Een betere manier om overleving van de cel te meten

Het meten van de toxische effecten van chemische stoffen op verschillende soorten cellen is cruciaal voor de ontwikkeling van kanker drugs, die moeten in staat zijn om hun doel cellen te doden. Het analyseren van overleving van de cel is ook een belangrijke taak op gebieden zoals milieuwetgeving, industriële en agrarische chemicaliën voor mogelijke schadelijke effecten op de gezonde cellen te testen.

MIT biologische ingenieurs hebben nu bedacht een nieuwe toxiciteit test die chemische effecten op de overleving van de cel kan meten met veel grotere gevoeligheid dan sommige van de meest populaire testen vandaag de dag gebruikt. Het is ook veel sneller dan de gouden standaard test, een niet veel gebruikt omdat het 2-3 weken te werpen. De nieuwe test kan dus helpen farmaceutische bedrijven en academische onderzoekers identificeren en sneller te evalueren nieuwe geneesmiddelen.

“Cytotoxiciteitstesten zijn een van de meest gebruikte tests in life sciences,”Zegt Bevin Engelward, een professor van de biologische engineering aan het MIT en de senior auteur van de studie.

en Ngo, een voormalig MIT graduate student en postdoc, is de eerste auteur van het papier, die verschijnt in het februari. 5 probleem van Cell Reports. Andere auteurs behoren Tze Khee Chan, een voormalige graduate student aan de Singapore-MIT Alliantie voor Onderzoek en Technologie (SLIM); Jing Ge, een voormalig MIT afgestudeerde student; en Leona Samson, Ngo's co-adviseur en een MIT professor emeritus van biologische engineering.

Het meten van de overleving

De traditionele test voor het meten celoverleving, zogenaamde kolonievorming assay, impliceert groeiende cel kolonies in weefselkweek gerechten voor twee tot drie weken na de cellen bloot te stellen aan een chemische verbinding of een ander schadelijk agens zoals straling. Een onderzoeker telt dan het aantal kolonies om te bepalen hoe de behandeling beïnvloed overleving van de cellen.

Een deel van de motivatie Engelward voor deze studie was de herinnering aan de lange uren die ze besteed tellen zoals kolonies als een afgestudeerde student.

“Het tellen is erg bewerkelijk en pijnlijk moeilijk omdat je voortdurend te maken oordeel gesprekken over wat is een kolonie versus puin," ze zegt. “Er zijn maar weinig mensen gebruik maken van de kolonie formatie assay meer, omdat het moeilijk is, veel te traag, en vereist enorme hoeveelheden van de celgroei media, dus je moet een groot deel van de verbinding die wordt getest.”

In recente jaren, wetenschappers zijn begonnen met het gebruik van andere methoden die sneller, maar niet zo nauwkeurig en gevoelig als de kolonie formatie assay. Deze tests niet de celgroei direct te meten, maar in plaats daarvan te analyseren mitochondriale functie.

Engelward en collega's uiteengezet om een ​​test die resultaten in slechts een paar dagen zou kunnen genereren te ontwikkelen met behoud van de nauwkeurigheid en de gevoeligheid van de kolonie formatie assay bijpassende. Het systeem dat ze uitgevonden, die zij noemen de MicroColonyChip, bestaat uit kleine putjes op een plaat. Behandelde en onbehandelde cellen in deze putjes gebracht en worden wat kleine kolonies in een roosterpatroon te vormen. Binnen een paar dagen, voordat de koloniën zichtbaar voor het blote oog, de onderzoekers kan een microscoop gebruiken om het DNA van de cellen, die wordt fluorescent gelabelde.

Door het aanpassen van code oorspronkelijk ontwikkeld door voormalig MIT postdoc David Wood en MIT professor Sangeeta Bhatia, de onderzoekers een softwareprogramma dat de hoeveelheid fluorescerende DNA in elk putje gemeten en berekent hoeveel celgroei plaatsgevonden. Door het vergelijken van de groei van de behandelde en onbehandelde cellen, de onderzoekers kan de toxiciteit van te bepalen welke verbinding zij studeren.

MIT biologische ingenieurs hebben een manier om snel te meten cel overleving door het kweken van veel mobiele koloniën en het afbeelden van hun fluorescent gelabeld DNA ontwikkeld. Beeld: en Ngo

“We hebben een automatische scanning systeem om de fluorescerende beeldvorming te doen, en daarna, de beeldanalyse is volledig geautomatiseerd,”Ngo zegt.

De onderzoekers vergeleken hun nieuwe test om de gouden standaard kolonievorming test en vond dat de resultaten waren niet te onderscheiden. Ze waren ook in staat om gegevens over de effecten van gammastraling op menselijke lymfoblastoïde cellen nauwkeurig te reproduceren, verzameld 20 jaar geleden met behulp van de kolonievormingstest. Met behulp van de MicroColonyChip, de onderzoekers verkregen hun gegevens in drie dagen, in plaats van drie weken.

“We konden stralingsstudies reproduceren 20 jaren geleden, een proces veel eenvoudiger gebruiken dan wat zij deden,zegt Engelward.

Grotere gevoeligheid

De onderzoekers vergeleken hun nieuwe test ook met de twee toxiciteitstesten die het meest worden gebruikt door onderzoekers en farmaceutische bedrijven, bekend als XTT en CellTiter-Glo (CTG). Beide tests zijn indirecte metingen van de levensvatbaarheid van de cellen: XTT meet het vermogen van cellen om tetrazolium af te breken, een belangrijke stap in het cellulaire metabolisme, en CTG meet de intracellulaire niveaus van ATP, moleculen die cellen gebruiken om energie op te slaan.

“De MicroColonyChip is veel gevoeliger dan de XTT-test, dus het geeft je de mogelijkheid om subtiele veranderingen in de overleving van de cel te zien, en het is zo gevoelig als de CTG assay terwijl robuuster artefacten,zegt Engelward.

Met behulp van de nieuwe test, de onderzoekers onderzocht de effecten van twee DNA-beschadigende middelen voor chemotherapie en vond dat deze nauwkeurig de resultaten kunnen reproduceren volgens traditioneel kolonievorming assay. “We zijn nu van plan om deze studies uit te breiden in de hoop aan te tonen dat de test werkt voor veel meer soorten drugs en cellen,”Ngo zegt.

Naast het feit dat nuttig is voor de ontwikkeling van geneesmiddelen, Deze test kan ook nuttig zijn voor het milieu regelgevende instanties die verantwoordelijk zijn voor het testen van chemische verbindingen voor mogelijke schadelijke effecten, Engelward zegt. Een andere mogelijke toepassing is in gepersonaliseerde geneeskunde, waar het kan worden gebruikt om een ​​verscheidenheid van drugs te testen op cellen van een patiënt voor een behandeling wordt gekozen.

Bron: http://news.mit.edu, door Anne Trafton