Yüksek içeriği hedef nişan yapisan hücrelerdeki ölçmek için Imaging kullanarak
Summary
Uyuşturucu hedef nişan ölçümleri etkili ilaç geliştirme ve kimyasal sonda doğrulama için merkezi. Burada, uyuşturucu-hedef nişan yüksek içerik görüntüleme hücresel termal kayması tahlil (CETSA) bir Mikroplaka uyumlu uyum içinde kullanarak ölçmek için bir protokol ayrıntılı.
Abstract
Küçük moleküller arasındaki etkileşimin amaçlanan protein hedefleri ile quantitating ilaç geliştirme, hedef doğrulama ve kimyasal sonda doğrulama için önemlidir. Bu fenomen protein hedef veya küçük molekül yapılmaksızın tedbir Teknik olarak zor olsa da özellikle değerli yöntemlerdir. Hücresel termal kayması tahlil (CETSA) hedef nişan canlı hücreler içinde izlemek için bir tekniktir. Burada, tek hücre düzeyinde hücre altı yerelleştirme koruyarak yüksek işlem hacmi ölçülerini sağlar orijinal CETSA iletişim kuralı bir uyarlaması açıklayın. Bizce bu protokolü CETSA uygulaması bileşik-hedef etkileşiminde, özellikle hücre türdeş olmayan nüfus derinlemesine karakterizasyonu için önemli gelişmeler sunar.
Introduction
Yeni ilaç veya kimyasal probları gözlenen farmakolojik etkisi veya fonksiyonel okuma hedef doluluk veya nişan canlı hücreleri1,2,3‘ te ölçülerini çift esastır geliştirirken. Bu veriler küçük molekül aslında istenen hedefine ulaştığından emin olmak için ve protein hedef seçimi4,5arkasında biyolojik hipotez doğrulamak için gereklidir. Ayrıca, ilaç geliştirme sırasında artan karmaşıklık model sistemleri seçin ve bir ipucu klinik öncesi bileşik teyit için kullanılır. Bu preklinik sistemleri arasında çeviri biyoloji onaylamak için uyuşturucu-hedef nişan izleme ve biyoloji bu gelişim süreci boyunca eşlik eden kritik yöntemlerdir.
Uyuşturucu-hedef nişan geleneksel unfunctionalized küçük moleküller ve protein, uzaysal çözünürlük6,7ile tek hücre düzeyinde özellikle canlı hücrelerdeki izlemek için zor olmuştur. Bir son yöntem arasındaki etkileşim gözlemlemek için uyuşturucu değiştirilmemiş ve canlı hücrelerdeki protein olduğunu ligand kaynaklı istikrar yanıt bir ısı meydan okuma olarak yerli protein quantified8olduğu hücresel termal kayması tahlil (CETSA), 9,10. Bu süre bir ısı meydan okuma maruz kalan çözünür protein miktarının tarafından gerçekleştirilir. CETSA ilk açıklanması Batı leke tespiti için kullanıldı. Tarama kampanyalarını etkinleştirmek ve daha büyük bileşik koleksiyonları önceliklendirmek vurmak için çabaları CETSA deneyler iş çıkarma yeteneğini artırmak için birkaç homojen, mikroplaka tabanlı deneyleri10,11gelişmesine yol var. Ancak, bir bu yöntemler ile Şu anda en iyi hücre süspansiyonlar bileşik tedavi uygundur ve hücre lizis, mekansal bilgi kaybına yol önde gelen algılama gerektirir kısıtlamadır. CETSA-ebilmek var olmak deneysel olarak termal toplama sıcaklık (Tagg) ligand kaynaklı vardiyada küçük molekül tek bir konsantrasyon veya ligand konsantrasyonu protein tek bir ısıda dengelemek gerekli uygulanan. İkinci izotermal doz yanıt parmak bağımlılık belirli deneysel koşullar üzerinde bu ölçümlerin belirtmek için (ITDRF) olarak adlandırılır.
Bu iletişim kuralı CETSA immünfloresan (Eğer) antikor algılama yüksek içerikli mikroskobu12ile yapışık hücreleri kullanarak hedef nişan ölçmek için hedeftir. Bu yordamı hücre altı yerelleştirme korunması ile hedef angajman tek hücreli miktar için izin vermek için orijinal CETSA platform uzanır. Özellikle, önceki raporların çoğu, bu yordamda yüzey dekolmanı veya çamaşır böylece biz13ölçmek amacıyla kurulan bağlama dengeyi koruyarak ısı meydan okuma önce geçmeden canlı yapisan hücrelerde bileşik tedavi yapılır. Şu anda, yöntem bir hedef protein p38α için doğrulanır (MAPK14) içinde birkaç satır hücre ve bu yordamı paylaşarak teknik geniş erime Proteom uygulanabilir olduğunu umuyoruz. Biz bu protokolü tarama ilaç geliştirme boru hattı boyunca adapte edilebilir, aracılığıyla hedef nişan vivo içindeizleme için önceliklendirme vurmak tahmin.
Protocol
Representative Results
Discussion
Sonuçları bölümünde anlatıldığı gibi birkaç anahtar adım prosedürü vardır. İlk olarak, bir yüksek kaliteli benzeşme reaktif belirlemek önemlidir. Antikorlar istenen her hedef için küçük bir kütüphane eleme tavsiye ediyoruz. Birincil bir antikor seçildikten sonra da uygunsa, protein hedef farklı bağlama siteler için sistem doğrulamak önemlidir. Karşı tarama için tahlil sinyal ile Şekil 2C içinde ısı meydan ihmal olarak gösterildiği gibi müdahale bileşi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Yazarlar için hayat laboratuar ve Karolinska Institutet bilim altyapı destek kabul etmiş oluyorsunuz. Yazarlar ayrıca giriş ve Michaela Vallin, Magdalena Otrocka ve Thomas Lundbäck ile sohbet edersiniz.
Materials
| Phosphate-buffered saline (PBS) | Medicago | 09-9400-100 | |
| TrypLE Express | ThermoFisher Scientific | 12604013 | for detaching cells and subculturing |
| 16% paraformaldehyde (PFA) | ThermoFisher Scientific | 28908 | fixative |
| Goat anti-rabbit IgG (H+L), Alexa Fluor 488 conjugated antibody | ThermoFisher Scientific | A11008 | secondary antibody |
| HCS CellMask Red stain | ThermoFisher Scientific | H32712 | Cytoplasm stain |
| NP-40 | Sigma-Aldrich | 56741 | for permeabilization |
| Hoechst stain 33342 | Sigma-Aldrich | B2261 | nuclear stain |
| Dulbecco’s modified Eagle’s medium (DMEM) – high Glucose | Sigma-Aldrich | 6429 | cell culture media component |
| Heat-inactivated fetal bovine serum (FBS) | Sigma-Aldrich | F9665 | cell culture media component |
| Penicillin-Streptomycin | Sigma-Aldrich | P4333 | cell culture media component |
| Corning, breathable plate seal | Sigma-Aldrich | CLS3345 | for copound incubation step |
| Rabbit anti-p38 antibody [E229] | Abcam | ab170099 | primary antibody, LOT:GR305364-16 |
| Falcon, Black 384-well clear bottom imaging plates | VWR | 736-2044 | imaging plates |
| Greiner, 384-well low volume polypropylene plates | VWR | 784201 | |
| Adhesive aluminum foil | VWR | 30127790 | |
| Peelable aluminium seal | Agilent | 24210-001 | for PlateLoc |
| LY2228820 | Selleckchem | S1494 | p38α inhibitor |
| PH797804 | Selleckchem | PH797804 | p38α inhibitor |
| BIRB796 | Selleckchem | S1574 | p38α inhibitor |
| SB203580 | Tocris | 1202 | p38α inhibitor |
| AMG 548 | Tocris | 3920 | p38α inhibitor |
| RWJ 67657 | Tocris | 2999 | p38α inhibitor |
| L-Skepinone | CBCS compound collection | p38α inhibitor | |
| Bovine serum albumin (BSA) | Sigma-Aldrich | A7030 | blocking agent |
| SDS (sodium dodecyl sulfate) | BDH | 44244 | used in antigen retrieval |
| Glycine | Sigma-Aldrich | G8898 | used in antigen retrieval |
| A-431 cells | ATCC | ATC-CRL-1555 | |
| Echo 550 | Labcyte | For preparation of compound plates | |
| Plate sealer | Agilent | PlateLoc | |
| Bulk reagent dispenser | Thermo Scientific | 5840300 | Multidrop Combi |
| Automated liquid handling | Agilent | Bravo liquid handling platform; used for compound plate preparation | |
| Plate washer | Tecan | Hydrospeed | |
| Water bath | Julabo | TW12 | |
| Thermocouple | VWR | Thermocouple traceable lab thermometer | |
| High content imager | Molecular Devices | ImageXpress Micro XLS Widefield High-Content Analysis System |
References
- Morgan, P., et al. Impact of a five-dimensional framework on R&D productivity at AstraZeneca. Nature Reviews Drug Discovery. 17 (3), 167-181 (2018).
- Freedman, L. P., Cockburn, I. M., Simcoe, T. S. The Economics of Reproducibility in Preclinical Research. PLOS Biology. 13 (6), e1002165 (2015).
- Waring, M. J., et al. An analysis of the attrition of drug candidates from four major pharmaceutical companies. Nature Reviews Drug Discovery. 14 (7), 475-486 (2015).
- Morgan, P., et al. Can the flow of medicines be improved? Fundamental pharmacokinetic and pharmacological principles toward improving Phase II survival. Drug Discovery Today. 17 (9), 419-424 (2012).
- Bunnage, M. E., Chekler, E. L. P., Jones, L. H. Target validation using chemical probes. Nature Chemical Biology. 9 (4), 195-199 (2013).
- Schürmann, M., Janning, P., Ziegler, S., Waldmann, H. Small-Molecule Target Engagement in Cells. Cell Chemical Biology. 23 (4), 435-441 (2016).
- Robers, M. B., et al. Target engagement and drug residence time can be observed in living cells with BRET. Nature Communications. 6, 10091 (2015).
- Martinez Molina, D., et al. Monitoring drug target engagement in cells and tissues using the cellular thermal shift assay. Science. 341 (6141), 84-87 (2013).
- Martinez Molina, D., Nordlund, P. The Cellular Thermal Shift Assay: A Novel Biophysical Assay for In situ Drug Target Engagement and Mechanistic Biomarker Studies. Annual Review of Pharmacology and Toxicology. 56, 141-161 (2016).
- Jafari, R., et al. The cellular thermal shift assay for evaluating drug target interactions in cells. Nature Protocols. 9 (9), 2100-2122 (2014).
- Almqvist, H., et al. CETSA screening identifies known and novel thymidylate synthase inhibitors and slow intracellular activation of 5-fluorouracil. Nature Communications. 7, 11040 (2016).
- Axelsson, H., et al. In situ Target Engagement Studies in Adherent Cells. ACS Chemical Biology. 13 (4), 942-950 (2018).
- Seashore-Ludlow, B., Perspective Lundbäck, T. E. a. r. l. y. Microplate Application of the Cellular Thermal Shift Assay (CETSA). Journal of Biomolecular Screening. 21 (10), 1019-1033 (2016).
- Axelsson, H., Almqvist, H., Seashore-Ludlow, B., Lundback, T., Sittampalam, G. S., et al. . Assay Guidance Manual [Internet]. , (2016).
- Mateus, A., et al. Prediction of intracellular exposure bridges the gap between target- and cell-based drug discovery. Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 114 (30), E6231-E6239 (2017).
