住セルイメージ投射はダイナミックなプロセスを可視化する強力なツールです。固定セルの検討プロセスについての混乱と誤解につながることができます、静的画像のみを提供します。この作業は、吸収、薬物放出と細胞内リポソーム型ナノ粒子の細胞内局在性を調査する手法を示します。
従来の画像処理技術は、細胞プロセスに関する詳細情報を提供できます。しかし、この情報は、そうでなければ動的システムで静的なイメージに基づいています、連続したフェーズが簡単に見落とされるか誤解。住セルイメージ投射と微速度顕微鏡観察で生きているセルに対して実行できます数時間あるいは数日もっとまたはより少なく連続的なファッションではありませんそのため非常に有益。ここで説明したプロトコルでは、ドキソルビシン (dox) 生きている細胞の出産後化学療法ナノ粒子の運命の調査ができます。Dox は、生物学的にアクティブになる、ナノキャリアから解放する必要がありますデュアルインターカレーションのエージェントです。二十年以上臨床登録、にもかかわらずその吸収、破壊し、薬物放出まだ完全に理解しました。この資料では、脂質を基盤とした腫瘍細胞によってとられ、徐々 に分解があるという仮説を探ります。リリースされた dox は、核に転流します。固定アーティファクトを防ぐために、住セルイメージ投射と微速度顕微鏡観察、この実験の手順の説明を適用できます。
細胞間相互作用などの生物学的プロセスに従う能力間-細胞内輸送、細胞毒性化合物の吸収と細胞や組織、単一の分子の蛋白質蛋白質の相互作用過去大きな関心を得ています10 年間、「リアルタイム」の余分な次元を提供するので本稿では、無料 dox とナノ粒子 (Dox NP) に組み込まれている dox の細胞の運命に従う方法は、説明します。
ナノ粒子はある特定の癌を治療するために何十年も使用されています。エイズ関連カポジ肉腫の治療高度な卵巣と乳がん、多発性骨髄腫1と Dox NP が承認されました。最初リポソーム型ナノ粒子を開発し、臨床導入の一つだった。フリー フォーム、dox が大幅に十分な量で腫瘍部位に到達する能力を制限する血液の循環からクリアされます。さらに、治療は重度と用量制限副作用、口内炎、心臓障害などを伴います。ペグ化リポソーム ナノ粒子循環時間は日2分から増加します。このタイプのコレステロール含有リポソームは非常に安定して、この安定性は、カプセル化された薬剤の薬物動態を決定します。
しかし、この剛性を下げてをいます。腫瘍細胞に対する化合物の細胞毒性の能力は最初評価の in vitro、それは、dox は Dox-NP の細胞毒性の試金の3,4よりも強力示されています。キャリアの安定リリースと薬物の細胞内取り込みを防止し、この現象を精査する価値がある仮説。血流に積極的な要素を最後に、そのまま、腫瘍部位に到達するために建てられた、リポソームの組み込みプロパティは、ターゲット ・ サイト (すなわち腫瘍の細胞毒性成分 (すなわちdox) の障害のバイオアベイラビリティ細胞核)。Dox NP は、フリー フォームと比較して応答を改善するかはたくましくまだの臨床的価値としてカプセル化大幅減少心毒性効果5だったします。次の年では、他の化合物をナノ キャリア6のカプセル化。また、キャリアを変更するトリガーされた薬物の放出 (すなわち、腫瘍部位で) の結果しますが、血液循環7,8で安定性を維持します。長年の調査と臨床使用、Dox NP のようなナノキャリアの腫瘍内運命を完全クリアはまだはありません。最近の出版物のナノ粒子とられること、全体として、dox のリソソーム9に閉じ込められたままことが示されました。
薬剤の放出をナノ粒子の細胞内取り込みは、住セルイメージ投射を使用して最高監視できます動的プロセスです。また、セルの古典的な組織に孵化、固定化リポソームのキャリアを破壊するアーティファクトを導入、偽の結果を与えることができるその後固定します。住セルイメージ投射のための主な要件、蛍光によって好ましく、目的のプロセスの視覚化であります。Dox のような特定の化合物がある本質的な赤い蛍光性。また、キャリアに蛍光マーカーが生じるし、細胞小器官は、生きている細胞のマーカーを使用して視覚化できます。この方法では、キャリア、薬物放出とキャリアや薬物などの細胞局在の取り込みなどのパラメーターの配列をイメージを作成および分析できます。ここでは、メソッドを説明し、dox といくつかの腫瘍細胞の Dox NP の細胞の運命はリアルタイムでその後します。また、このメソッドは、ターゲット (例えば、ナノ粒子10) とトリガーのための理想的な条件を作成する簡単に合わせることができる (例えば、温熱療法7) 薬物放出。
過去に観測された固定ほとんどすぐにリポソーム ナノキャリアを破壊することが、DXR リリース フォームこれらの破壊されたリポソームはまだ核を入力する時間を持っていた非常に難しいとも誤解を招くデータの解釈を行います。日常的にいくつかの顕微鏡の調整と生きた細胞や組織に化学療法の運命を確認または組織学的観察を打倒する調べることができます。最近の論文は、細胞生細胞タイムラプス イメージング9を使用して無料でカプセル化された dox で取り込み、リリース、および DXR の局在を示した。この作品より詳細に実験のセットアップについて説明します。このモデルを使用して、それは核に dox の即時の輸送を可視化することが可能、それは継続的にセルが最終的に死ぬまで蓄積します。対照的に、Dox NP を使用すると、リリースされた dox の少量は核にあります。DXR が次々 に連続暴露、蛍光シグナルは Dox ではるかに低い-NP-dox 扱われる細胞対細胞濃度とそれに続く細胞毒性の違いを示します。さらに、生きている細胞のマーカーを使用することにより、Dox NP に細胞を公開することには、DXR、ナノキャリアにあるとリソソームが示されました。これは、完全なリポソーム細胞によってとられる、これらのナノ粒子の取り込み中にエンドサイトーシス経路の関与を示しますを示します。核の DXR は明らかにリリースされた dox からです。ただし、DXR とキャリアの両方共をローカライズし、リソソームにはめられるよう、このメソッドを使用して、じゃまだ決定的かどうかこれはカプセル化または dox をリリースします。ナノ粒子の本質的な安定性が dox リリース リソソームでローカライズされている場合を防止することが可能です。
このプロトコルでは、住セルイメージ投射は (要求の仕様を与えることができる) カスタムメイド ステージ ホルダーと特定の顕微鏡のセットアップを使用して示されています。ただし、共焦点顕微鏡製造最も住セルイメージ投射を行うインキュベーターの範囲を提供しています。培養条件 (すなわち温度、CO2pH、湿度、および不妊症) を維持するこれらのインキュベーターの主な基準、適切な条件を決定するいくつかの予備テストが必要でさらに説明しています。自動データ取得プログラムは、同じメーカーでも配信できます。「マルチ ロケーション」オプションは、同じ室で複数ポジションを画像統計解析を精製すること可能になります。ただし、このオプションは本稿に記載されているマクロで Z ドリフトを修正する可能性が失われる、固定の XYZ の位置が必要です。Z 寸法をスキャンは、このマクロの分析の焦点平面を使用して含めることができます。ただし、これは余分なスキャン、光毒性の可能性を増加させる、漂白する必要があります。
細胞吸収性の異なる 2 つの化合物を比較するときに特に、すべての蛍光測定と同様は、露出オーバーは、問題です。蛍光の強度は、化合物の内因性信号にも取り込み、濃度、および薬剤の露出時間の速度に依存。図 3 に示すように、Dox NP 処理細胞の信号は見られないに対し dox 処理細胞の核の DXR コンテンツが表示されて既に。ゲインを増やすことによってのみ Dox NP 処理細胞で DXR 視覚化できます、dox 処理細胞では露出オーバーに 。さらに、細胞内でも、Dox NP は不均一分散、下でやむを得ないが発生- または露出オーバー。細胞の DXR エントラップメントを調査したときに特に、ゲインは個々 の細胞器官 (図 5 bと5 C) を区別するために激減しました。したがって、ピクセル密度で表される測定は結果の適切な解釈のための代表的なイメージで同伴します。
光毒性、漂白、低信号対雑音比も重要な問題で蛍光顕微鏡、画像の品質と画像の取得間の妥協を確立する必要があります。ただし、顕微鏡のセットアップが最適のときでも画質はセルと付加化合物の品質によって決まりますも大きく。DXR 強いシグナルを与えるし、適切な予防措置と漂白を確認できなかった (最大 72 時間) より長い期間後でさえも。ただし、蛍光信号の低減には流出の結果することができます。流出薬物抵抗15で重要な現象であり細胞細胞内作用部位から薬剤をポンプでくむときに発生します。時間をかけて蛍光シグナルの低下はできるためまた dox 流出9の結果になります。コマ撮りシリーズの最後の画像で実験の終わりに非スキャン位置の蛍光信号を比較するデモンストレーションを漂白 (すなわち、信号より高い場所にある、非スキャン) または (すなわち、両方の流出信号同じになります)。いくつかの矯正オプション (例えば背景、ドリフト、漂白など) が ImageJ16のようなプログラムで使用できます。また、蛍光強度が時間の経過につれて、構成設定は時間経過 (ステップ 3.21) の終わりに露出オーバーを最小限に抑えるためのパイロット実験における事前評価することができます。また、すでに希望期間の薬剤にさらされる細胞イメージング商工会議所は、設定を初期化する使用できます。最後に、このタイプの分析では、有毒な薬物濃度 (ステップ 3.22) は避けるべきであるし、確立済みの従来のバイオ試金を使用しています。
細胞は継続的に培養、フェノールレッドなし中維持されます。フェノールレッドはスペクトルの赤い部分に蛍光を発するし、細胞細胞器官、最も可能性の高いリソソーム、誤情報 (ステップ 1.2) を提示で観察することができます。個々 のセルの監視できるように、セルの合流は 70% (手順 3.1) を超えない。CO2流-速度 (ステップ 3.5) はメンテナンス以降検証実験機器を購入したときに規制する必要があります。速度が高すぎると、中に蒸発します。速度が低すぎる、培地の pH が増加細胞の成長に影響することができます。媒体が無い ph フェノールレッド pH インジケーターの変化は観察できない、そのため見落とされがちです。CO2の流れを検証すると、これらの設定は、すべて将来の実験で使用できます。
ここで説明した方法を使用して、ナノ粒子の運命簡単に調査できる住セルイメージ投射と微速度顕微鏡観察を使用しています。この手順では、市販のナノ粒子が使用されました。ただし、感温17、カチオン性リポソーム10の運命リポソーム濃縮短鎖 shingolipids18;ナノ粒子は、8、19腫瘍と正常細胞にこの方法で調べた他の薬をカプセル化します。
The authors have nothing to disclose.
エラスムス光イメージング センターの一部である使用される顕微鏡施設とそのサービスの OIC のスタッフに感謝したいと思います。
DMEM (no phenol-red) | Sigma | D1145 | Supplemented with 1 mM L-glutamine and 10 % FCS |
Trypsin-versene (EDTA) | Lonza | BE17-161E | |
Fetal calf serum | Sigma | F7524 | Heat inactivate for 30 min at 55 ºC |
L-Glutamin | Lonza | BE17-605E | |
Gelatin from bovine skin | Sigma | G9391 | Make a 0,1% solution in PBS, sterile |
Phosphate buffered saline (PBS) | Sigma | D8537 | |
Stericup 0,22 µm filter – 500 ml | Millipore | SCGPU05RE | |
Trypan-blue | Sigma | T8154 | |
Cells: Lewis lung carcimoma | ATCC | CRL-1642 | |
Cells: B16BL6 | Dr. P. Brouckaert, Ghent University | donated | Ref.10 |
Cells: BLM and 1F6 | Dr. van Muijen, University of Nijmegen | donated | Ref.11 |
Petri dish | Greiner | 664160 | |
Doxorubicin | Actavis | mentioned as dox in the manuscript | |
Doxil/Caelyx | Janssen-Cilag | mentioned as Dox-NP in the manuscript | |
Syringe filter 0.2 µm | VWR international | 10462200 | |
Lysotracker-green DND-26 | Invitrogen | L7526 | mentioned as lyosomal marker (LM)-green in manuscript |
Lysotracker-red DND-99 | Invitrogen | L7528 | mentioned as lyosomal marker (LM)-red in manuscript |
Attofluor cell ring | Invitrogen | A7816 | |
Cover glass 25 mm #1 | Thermo scientific | CB00250RA1 | |
Stage holder + sealing lid | Custom made | ||
ZEISS LSM 510 microscope | Zeiss | ||
Software LSM 510 version 3.2 SP2 | Zeiss | ||
Image J | NIH | https://imagej.nih.gov/ij/index.html |