$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Śmierć komórek nerwowych odgrywa kluczową rolę w patofizjologii wielu zaburzeń związanych z mózgiem1. Dostępność wiarygodnych i wysokoprzepustowych testów toksyczności in vitro ma kluczowe znaczenie dla uzyskania lepszego wglądu w mechanizmy neurotoksyczności i pomocy w wyborze cząsteczek neuroprotekcyjnych jako kandydatów terapeutycznych w procesie opracowywania leków2. Istnieje jednak wiele ograniczeń w stosunku do najczęściej stosowanych testów neurotoksyczności in vitro. Oceniają neurotoksyczność/neuroprotekcję w jednym punkcie czasowym, który nie pozwala na rozwiązanie kinetyczne; Często stosuje się znacznik lub sondę, które mogą zakłócać szlaki sygnałowe i ograniczać dodatkowe badania w tej samej populacji komórek, a także często są pracochłonne, a w wielu przypadkach nie zapewniają wglądu mechanistycznego. W niniejszym badaniu pokazujemy przydatność analizatora komórkowego opartego na impedancji w czasie rzeczywistym do określania neurotoksyczności i neuroprotekcji w linii komórek neuronalnych w czasie rzeczywistym i w warunkach wolnych od znaczników oraz do zapewnienia wglądu w dalsze mechanizmy poprzez analizę szlaków drugiego przekaźnika zaangażowanych w efekt.
Poprzednie badania potwierdziły trafność analizatora komórek w czasie rzeczywistym do określenia cytotoksyczności, jak również wpływu na proliferację komórek w liniach komórkowych w porównaniu ze standardowymi technikami3,4,5,6. Na przykład zaobserwowano dobrą korelację między odczytami standardowego testu żywotności komórek WST-1 a wartościami indeksu komórkowego w kilku punktach czasowych w warunkach podstawowej proliferacji i po dwóch różnych paradygmatach toksyczności w komórkach HeLa3. W komórkach A549 i MDA-MB-231 proliferacja i cytotoksyczność wywołane stabilizatorem mikrotubul paklitakselem wykazywały bardzo podobne wartości w ocenie za pomocą pomiarów wskaźnika komórkowego i standardowo stosowanego testu sulforodaminy B (SRB)4. W linii komórek neuronalnych unieśmiertelnionych neuronów hipokampa pomiary wskaźnika komórkowego HT-22 zostały zweryfikowane pod kątem ich zdolności do wykrywania proliferacji komórek, cytotoksyczności glutaminianu i cytoprotekcji przed szeroko stosowanym testem bromku 3-(4,5-dimetylotiazol-2-ylo)2,5-difenylotetrazoliu (MTT)5. W tym samym badaniu wyniki testu MTT i pomiary indeksu komórkowego również dobrze korelowały w pomiarze proliferacji neuronalnych komórek progenitorowych, cytotoksyczności po deprywacji czynników wzrostu i ratowaniu cytotoksyczności przez inhibitor pankaspazy QVD5. Cytotoksyczność indukowana w komórkach NIH 3T3 przez wandetanib (receptor czynnika wzrostu śródbłonka naczyniowego i inhibitor receptora naskórkowego czynnika wzrostu) wykazała podobne wyniki mierzone za pomocą wartości indeksu komórkowego lub testu wychwytu czerwieni obojętnej6.
Ostatnio korzystaliśmy z systemu analizatora komórek w czasie rzeczywistym do oceny neuroprotekcyjnych efektów agonisty receptora serotoninowego 2A (5-HT2A) (±)-2,5-dimetoksy-4-jodoamfetaminy (DOI) w linii komórek neuronalnych (komórki SK-N-SH) i przeprowadziliśmy badania przesiewowe pod kątem udziału szlaków drugiego przekaźnika poprzez monitorowanie wpływu ich chemicznego hamowania na obserwowaną neuroprotekcję7. Co ciekawe, receptor 5-HT2A ma zarówno halucynogennych, jak i niehalucynogennych agonistów (takich jak odpowiednio DOI i lisuride), które mogą aktywować zarówno wspólne, jak i odrębne szlaki drugiego przekaźnika.
Zaletą prezentowanej techniki jest to, że pozwala ona na zbieranie w czasie rzeczywistym informacji o przeżywalności komórek w ciągu kilku dni, na wytyczanie zaangażowanych ścieżek drugiego przekaźnika, na ocenę możliwego wpływu efektów proliferacji na neuroprotekcję, oraz na wybór optymalnego czasu dla dodatkowych badań punktu końcowego na tej samej populacji komórek. Schemat ideowy przepływu pracy w bieżącym protokole przedstawiono na rysunku 1.