MeCP2 단백질 변이체에 대한 전기 화학 발광 기반 분석

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Biochemistry

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Summary

전기 화학 발광 면역 분석 (ECLIA)은 내인성 및 외인성 적용 MeCP2 단백질 변이체의 정량적 검출을위한 새로운 접근법으로, 광범위한 작업 범위에 걸쳐 낮은 인트라 및 분석 오류로 높은 정량적, 정확하고 재현 가능한 측정을 생성합니다. 여기서, MeCP2-ECLIA에 대한 프로토콜을 96웰 형식으로 설명한다.

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Steinkellner, H., Beribisky, A. V., Mausberg, P., Christodoulou, J., Scheiber-Mojdehkar, B., Huber, A., Sarne, V., Laccone, F. An Electrochemiluminescence-Based Assay for MeCP2 Protein Variants. J. Vis. Exp. (159), e61054, doi:10.3791/61054 (2020).

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Abstract

ECLIA는 96 웰 포맷으로 내인성 및 재조합 단백질 양을 정량화할 수 있는 다목적 방법입니다. ECLIA 효율성을 입증하기 위해, 이 분석은 마우스 뇌 조직에서 MeCP2의 본질적인 수준을 분석하고 인간 진피 섬유아세포에서 TAT-MeCP2의 섭취를 분석하는 데 사용되었다. MeCP2-ECLIA는 낮은 분석 및 분석 간 오류로 매우 정확하고 재현 가능한 측정을 생성합니다. 요약하자면, 우리는 고처리량 스크린에서 이용될 수 있는 MeCP2 단백질 변이체의 평가를 위한 정량적인 방법을 개발했습니다.

Introduction

전기 화학 발광 면역 분석 (ECLIA)는 전기 화학적으로 자극 될 때 발광을 방출하도록 설계된 라벨을 활용하는 프로세스를 기반으로합니다. 그것은 임상 진단 1뿐만 아니라 기초 산업 및 학술 연구, 식품 산업에서 생물학적 분석물의 정량적 검출을 위한 광범위하게 적용 가능한기술이다. 일반적으로 탄소 잉크 전극이 있는 일회용 96웰 플레이트가 사용됩니다. 이들 전극은 면역분석에 대한 고체상 담체로서 작용한다. 이차 항체는 전기 발광 라벨에 공액되고 전기가 시스템에 가해지면 화학 라벨의 발광이 트리거됩니다. 초저잡음 전하 결합 장치(CCD)는 포획 항체에 결합된 항원과 정비례하는 광 강도를 기록하여 샘플2의표적 화된 공액을 정량화합니다. 효소 연계 면역흡착 분석(ELISA)에 비해 ECLIA는 더 높은 감도 및 재현성을 제공하며 더 나은 자동화 및 일관성3을제공함에 있어 유리한 것으로 간주됩니다.

여기서 우리는 새로 개발된 ECLIA 시스템을 사용하여 인간 및 뮤린 기원의 샘플에서 메틸-CpG 결합 단백질 2(MeCP2) 수준뿐만 아니라 재조합 단백질의 상이한 변이체를 분석하였다. MecP2는 메틸화된 DNA 서열과 상호 작용하는 것으로 알려진 X-연결된 핵산 결합 단백질입니다. 이 단백질은 유전자발현4,,5의조절에 연루되어 있다. 이 단백질을 부호 매코딩하는 유전자에 있는 기능 상실 돌연변이는 Rett 증후군 (RTT),6가혹한 신경 발달 무질서6를 일으키는 원인이 되는 주요 범인입니다. 또 다른 MeCP2 관련 장애, MECP2 중복 증후군, 또한 RTT의 그들과 겹칠 수 있는 신경 증상으로 이어질7. 특히, 여성은 주로 RTT에 의해 영향을받는 반면 남성은 주로 MECP2 중복 증후군6,,7에의해 고통받고 있습니다.

이러한 장애는 중추 신경계 (CNS)에서 각각 부족하거나 과잉 MeCP2 수준과 관련이 있습니다. 따라서, CNS에서 MeCP2 수준을 증가 포함 하는 RTT에 대 한 치료 옵션 MeCP2의 초과와 관련 된 해로운 효과 방지 해야 할 것 이다7. 이 사실로 인해 ECLIA 시스템에서 제공하는 MeCP2 단백질 수준의 매우 민감하고 정확한 정량화는 RTT의 발전과 MECP2 중복 증후군 연구에 매우 중요합니다. 인간 세포주 및 마우스 조직 샘플로부터 내인성 및 외인성 MeCP2 수준의 정밀한 측정은 인간 MeCP2 이소폼 B(또한 이소폼 e1라고도 함)로 구성된 재조합 단백질뿐만 아니라, 혈액-뇌장벽을,교차시킬 가능성이 있는 최소한의 N-말단 HIV-TAT 트랜스듀션 도메인(TAT-MeCP2)이 이 작업에서제시된다.

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Protocol

연구 목적을 위한 피부 생검 조달을 위한 승인은 웨스트미드에 있는 아동 병원의 인간 연구 윤리 위원회에서, 오스트레일리아에서 얻었습니다. 동물 실험에 대한 동의는 오스트리아 연방 과학 경제부에서 얻어졌으며, 이는 현지 동물 복지 규정에 따라 수행되었습니다(GZ: 66.009/0218-II/3b/2015).

참고: ECLIA 시스템의 원리는 그림 1에설명되어 있습니다.

1. 항체 선택

  1. 다양한 MeCP2 항체의 범위에 대한 신호 대 잡음 비를 평가하고 1차 마우스 모노클로날 MeCP2 항체(클론 Mec-168) 및 토끼 폴리클로날 MeCP2 검출 항체(맞춤형)의 조합 내에서 최고의 신호 강도 및 최고 특이성을 식별한다. 이차 항체의 경우, 시스템 특이적항체(물자 표)를사용하며, 이는 또한 실험적으로 검증되었다.
    참고: 표 1은 MeCP2-ECLIA 개발 및 이들의 시험된 희석 범위 동안 검증된 모든 항체에 대한 개요를 제공합니다.
함수 이름 복제 희석
기본 마우스, 안티 MeCP2 멕-168 1:500−-1:10,000
기본 마우스, 안티 MeCP2 4B6 1:250-1:4,000
기본 마우스, 안티 MeCP2 남성 8 1:500-1:4,000
기본 마우스, 안티 MeCP2 1B11 1:500-1:4,000
기본 토끼, 안티 MeCP2 D4F3 1:500-1:4,000
보조 토끼, 안티 MeCP2 Polyclonal 1:2,000−1:20,000
보조 토끼, 안티 MeCP2 Polyclonal 1:2,000−1:20,000
검색 SULFO-TAG 라벨 안티 토끼 Polyclonal 1:500−-1:1,000

표 1: 항체 및 사용된 작용 희석의 목록.

  1. 대안적으로, 기존의 ELISA와 잘 작동하는 각 쌍의 MeCP2 항체를 사용한다.

2. TAT-MeCP2 융합 단백질로 HDF 치료

참고: TAT-MeCP2는 대장균에서 재조합하여 발현하고, 앞서 설명한바와 같이 표준 크로마토그래피 기술을 사용하여 정제하고 -80°C에서 저장하였다.

  1. 플레이트 1 x 106 인간 진피 섬유아세포(HDF) 세포를 100 mm 접시에 5%CO2로 37°C에서 밤새 성장시키고 약 90% 동률에 도달할 때까지 세포를 성장시다.
  2. TAT-MeCP2 융합 단백질 1병을 꺼내십시오. 얼음을 녹이고 부드럽게 섞어주세요.
  3. TAT-MeCP2를 HDF 배양 배지의 50 mL에서 500 nM의 최종 농도로 희석한다.
  4. 100 mm 접시에서 매체를 제거하고 최대 24 시간까지 다양한 잠복기 동안 37 °C에서 500 nM TAT-MeCP2로 세포를 배양합니다.
  5. 셀에서 TAT-MeCP2 용액을 제거합니다. 미리 데운 덜베코의 인산완식염수(DPBS)로 세포를 2x 세척합니다.
  6. 37 °C10에서5 분 동안 0.05 % 트립신 -EDTA 용액의 2 mL로 세포를 치료하십시오.
  7. 6 mL의 HDF 배양 배지를 추가하여 트립신을 비활성화하고 15 mL 튜브에서 세포를 수집합니다.
  8. 실온에서 5 분 동안 500 x g에서 원심 분리에 의해 세포를 펠렛.
  9. 상한제를 제거하고 얼음으로 차가운 DPBS로 세포를 2x 씻어 내다. 펠릿을 얼음위에 보관하고 시료 준비를 진행합니다.

3. 견본 준비

  1. HDF 리세이츠
    1. 스즈키 외11에따르면 세포질 및 핵 세포 전구내의 세포분열에 대한 REAP 방법을 사용하여 MeCP2의 가장 높은 단백질 수준을 결정한다. 분획을 실험당 6개 이하로 제한합니다.
  2. 마우스 뇌가 리세이트
    1. 각 저혈압 매리시스 시약 및 추출 완충제의 100 mL을 준비합니다.
      1. 저혈압 용염 시약의 경우, 잘 혼합 10 mM HEPES, 1.5 mM 염화 마그네슘 과 10 mM 염화 칼륨.
      2. 추출 버퍼의 경우, 잘 혼합 20 mM HEPES, 1.5 mM 염화 마그네슘, 0.42 M 염화 나트륨, 0.2 mM EDTA, 그리고 25% (v/v) 글리세롤.
      3. 두 버퍼의 pH를 7.9로 조정합니다.
      4. 1 mM 디티오트레이톨(DTT) 및 프로테아제 억제제 칵테일 1m를 두 버퍼에 신선하게 첨가합니다. 사용하기 전에 얼음을 식히세요.
    2. 일시 중단 100 총 마우스 뇌의 mg (변형: C57BL/6J, 야생형 남성과 여성 및 B6.129P2 (C)-Mecp2tm1.1Bird/J,hemizygous 남성 및 이종 시균의 1 mL에 4−8 주 령.
    3. 미리 냉각 된 Dounce 모든 유리 조직 균질화로 뇌를 균질화15 스트로크의 균질화 A (느슨한, 큰 클리어런스) 및 B (좁은 정리를 위해) 각각.
    4. 균질화된 세포를 4°C에서 20분 동안 10,000 x g에서 깨끗한 튜브 및 원심분리기로 옮긴다. 상급제를 폐기하십시오 (또는 추가 사용을 위해 세포 플라즈마 분획으로 보관하십시오).
    5. 시작 재료 100 mg당 추출 버퍼의 140 μL에서 펠릿을 다시 일시 중단합니다. 튜브를 예식된 열블록에 놓고 4°C에서 30분간 부드럽게 섞습니다.
    6. 4 °C에서 10 분 동안 16,000 g에서 튜브를 원심 분리합니다. 상층부(즉, 핵 분획)를 새로운 사전 냉각 튜브로 옮기고 사용 될 때까지 -80 °C에서 보관하십시오.
      참고: 마우스 뇌및 HDF에서 유래한 리세이트의 단백질 농도는 BCA 단백질 분석에 의해 평가될 수 있습니다.

4. MeCP2-ECLIA 프로토콜

  1. 세척 용액, 차단 완충제 및 분석 희석제 용액의 준비 (1 일째)
    1. 500 μL의 Tween 20 ~1 L의 PBS를 추가하여 PBS 용액에 0.05 % 트웬 20을 준비하고 격렬하게 혼합하고 "세척 용액"으로 라벨을 붙입니다.
      참고: 갓 준비한 세척 버퍼만 사용해야 합니다.
    2. 인산완식염수(PBS)에서 3% 블로커A(재료표)의차단 용액을 준비한다. 부드럽게 저어서 섞고, 걸소 살균하고 최대 2주 동안 사용할 때까지 냉장고에 보관하세요.
    3. PBS 의 10 mL에 차단 용액 5 mL을 추가하여 분석 희석제 용액 (PBS에서 1 % 차단기 A)을 준비하십시오.
  2. 높은 바인드 플레이트 코팅
    1. 96 웰 멀티 어레이 단일 스팟 높은 바인드 플레이트를 꺼낸다.
      참고: 높은 바인드 플레이트는 결합 능력이 크기 때문에 소수성 표면이 있는 표준 플레이트보다 동적 범위가 더 큽습니다.
    2. 단일클론 마우스 항-MeCP2 항체를 얼음 상에 해동하고 항체의 0.67 μL을 PBS의 4 mL(PBS에서 1:6,000 항체 희석)으로 혼합한다. 항체 용액을 잘 혼합하고 튜브를 "코팅 용액"으로 라벨링합니다.
    3. 다중 채널 피펫터를 사용하여 각 웰의 하단 모서리에 25 μL의 코팅 용액을 조심스럽게 분배하는 단계; 이를 용액 코팅 방법이라고 합니다. 양쪽의 96웰 플레이트를 부드럽게 눌러 코팅 용액이 각 우물의 바닥을 덮도록 합니다.
    4. 접착제 호일로 플레이트를 밀봉하고 밤새 4 °C (12−16 h)에서 냉장고에 접시를 인큐베이션.
  3. 블로킹 (2일차)
    1. 냉장고에서 접시를 꺼내 호일을 제거합니다.
    2. 폐기 바구니에 던져 항체 코팅 용액을 제거하고 우물에서 모든 코팅 용액을 제거하기 위해 종이 타월에 접시를 누릅니다.
    3. 웰당 차단 용액 125 μL을 추가합니다. 플레이트를 다시 밀봉하고 궤도 마이크로 플레이트 셰이커에 놓습니다.
    4. 800 rpm에서 일정한 흔들림으로 실온에서 90 분 동안 접시를 배양하십시오.
  4. 표준 및 시료 준비
    1. 인큐베이션 시간 동안 MeCP2 및/또는 TAT-MeCP2 단백질 표준 및 다양한 샘플을 준비합니다.
      참고: 표준 희석에 사용되는 용해 버퍼는 분석된 샘플에 사용되는 것과 동일해야 합니다.
    2. MePC2 및/또는 TAT-MeCP2 단백질 스톡 솔루션(250 μg/mL)의 유리병을 꺼내면 마우스 뇌가 용해되고 HDF가 -80°C에서 용해됩니다. 얼음에 그들을 해동.
    3. 표 2에따라 표준 스톡 솔루션(MeCP2 및/또는 TAT-MeCP2)을 깨끗한 튜브에 희석합니다.
    4. 다음과 같이 용해 완충액으로 샘플을 희석: 용해 완충액의 25 μL당 마우스 뇌 용해액의 1-20 μg, 용해 완충액의 25 μL 당 HDF 용해의 0.25-1 μg. 각 시료의 충분한 부피를 준비하여 삼중으로 분석을 수행합니다.
표준 농도 희석
표준 1 1,800 ng/mL 1.08 μL 표준 재고 솔루션 + 148.92 μL 용해 버퍼
표준 2 600 ng/mL 50 μL 표준 1 + 100 μL Lysis 버퍼
표준 3 200 ng/mL 50 μL 표준 2 + 100 μL Lysis 버퍼
표준 4 66.67 ng/mL 50 μL 표준 3 + 100 μL Lysis 버퍼
표준 5 22.22 ng/mL 50 μL 표준 4 + 100 μL Lysis 버퍼
표준 6 7.41 ng/mL 50 μL 표준 5 + 100 μL Lysis 버퍼
표준 7 2.47 ng/mL 50 μL 표준 6 + 100 μL Lysis 버퍼
표준 8 0.82 ng/mL 50 μL 표준 7 + 100 μL Lysis 버퍼
표준 9 0.27 ng/mL 50 μL 표준 8 + 100 μL Lysis 버퍼
표준 10 0 ng/mL 150 μL Lysis 버퍼

표 2: 0에서 1,800 ng/mL까지의 표준 시리즈.

  1. 샘플 및 표준 솔루션 추가
    1. 폐바구니에 던져 서 차단 용액을 제거하고 우물에서 모든 차단 솔루션을 제거하기 위해 종이 타월에 접시를 누릅니다.
    2. 세척 용액을 추가하고 즉시 제거하여 150 μL의 세척 용액으로 플레이트를 3x 씻어 내보소.
    3. 단일 채널 파이펫을 사용하여 웰의 하단 모서리에 25 ul의 표준 및 샘플을 추가합니다.
    4. 접시를 밀봉하고 800 rpm에서 일정한 흔들림으로 실온에서 4 시간 동안 플레이트를 배양하십시오.
  2. 표지되지 않은 검출 항체
    1. 얼음에 폴리 클론 토끼 항 MeCP2 항체를 해동. 분석 희석액으로 항체 1:6,000을 희석한다.
    2. 표준과 샘플을 쓰레기 바구니에 던져 서 제거하고 종이 타월에 접시를 누릅니다.
    3. 세척 용액을 추가하고 즉시 제거하여 150 μL의 세척 용액으로 플레이트를 3x 씻어 내보소.
    4. 다중 채널 파이펫터를 사용하여 각 우물에 25 μL의 라벨이 없는 검출 항체를 추가합니다. 접시를 밀봉하고 실온에서 800 rpm에서 일정한 흔들림으로 1 시간 동안 배양하십시오.
  3. 특정 공액 항체
    1. 냉장고에서 특정 이차 항체(재료 표)를꺼내 얼음에 놓습니다. 항체를 희석시키는 분석액으로 1:666.67을 희석시키고 부드럽게 섞는다.
    2. 라벨이 부착되지 않은 이차 항체를 폐기 바구니에 넣고 종이 타월로 접시를 탭합니다.
    3. 세척 용액을 추가하고 즉시 제거하여 150 μL의 세척 용액으로 플레이트를 3x 씻어 내보소.
    4. 다중 채널 파이펫터를 사용하여 각각의 웰에 25 μL의 특정 공액 항체(재료 표)를추가합니다. 접시를 밀봉하고 실온에서 800 rpm에서 일정한 흔들림으로 1 시간 동안 배양하십시오.
  4. 접시 읽기
    1. 자유 공액항체(재료 표)를폐기 바구니에 넣고 종이 타월로 접시를 탭합니다.
    2. 세척 용액 150 μL로 플레이트를 3x 씻으소서.
    3. 트리프로필라민을 함유하는 계면활성제와 함께 1x Tris 계금 판독버퍼(표)의150 μL을 플레이트에 광 발생을 위한 공동 반응제로 첨가한다. 역피케팅 기술을 사용하여 기포를 피하십시오.
    4. 플레이트를 마이크로 플레이트 검출플랫폼(재료 표)에놓고 즉시 측정을 시작합니다. 96웰 플레이트 수집을 위한 설정을 사용합니다.
    5. 전기 화학 발광 검출 시스템(재료표)에내장 된 CCD 카메라에 의해 전기 화학 발광 신호를 캡처하고 상대 광 단위 (RLU)에 해당하고 빛의 강도에 정비례하는 신호 수를 기록합니다.
      참고: 전기화학적 자극시, 탄소 전극에 결합된 루테늄 라벨은 620 nm에서 발광광을 방출한다. 계측기 와드소프트웨어(재료 표)로데이터를 분석합니다.

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Representative Results

ECLIA 시스템의 원리는 그림 1에설명되어 있습니다. 두 개의 MeCP2 변형에 대한 표준 곡선은 그림 2에나와 있습니다. 광범위한 농도(1-1,800 ng/mL)에서 정확한 정량화가 가능했습니다. 도 3에서마우스 뇌 및 HDF에서 유래된 메CP2 수준의 포액을 분석했습니다. 이형에서의 뇌 핵 용해물에서의 MeCP2 발현, 야생형 및 녹아웃 마우스는 도 3A에서비교하였고, 도 3B에서 MeCP2 단백질은 ECLIA를 사용하여 MECP2 결핍 인간 섬유아세포(c.806delG)에서 검출되었다. MECP2 결핍 세포주(c.806delG)에 의한 TAT-MeCP2의 섭취도 시간이 지남에 따라 조사되었다(그림4). 마지막으로, 표 3에나타낸 바와 같이 교차 및 분석 내 정밀도가 입증되었습니다.

Figure 1
그림 1: MeCP2 전기 발광 분석의 다이어그램. 이 수치는 www.meso-scale.com 적응했습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 2
그림 2: 인간 MeCP2에서 생성된 MeCP2 표준 곡선을 여러 측정. 빈 위의 2.5 표준 편차(SD)로 정의된 검출(LLOD)의 하한은 1.00 ng/mL입니다. 재조합 인간 MeCP2(Abnova)는 R2 = 0.996을 사용하여 1.00 ng/mL(LLOD)에서 1,800 ng/mL(검출의 상한[ULOD])까지의 범위에 걸쳐 정확하게 정량화될 수 있었다. 오류 막대는 n = 3의 표준 오류를 나타냅니다. 그림은 스타인켈너 등에서 수정되었습니다. 8. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 3
그림 3: 마우스 뇌 및 HDF의 MeCP2 수준. (a)MeCP2-단백질 수준은 이형이후(회색, HET) 및 암컷 야생형 마우스(검정, 야생형) (n=4) 및 1개의 Mecp2-knockout마우스(RTT)로부터 뇌 핵 용해액에서 측정하였다; (b)RTT 증후군을 위한 모델로서 신생아 뇌병증을 가진 남성 환자로부터 유래된 MeCP2 결핍 섬유아세포세포주(c.806delG)로부터 세포가 용해되어 인간에서 MeCP2 단백질 수준을 평가하고 건강한 대조군(검정)을 수행하였다. 제시된 데이터는 삼중웰의 평균 ±SD(n=3)이다. No MeCP2 단백질은 면역형광 또는 ECLIA를 사용하여 돌연변이 세포주에서 검출되지 않았으며, TAT 융합 단백질을 이용한 추가 적인 섭취 연구를 위한 매우 민감한 시스템임을 더욱 입증하였다. 이 그림은 스타인켈너 등 에서수정되었습니다. 8. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

Figure 4
그림 4: TAT-MeCP2의 시간 의존적 인 섭취량. c.806delG HDFs에서 핵 분획의 MeCP2 수준을 500 nM 재조합 TAT-MeCP2 융합 단백질로 처리하였다. 분석은 MeCP2-ECLIA로 수행되었다. 규정된 시점에서, 세포를 DPBS로 세척하고 세포외 경계 TAT-MeCP2를 제거하기 위해 5분 동안 0.05% 트립신-EDTA로 배양하였다. 트립시네화는 혈청과 함께 미디어를 첨가하여 중단되었다. 세포 현탁액을 500 x g에서 5분 동안 원심분리했다. 세포 펠릿을 얼음-차가운 DPBS로 2x 세척한 후, 샘플은 프로토콜 섹션에 기재된 바와 같이 핵 분획의 추출을 위해 제조되었다. 이 그림은 스타인켈너 등 에서수정되었습니다. 8. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

인트라 분석 인터 분석
mL 단백질 당 ng MeCP2 mL 단백질 당 ng MeCP2
잘 1 웰 2 웰 3 의미 SDa SEMb %CVc 의미 SDa SEMb %CVc
인간 섬유아세포 6.42 6.30 6.45 6.39 0.08 0.05 1.24 6.61 0.64 0.37 9.71
마우스 뇌 가해 9.92 10.16 10.36 10.14 0.22 0.13 2.17 11.22 0.94 0.54 8.33
a. 표준 편차, b표준 오차 평균, c변형 계수

표 3: HDF 및 야생형 마우스 뇌가 3일 연속으로 분석 정밀도를 측정합니다. 유정 당 1-10 μg의 세포 용해단백질을 적용하였다. a. SD, 표준 편차; b SEM, 표준 오차 평균; c CV, 변동 계수. 이 표는 스타인켈너 등8에서수정되었습니다.

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Discussion

내인성 MeCP2, 재조합 MeCP2 및 TAT-MeCP2 수준을 측정하기 위해 96 웰 플레이트 ECLIA가 개발되었습니다. MeCP2 단백질 기능의 손실은 RTT 증후군6으로이어지며, 치료는 현재 증상 관리 및 물리 치료로 제한됩니다. 1개의 유망한 처리 도로는 MeCP2 수준이 그들의 필요로 한 농도까지 적정될 수 있는 소위 단백질 대체 요법입니다12,,13,,14,,15. 혈액-뇌 장벽을 가로지르는 TAT 융합,단백질의 잠재력은 지난 2년간12,,13,14,,15에걸쳐 성공한 것으로 입증되었습니다. 이와 같이, MeCP2 전달을 위한 이 방법은 단백질 대체 요법 투여의 맥락에서 유용할 수 있다. MeCP2 단백질 수준을 복원하기 위한 TAT 융합 단백질 및 기타 치료법의 잠재력을 평가하기 위해서는 이를 정량화할 수 있는 효율적이고 저렴한 분석법을 개발하는 것이 가장 중요합니다. 본 작품에서 설명된 분석, ECLIA는, 유리한 인트라-및 상호 분석 값으로 MeCP2의 수준을 정확하고 일관되게 결정할 수있다(표 3).

다음 MeCP2-ECLIA 프로토콜의 경우, 마우스 뇌 용해 및 HDF를 관심 있는 세포로 사용하였다. 그러나, 이 프로토콜은 적어도 인간 및 뮤린 기원의 다른 모든 세포 유형과 함께 사용될 수 있다. 더욱이, HDFs는 다양한 MeCP2 단백질 변이체를 측정하는 이 분석의 능력을 보여주기 위해 TAT-MePC2 융합 단백질로 처리되었다. 시료 제제 동안, DTT 또는 β-메르카포에탄올과 같은 용해 완충제에서 환원제의 회피 또는 최소화는 기술의 효율을 보존하는 데 매우 중요하다. 이 방법의 추가적인 중요한 단계는 마우스 항-MeCP2 항체, 플레이트 차단 및 샘플 첨가를 이용한 플레이트 코팅을 포함하고, 이어서 토끼 항-MeCP2 항체를 이용한 4시간 배양한다. 후속 배양 특이적 이차항체(표 오브 머티리얼)와발광 반응이 일어나는 데 필요한 시약의 첨가, 이 절차의 최종 중요한 단계를 포함한다.

ECLIA 성능을 최적화하기 위해 다음 단계를 수행할 수 있습니다. 이 분석의 신호의 최대 출력은 백만 카운트를 초과해서는 안 됩니다. 유체가 전극 을 넘어 확산되는 것을 방지하기 위해 스팟 코팅이라는 기술을 사용하여 코팅 용액을 웰에 도입 할 수 있습니다. 이 기술은 고정밀 파이펫팅 또는 파이펫 로봇의 사용이 필요합니다. 또한, 다양한 항체 농도를 시험하는 것은 분석 특이성을 증가시키고 배경 신호를 감소시키는 데 유용할 수 있다. 후자를 해결하기 위해, 다양한 차단제(예: MSD, 차단기 D-M)는 또한 0.1%의 최종 농도로 사용될 수 있다. 신호 품질을 최적화하기 위해 다양한 인큐베이션 시간(300rpm 이상에서 흔들림)을 테스트하는 것이 좋습니다. 마지막으로, 혈청, 혈장, 소변 또는 뇌척수액과 같은 특정 매체에서 회복 및 희석 선형성을 증가시키기 위해 여러 희석제를 테스트 할 수 있습니다.

반정량 웨스턴 블롯 및 시판되는 MeCP2-ELISA는 일반적으로 MeCP2 단백질 수준을 연구하는 데 사용됩니다. ELISA의 작동 원리는 검출 모드라는 점에서 주목할 만한 차이점이 있는 ECLIA의 원리와 유사합니다. 이러한 방법에 비해 MeCP2-ECLIA는 더 빠르고 편리합니다. ECLIA는 야생형, 이종구 및 Mecp2-녹아웃 마우스 뇌샘플(그림 3A)에대한 분석으로 사용되었으며, 서부 블로팅에 의해 수득된 동일한 샘플로부터 MeCP2 양과 비교한 조사 결과(데이터는 도시되지 않음). MECP2 수준에서 ECLIA에 의해 측정된 암컷 야생형 및 이형 마우스 뇌 샘플의 MeCP2 수준에서 현저한 차이가 관찰되었으며, 이는 서부 블롯에 의해 통계적으로 유의한 것으로 검출되지 않았다. 이러한 높은 ECLIA 분석 정확도는 MeCP2 단백질 수준을 상승시킬 수 있는 새로운 화합물을 찾는 데 중요할 수 있다.

또한 MeCP2-ECLIA는 MeCP2-ELISA 대응제품보다 비용이 적게 들며 1ng/mL ~ 1,800 ng/mL(R2 = 0.996)의 높은 동적 범위로 인해 MeCP2 양이 적은 샘플과 함께 사용할 수 있습니다.2 시판되는 모든 ELISA 키트와 비교할 때 ECLIA는 이를 크게 능가합니다. ECLIA는 ELISA 대응에 비해 1-1,800 ng/mL에서 더 유리한 동적 범위를 가지고 있으며, 이는 0.312-20 ng/mL(마우스, 클라우드-클론 사)과 0.156-10 ng/mL(인간, 클라우드-클론 사)으로 밝혀졌습니다. 검출의 하한에 대한 명시적 정의가 없기 때문에 이 연구의 목적을 위해 두 가지 비약증 을 직접 비교할 수 없습니다.

요약하면, MeCP2-ECLIA가 생체외 및 시험관 내에서 MeCP2 양을 정확하게 결정할 수 있는 것으로 나타났다. RTT 에 영향을 받은 환자의 뉴런에서 MeCP2 단백질 수준을 보충하는 것은 실제로 유망한 치료 도로이지만, 과도한 MeCP2의 존재는 또한 MECP2 중복 증후군16,,17,,18과관련된 심각한 신경 학적 증상을 초래할 수 있다. 따라서, 이 방법은 단백질 대체 요법 동안 외인성으로 도입된 MeCP2의 양을 최적화하는 데 필수적인 중요성이 될 수 있다.

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Disclosures

저자는 공개 할 것이 없다.

Acknowledgments

브리기테 스투름 박사님께 ECLIA 악기를 지원해 주신 것에 대해 매우 감사드립니다.

Materials

Name Company Catalog Number Comments
1,4-Dithiothreitol (DTT) Sigma-Aldrich D9779 Hypotonic lysis reagent, Extraction Buffer
Bio-Rad Protein Assay Dye Reagent Concentrate Bio-Rad Laboratories Inc. 500-0006 Sample preperation
Detection AB SULFO-TAG labeled anti-rabbit Meso Scale Diagnostics R32AB-1 Antibody
Discovery workbench 4.0 Meso Scale Discovery Software
DMEM (1X) gibco by Life Technologies 41966-029 Sample preperation
Dulbecco’s PBS (sterile) Sigma-Aldrich D8537-500ML Sample preperation, Washing solution, Coating solution
EDTA Sigma-Aldrich EDS Extraction Buffer
Fetal Bovine Serum Sigma-Aldrich F9665 Sample preperation
Glycerol Sigma-Aldrich G2025 Extraction Buffer
Gold Read Buffer T (1x) with surfactant Meso Scale Diagnostics R92TG MeCP2 ECLIA protocol
HEPES Sigma-Aldrich H3375 Hypotonic lysis reagent, Extraction Buffer
KIMBLE Dounce tissue grinder set Sigma-Aldrich D8938 Sample preperation
Laboratory Shaker, rocking motion (low speed) GFL 3014 MeCP2 ECLIA protocol
Magnesium chloride hexahydrate (MgCl*6H20) Sigma-Aldrich M2670 Hypotonic lysis reagent, Extraction Buffer
MeCP2 (Human) Recombinant Protein (P01) Abnova Corporation H00004204-P01 Cell treatment
Microseal B seal Bio-Rad Laboratories Inc. MSB1001 for plate sealing
Monoclonal Anti-MeCP2, produced in mouse, clone Mec-168, purified immunoglobulin Sigma-Aldrich M6818-100UL; RRID:AB_262075 Antibody, Coating solution
MSD Blocker A Meso Scale Diagnostics R93BA-4 Blocker
MSD SECTOR Imager 2400 Meso Scale Diagnostics I30AA-0 MeCP2 ECLIA protocol
Multi-Array 96-well Plate Meso Scale Diagnostics L15XB-3/L11BX-3 MeCP2 ECLIA protocol
Penicillin-Streptomycin gibco by Life Technologies 15140122 Sample preperation
Polyclonal Anti-MeCP2, produced in rabbit Eurogentec S.A. custom-designed Antibody
Potassium chloride (KCl) Merck KGaA 1049361000 Hypotonic lysis reagent
Primary AB Mouse, anti-MeCP2 (1B11) Sigma-Aldrich SAB1404063; RRID:AB_10737296 Antibody
Primary AB Mouse, anti-MeCP2 (4B6) Sigma-Aldrich WH0004204M1; RRID:AB_1842411 Antibody
Primary AB Mouse, anti-MeCP2 (Mec-168) Sigma-Aldrich M6818; RRID:AB_262075 Antibody
Primary AB Mouse, anti-MeCP2 (Men-8) Sigma-Aldrich M7443; RRID:AB_477235 Antibody
Primary AB Rabbit, anti-MeCP2 (D4F3) Cell Signaling Technology 3456S; RRID:AB_2143849 Antibody
Protease Inhibitor Cocktail (100X) Sigma-Aldrich 8340 Hypotonic lysis reagent, Extraction Buffer
Secondary AB, Rabbit, anti-MeCP2 Eurogentec S.A. custom Antibody
Secondary AB, Rabbit, anti-MeCP2 Merck 07-013 Antibody
Sodium chloride (NaCl) Sigma-Aldrich S3014 Extraction Buffer
SULFO-TAG Labeled Anti-Rabbit Antibody (goat) Meso Scale Diagnostics W0015528S Antibody
TAT-MeCP2 fusion protein in-house production Cell treatment
Trypsin EDTA 0.25% (1X) gibco by Life Technologies 25200-056 Cell treatment
Tween 20 Sigma-Aldrich P9416 Washing solution

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References

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