Analizy wysokotreściowe (High Content Analysis, HCA) łączą komórki i odczynniki detekcyjne z automatycznym obrazowaniem oraz potężnymi algorytmami analizy obrazu, co umożliwia pomiar wielu fenotypów komórkowych w ramach jednego testu. W niniejszym badaniu wykorzystaliśmy HCA do opracowania nowej metody oceny neurotoksyczności. Ocena neurotoksyczności stanowi istotny element ewaluacji bezpieczeństwa leków, a także jest kluczowym punktem działań w zakresie ochrony środowiska. Ponadto neurotoksyczność jest również powszechnie uznawaną
in vitromarker rozwoju chorób neurodegeneracyjnych, takich jak choroba Alzheimera i Parkinsona. Niedawno zgłoszono zastosowanie HCA w przesiewaniu neuronów. Poprzez znakowanie komórek neuronalnych βIII-tubuliną, testy HCA mogą zapewnić wysokoprzepustowe, obiektywne i ilościowe pomiary parametrów takich jak liczba neuronów, liczba neurytów oraz długość neurytów, z których każdy może wskazywać na efekty neurotoksyczne. Jednak rola astrocytów w tych modelach pozostaje nieznana. Astrocyty pełnią integralną rolę w utrzymaniu homeostazy ośrodkowego układu nerwowego (OUN) i są powiązane zarówno z neuroprotekcją, jak i neurodegeneracją, gdy zostają aktywowane w odpowiedzi na substancje toksyczne lub stany chorobowe. GFAP jest białkiem filamentów pośrednich ekspresowanym głównie w astrocytach OUN. Aktywacja astrocytarna (glioza) prowadzi do upregulacji GFAP, czemu zazwyczaj towarzyszy proliferacja i hipertrofia astrocytów. Ten proces reaktywnej gliozy został zaproponowany jako wczesny marker uszkodzenia układu nerwowego. Tradycyjną metodą oznaczania ilościowego GFAP jest test immunoenzymatyczny. Podejście to jest ograniczone przez brak możliwości dostarczenia informacji o lokalizacji komórkowej, morfologii i liczbie komórek. Ustaliliśmy, że HCA może zostać wykorzystane do przezwyciężenia tych ograniczeń i do jednoczesnego pomiaru wielu cech związanych z gliozą – zmian w ekspresji GFAP, hipertrofii astrocytów oraz proliferacji astrocytów – w ramach jednego testu. W badaniach nad kokulturami wykazano, że astrocyty chronią neurony przed kilkoma rodzajami toksycznych uszkodzeń i mają krytyczny wpływ na przeżywalność neuronów. Niedawne badania sugerują, że zastosowanie astrocytów w an
in vitrosystem testowania neurotoksyczności może okazać się bardziej istotny dla struktury i funkcji ludzkiego OUN niż same komórki neuronalne. W związku z tym opracowaliśmy test HCA dla kokultury neuronów i astrocytów, składający się z protokołów oraz zwalidowanych, specyficznych dla celu odczynników detekcyjnych do profilowania βIII-tubuliny i kwaśnego białka włókienkowego glejowego (GFAP). Test ten umożliwia jednoczesną analizę neurotoksyczności, wzrostu neurytów, gliozy, morfologii neuronów i astrocytów oraz rozwoju neuronów i astrocytów w szerokiej gamie modeli komórkowych, stanowiąc nowatorski, niesubiektywny, wysokoprzepustowy test do oceny neurotoksyczności. Test ten posiada ogromny potencjał w zakresie usprawnionej detekcji neurotoksyczności oraz zwiększenia wydajności w badaniach nad neuronauką i odkrywaniem leków.