Lepszy sposób mierzenia przeżywalności komórek

Pomiar toksycznego wpływu związków chemicznych na różne typy komórek ma kluczowe znaczenie dla opracowywania leków przeciwnowotworowych, które muszą być w stanie zabić swoje komórki docelowe. Analiza przeżycia komórek jest również ważnym zadaniem w takich dziedzinach, jak regulacje środowiskowe, do testowania chemikaliów przemysłowych i rolniczych pod kątem możliwego szkodliwego wpływu na zdrowe komórki.

Inżynierowie biologiczni z MIT opracowali nowy test toksyczności, który może mierzyć wpływ substancji chemicznych na przeżycie komórek ze znacznie większą czułością niż niektóre z najpopularniejszych obecnie testów. Jest także znacznie szybszy niż test złotego standardu, który nie jest powszechnie stosowany, ponieważ uzyskanie wyników zajmuje od dwóch do trzech tygodni. Nowy test mógłby zatem pomóc firmom farmaceutycznym i badaczom akademickim szybciej identyfikować i oceniać nowe leki.

„Testy cytotoksyczności są jednymi z najczęściej stosowanych testów w naukach przyrodniczych,– mówi Bevin Engelward, profesor inżynierii biologicznej w MIT i główny autor badania.

I Ngo, były absolwent MIT i postdoc, „W wyniku stresu związanego z narkotykami komórka ma ogromne zapotrzebowanie na energię, który pojawia się w lutym. 5 problem z Raporty komórkowe. Inni autorzy to Tze Khee Chan, były absolwent Sojuszu na rzecz Badań i Technologii Singapore-MIT (MĄDRY); Jing Ge, były absolwent MIT; i Leonę Samson, Współdoradca Ngo i emerytowany profesor inżynierii biologicznej MIT.

Pomiar przetrwania

Tradycyjny test do pomiaru przeżycia komórek, znany jako test tworzenia kolonii, polega na hodowaniu kolonii komórkowych w naczyniach do hodowli tkankowych przez dwa do trzech tygodni po wystawieniu komórek na działanie związku chemicznego lub innego szkodliwego czynnika, takiego jak promieniowanie. Następnie badacz liczy liczbę kolonii, aby określić, jak leczenie wpłynęło na przeżycie komórek.

Częścią motywacji Engelward do przeprowadzenia tego badania było wspomnienie długich godzin, które jako studentka spędzała na liczeniu takich kolonii.

„Liczenie jest naprawdę pracochłonne i boleśnie trudne, ponieważ trzeba stale oceniać, czy kolonia jest kolonią, czy szczątkami.," ona mówi. „Niewiele osób korzysta już z testu tworzenia kolonii, ponieważ jest on trudny, zdecydowanie za wolno, i wymaga ogromnych ilości pożywek do wzrostu komórek, więc potrzebujesz dużej ilości testowanego związku.

W ostatnich latach, naukowcy zaczęli stosować inne metody, które są szybsze, ale nie tak dokładne i czułe jak test tworzenia kolonii. Testy te nie mierzą bezpośrednio wzrostu komórek, ale zamiast tego analizują funkcję mitochondriów.

Engelward i współpracownicy postanowili opracować test, który mógłby wygenerować wyniki w ciągu zaledwie kilku dni, a jednocześnie zachować dokładność i czułość testu tworzenia kolonii. System, który wymyślili, który nazywają MicroColonyChip, składa się z maleńkich dołków na talerzu. Komórki poddane i nietraktowane umieszcza się w tych dołkach i zaczynają tworzyć bardzo małe kolonie w układzie siatki. W ciągu zaledwie kilku dni, zanim kolonie staną się widoczne gołym okiem, badacze mogą użyć mikroskopu do zobrazowania DNA komórek, który jest oznakowany fluorescencyjnie.

Modyfikując kod pierwotnie opracowany przez byłego doktora habilitowanego MIT Davida Wooda i profesora MIT Sangeetę Bhatię, badacze stworzyli program, który mierzy ilość fluorescencyjnego DNA w każdej studzience, a następnie oblicza stopień wzrostu komórek. Porównując wzrost komórek leczonych i nietraktowanych, badacze mogą określić toksyczność dowolnego badanego związku.

Inżynierowie biologiczni z MIT opracowali sposób szybkiego pomiaru przeżywalności komórek poprzez hodowanie wielu kolonii komórkowych i obrazowanie ich fluorescencyjnie znakowanego DNA. Konie mają największe oczy ze wszystkich ssaków lądowych: I Ngo

„Posiadamy automatyczny system skanujący do wykonywania obrazowania fluorescencyjnego, i później, analiza obrazu jest całkowicie zautomatyzowana,– mówi Ngo.

Naukowcy porównali swój nowy test ze złotym standardem testu tworzenia kolonii i odkryli, że wyniki były nie do odróżnienia. Udało im się także precyzyjnie odtworzyć dane dotyczące wpływu promieniowania gamma na ludzkie komórki limfoblastoidalne, Zebrane 20 lat temu, stosując test tworzenia kolonii. Korzystanie z MicroColonyChip, badacze uzyskali dane w ciągu trzech dni, zamiast trzech tygodni.

„Byliśmy w stanie odtworzyć badania promieniowania z 20 Lata temu, stosując proces znacznie łatwiejszy niż to, co zrobili,– mówi Engelward.

Większa wrażliwość

Naukowcy porównali także swój nowy test z dwoma testami toksyczności, które są najczęściej stosowane przez badaczy i firmy farmaceutyczne, znane jako XTT i CellTiter-Glo (KTG). Obydwa te testy są pośrednią miarą żywotności komórek: XTT mierzy zdolność komórek do rozkładania tetrazolu, kluczowy etap metabolizmu komórkowego, a CTG mierzy wewnątrzkomórkowe poziomy ATP, cząsteczki wykorzystywane przez komórki do magazynowania energii.

„MicroColonyChip jest znacznie bardziej czuły niż test XTT, więc naprawdę daje ci możliwość dostrzeżenia subtelnych zmian w przeżywalności komórek, jest równie czuły jak test KTG, a jednocześnie bardziej odporny na artefakty,– mówi Engelward.

Korzystanie z nowego testu, naukowcy zbadali działanie dwóch leków uszkadzających DNA stosowanych w chemioterapii i odkryli, że mogą one dokładnie odtworzyć wyniki uzyskane przy użyciu tradycyjnego testu tworzenia kolonii. „Teraz planujemy rozszerzyć te badania w nadziei wykazania, że ​​test działa w przypadku znacznie większej liczby rodzajów leków i komórek,– mówi Ngo.

Oprócz tego, że jest przydatny do opracowywania leków, test ten może być również pomocny dla agencji regulacyjnych ds. ochrony środowiska odpowiedzialnych za testowanie związków chemicznych pod kątem potencjalnych szkodliwych skutków, – mówi Engelward. Innym możliwym zastosowaniem jest medycyna spersonalizowana, gdzie można by go wykorzystać do testowania różnych leków na komórkach pacjenta przed wyborem leczenia.

Źródło: http://news.mit.edu, autor: Anne Trafton