Yaşlanan hücreler normalde normal biyolojik yaşlanma sırasında organizmalarda yıllar içinde birikir, ancak radyasyon ve kemoterapi de dahil olmak üzere çeşitli kanser tedavilerinin neden olduğu hasara yanıt olarak tümör hücrelerinde hızla gelişebilir. Artık çoğalmamasına rağmen, tedaviye bağlı yaşlanan (TIS) tümör hücreleri tedavi direncine katkıda bulunabilir ve nüksetmeyi tetikleyebilir 1,2,3. TIS hücreleri tarafından salgılanan faktörler, immün kaçamağı veya metastazı teşvik ederek tümör malignitesini şiddetlendirebilir 4,5. TIS hücreleri karmaşık, bağlama özgü fenotipler, değişmiş metabolik profiller ve benzersiz immün yanıtlar geliştirir 6,7,8. Bu nedenle, çeşitli kanser tedavisi yaklaşımları tarafından indüklenen TIS tümör hücrelerinin tanımlanması ve karakterizasyonu, kanser araştırma topluluğunun sürekli ilgi duyduğu bir konudur.
TIS tümör hücrelerini tespit etmek için, öncelikle yaşlanma belirteci enzimi lizozomal beta-galaktosidaz GLB19'un artan aktivitesini tespit etmeye dayanan geleneksel yaşlanma testleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Nötre yakın (asidik değil) lizozomal pH'ta tespit, yaşlanma ile ilişkili beta-galaktosidaz (SA-β-Gal)10'un spesifik tespitine izin verir. Birkaç on yıldır kullanılan standart bir SA-β-Gal testi, ışık mikroskobu11 ile sabit hücrelerde SA-β-Gal'i tespit etmek için mavi bir kromojenik beta-galaktosidaz substratı olan X-Gal (5-bromo-4-kloro-3-indolil-β-D-galaktopiranosid) kullanır. X-Gal testi, yaygın olarak bulunan reaktifler ve laboratuvar ekipmanlarını kullanarak TIS'in kalitatif görsel doğrulamasını sağlar. Temel bir iletilen ışık mikroskobu, mavi kromojenin varlığını değerlendirmek için gereken tek enstrümantasyondur. Bununla birlikte, X-Gal boyama prosedürü hassasiyetten yoksun olabilir, bazen rengin gelişmesi için 24 saatten fazla zaman gerekir. Boyama, bir ışık mikroskobu altında mavi kromojen yoğunluğunun bir miktar seviyesini sergileyen hücrelerin sayılmasına dayanan bireysel yaşlanan hücrelerin düşük verimli, öznel skorlaması ile takip edilir. X-Gal hücre geçirimsiz olduğundan, bu tahlil, aşağı akış analizi için geri kazanılamayan çözücü sabit hücreler gerektirir. Hayvanlardan veya hastalardan sınırlı örneklerle çalışırken, bu büyük bir dezavantaj olabilir.
C 12-FDG (5-dodekanoylaminofluorescein Di-β-D-Galactopyranoside, yeşil) ve DDAOG (9H-(1,3-dichloro-9,9-dimethylacridin-2-one-7-yl) β-D-Galactopyranoside, far-red) dahil olmak üzere hücre geçirgen, floresan enzim substratları kullanılarak geliştirilmiş SA-β-Gal testleri daha önce literatür12,13,14,15'te ortaya çıkmıştır. DDAOG'un kimyasal prob yapısı ve optik özellikleri Ek Şekil S1'de gösterilmiştir. Bu hücre perkastlı problar, canlı (sabit değil) hücrelerin analizine izin verir ve kromojenik problar yerine floresan, yüksek içerikli tarama cihazları ve akış sitometreleri de dahil olmak üzere hızlı yüksek verimli floresan analiz platformlarının kullanımını kolaylaştırır. Akış sitometrelerinin sıralanması, aşağı akış analizi için hücre kültürlerinden veya tümörlerden (örneğin, batı lekelenmesi, ELISA veya 'omikler) zenginleştirilmiş canlı yaşlanan hücre popülasyonlarının geri kazanılmasını sağlar. Floresan analizi ayrıca belirli bir numunedeki yaşlanan hücrelerin yüzdesinin daha doğru bir şekilde belirlenmesini sağlayan nicel bir sinyal sağlar. Canlılık probları ve florofor etiketli antikorlar dahil olmak üzere ek floresan problar, SA-β-Gal'in ötesindeki hedeflerin çoklanmış analizi için kolayca eklenebilir.
DDAOG'a benzer şekilde, C12-FDG, SA-β-Gal için bir floresan probdur, ancak yeşil floresan emisyonu,hücre 16'da lipofuscin agregalarının birikmesi nedeniyle yaşlanma sırasında ortaya çıkan içsel hücresel AF ile örtüşür. Uzak kırmızı DDAOG probu kullanılarak, yeşil hücresel AF, yaşlanma17'yi doğrulamak için ikincil bir parametre olarak kullanılabilir. Bu, yaşlanma18 için tek bir belirteç olarak genellikle güvenilmez olabilen SA-β-Gal'e ek olarak ikinci bir belirteç kullanarak tahlil güvenilirliğini artırır. Yaşlanan hücrelerde endojen AF'nin tespiti etiketsiz bir yaklaşım olduğundan, DDAOG tabanlı tahlilimizin özgüllüğünü genişletmenin hızlı ve basit bir yoludur.
Bu protokolde, DDAOG ve AF'nin, in vitro kültürlerden veya farelerde kurulan ilaçla tedavi edilen tümörlerden izole edilmiş canlı TIS tümör hücrelerinin tanımlanması için hızlı, çift parametreli bir akış sitometri testi olarak kullanımını gösteriyoruz (Şekil 1). Protokol, çok çeşitli standart ticari akış sitometri analizörleri ve ayıklayıcıları ile uyumlu floroforlar kullanır (Tablo 1). Standart akış sitometri analizi kullanılarak canlı yaşlanan hücrelerin yüzdesinin kantitasyonu sağlanır. İstenirse, yaşlanma ile eşzamanlı olarak ilgilenilen hücre yüzey antijenlerini değerlendirmek için isteğe bağlı bir immünoetiketleme adımı gerçekleştirilebilir. Tanımlanan yaşlanan hücreler, standart floresan aktive hücre sıralama (FACS) metodolojisi kullanılarak da zenginleştirilebilir.

Şekil 1: Deneysel iş akışı. DDAOG testinin kilit noktalarını özetleyen şematik bir özetleme. (A) TIS'e neden olan bir ilaç, memeli kültürlü hücrelere eklenir veya tümör taşıyan farelere uygulanır. Daha sonra TIS'in başlangıcı için zamana izin verilir: hücreler için, tedaviden 4 gün sonra; fareler için, toplam 22 gün, her 5 günde bir üç tedavi artı 7 gün iyileşme. Hücreler toplanır veya tümörler süspansiyona ayrılır. (B) Numuneler, 30 dakika boyunca SA-β-Gal'in tespiti için lizozomal pH'ı ayarlamak üzere Baf ile muamele edilir; Daha sonra, SA-β-Gal'i tespit etmek için 60 dakika boyunca DDAOG probu eklenir. Numuneler PBS'de 2 kat yıkanır ve kısaca bir canlılık lekesi eklenir (15 dakika). İsteğe bağlı olarak, numuneler açık floresan kanallarında floresan antikorları ile boyanabilir ve / veya daha sonra analiz edilmek üzere sabitlenebilir. (C) Numuneler standart bir akış sitometresi kullanılarak analiz edilir. Canlı hücreler, yeşil otofloresansa (lipofussin) karşı kırmızı DDAOG (SA-β-Gal'i gösteren) gösteren nokta grafiklerinde görselleştirilir. TIS hücrelerinin yüzdesini belirlemek için bir kapı, işlenmemiş kontrol örneklerine dayanarak oluşturulur (gösterilmemiştir). Bir sıralama sitometresi (FACS) kullanılırsa, TIS hücreleri toplanabilir ve daha fazla in vitro tahlil için kültüre geri yerleştirilebilir veya moleküler biyoloji tahlilleri için lize edilebilir ve işlenebilir. Kısaltmalar: DDAO = 9H-(1,3-dikloro-9,9-dimetilakridin-2-one); DDAOG = DDAO-Galaktosit; TIS = tedaviye bağlı yaşlanma; FL-Ab = florofor konjuge antikor; Baf = Bafilomisin A1; SA-β-Gal = yaşlanma ile ilişkili beta-galaktosidaz; PBS = fosfat tamponlu salin; FACS = floresan ile aktive edilmiş hücre sıralama. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
| Florofor | Algı -lar | Eski/Em (nm) | Sitometre lazer (nm) | Sitometre dedektörü / bandpass filtresi (nm) |
| cesaret | SA-β-Gal | 645/6601 | 640 | 670 / 30 |
| AF | Lipofuscin (Lipofussin) | < 600 | 488 | 525 / 50 |
| CV450 Serisi | Canlılık | 408/450 | 405 | 450 / 50 |
| PE | Antikor/yüzey işaretleyici | 565/578 | 561 | 582 / 15 |
Tablo 1: Floroforlar ve sitometre optik özellikleri. Bu protokolde kullanılan sitometre özellikleri, toplam 4 lazer ve 15 emisyon dedektörü içeren bir cihaz için listelenmiştir. 645/660 nm'de tespit edilen DDAOG, SA-β-Gal1 tarafından parçalanan probun şeklidir. Amcalı DDAOG, 460/610 nm'de düşük seviyeli floresan gösterebilir, ancak protokoldeki yıkama adımlarıyla çıkarılır. Kısaltmalar: DDAO = 9H-(1,3-dikloro-9,9-dimetilakridin-2-one); DDAOG = DDAO-Galaktosit; AF = otofloresan; PE = fikoeritrin; SA-β-Gal = yaşlanma ile ilişkili beta-galaktosidaz.