming en -degradatie mogelijk door de verschillen in de pH-gevoeligheid tussen GFP- en mCherry LC3-signalen in de lysosomen van levende cellen te kwantificeren10.
Door deze door flowcytometrie gerapporteerde methode aan te passen aan een monitoringsysteem voor stabiele expressiebeeldvorming in levende chondrocyten kan de identificatie mogelijk worden van moleculen die autofagische flux activeren in de context van kraakbeenbiologie.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
1. Generatie van autofagie reporter cellijn van onsterfelijke menselijke chondrocyten
OPMERKING: Het genereren van een autofagie-reportercellijn door stabiele transfectie van pBABE-mCherry-GFP-LC3 door het vaststellen van een kwantitatieve uitlezing van flowcytometrie werd eerder beschreven11. Twee cellijnen werden gebruikt in de retrovirale transfectie: HEK 293-T17 tijdens het cotransfectieproces en T/C28a2 in de infectiestap.
2. Beeldgebaseerde autofagische fluxtest in levende chondrocyten
OPMERKING: Nadat u een kloon hebt geselecteerd, start u de test om de autofagische flux te kwantificeren.
3. Data-acquisitie en analyse van autofagische flux
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Autofagische flux kan in cellen worden gecontroleerd door farmacologische modulatie of door celstressrespons. Inmortale menselijke chondrocyten (T/C28a2) werden gebruikt om een autofagie-reportercellijn te ontwikkelen met behulp van LC3 als fluorescerende reporter (mCherry-EGFP-LC3B) voor autofagie. Figuur 1 toont de schematische workflow van de screeningstest, beginnend met de ontwikkeling van de autofagie-reportercellijn in menselijke chondrocyten (mCherry...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
Defecte autofagie is een belangrijk kenmerk van verouderingsgerelateerde gewrichtsdegeneratie, maar er zijn nog geen preventieve of ziektemodificerende behandelingen gericht op autofagie beschikbaar voor kraakbeendegeneratie2. Gezien de relevantie en klinische implicaties ervan, is autofagie een interessant doelwit geworden voor de ontdekking en ontwikkeling van geneesmiddelen, hoewel methoden om veranderingen in dit belangrijke homeostasemechanisme direct te volg...
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
De auteurs hebben niets te onthullen.
Deze studie werd ondersteund door het Instituto de Salud Carlos III- Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades, Spanje, Plan Estatal 2013-2016 en Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER), "Una manera de hacer Europa", PI14/01324 en PI17/02059, door het Innopharma Pharmacogenomics-platform dat wordt toegepast op de validatie van targets en de ontdekking van kandidaat-geneesmiddelen in de preklinische fasen, Ministerio de Economía y Competitividad. We danken ook de Stichting voor Onderzoek in de Reumatologie (FOREUM) voor hun steun.
Toegang beperkt. Log in of start een proefperiode om deze inhoud te bekijken.
| Naam | Bedrijf | Catalogusnummer | Opmerkingen |
|---|---|---|---|
| 100 mm cell culture plate | Corning | 430167 | Cell culture plate |
| 12-well multiplate | Corning | 353043 | Cell culture plate |
| 15 mL Centrifuge conical tube | Falcon-Corning | 352095 | Centrifuge conical tube |
| 24-well multiplate | Corning | 351147 | Cell culture plate |
| 25 cm2 Cell Culture Flask | Falcon-Corning | 353014 | Cell culture flask |
| 384-well multiplate Cell Carrier | Perkin Elmer | 6007550 | Cell culture plate |
| 6-well multiplate | Corning | 351146 | Cell culture plate |
| 96-well multiplate | Corning | 353077 | Cell culture plate |
| Acoustic liquid handling technology | Labcyte | − | https://www.labcyte.com |
| Chloroquine | Sigma-Aldrich | C6628 | autophagic flux inhibitor |
| Dimethyl Sulfoxide (DMSO) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | D2650 | Disolvent |
| Dulbecco's Modified Eagle's Medium (DMEM) | Lonza, Basel, Switzerland | BE-604F | T/C28a2 growth medium |
| Eagle's Minimum Essential Medium (EMEM) | ATCC | 30–2003 | HEK 293-T17 growth medium |
| FACScalibur cytometer | Becton Dickinson, CA | − | https://www.bdbiosciences.com/en-eu |
| Fetal Bovine Serum (FBS) | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | F9665 | HEK 293-T17 serum |
| Fetal Calf Serum (FCS) | Gibco by Life Technologies, CA | 26010–074 | Serum |
| FuGene | Promega | E2691 | A nonliposomal mixture of lipids as a plasmid delivery method to create autophagy reported cell line |
| Handheld electronic 384 channel pipette | Integra | − | https://www.integra-biosciences.com/united-states/en/electronic-pipettes/viaflo-96384#downloads |
| Hank's Balanced Salt Solution (HBSS) | Sigma-Aldrich | H6648 | Buffer |
| HEK 293-T17 | ATCC | CRL-11268 | Kidney cell line. Cells were used to facilitate retroviral packaging |
| High Content Screening System | Perkin Elmer | − | https://www.perkinelmer.com/es/product/operetta-cls-system-hh16000000 |
| Hoechst 33342 | Thermo Fisher Scientific | 62249 | DNA staining |
| Image Analysis Software | Perkin Elmer | − | https://www.perkinelmer.com/es/product/harmony-4-9-office-license-hh17000010 |
| Liquid Handler workstation | Perkin Elmer | − | https://www.perkinelmer.com/es/category/janus-liquid-handler-workstations |
| Microplate washer robot | Biotek | − | https://go.biotek.com/405tradein |
| Opti-MEM® (1x) | Thermo Fisher Scientific | 11058 | Transfection medium |
| Paraformaldehyde (PFA) | Sigma-Aldrich | 158127 | Fixer |
| pBABE-puro mCherry-EGFP-LC3B | Addgene, Cambridge, MA | 22418 | Plasmid |
| pCL-Eco | Addgene, Cambridge, MA | 12371 | Plasmid |
| Penicillin-Streptomycin (P/S) | Sigma-Aldrich | P0781 | Antibiotic |
| Phosphate-buffered saline (PBS) | MP Biomedicals | 2810305 | Buffer |
| Puromycin | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | P8833 | Antibiotic |
| Rapamycin | Calbiochem, Germany | 5053210 | autophagic flux activator |
| Software CellQuestPro | Becton Dickinson | − | https://www.bdbiosciences.com/en-eu |
| Syringe filters 0.45 μm | Corning | CLS431220 | Sterile filter |
| T/C28a2 | − | − | human chondrocytes cell line |
| Trypsin | Gibco by Life Technologies, CA | 15400054 | Trypsin used with T/C28a2 cells |
| Trypsin | Sigma-Aldrich, St. Louis, MO | SM-2002-C | Trypsin used with HEK 293-T17 cells |
| VSV.G | Addgene, Cambridge, MA | 14888 | Plasmid |
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