유전자 인코딩된 luciferase 유전자 발현의 인기 있는 비-침략 적 기자입니다. 자동된 경도 luciferase 가스 온도 최적화 레코더 (악어) 이미징의 사용에는 다양 한 조건에서 발광 세포에서 경도 녹음 수 있습니다. 여기 우리가 어떻게 악어 circadian 리듬 연구의 맥락에서 사용할 수 있습니다 보여줍니다.
세포 유전자 발현의 기자 luciferase 기반 둘 다 경도 대 한 광범위 한 사용에 있고 끝점 생물 학적 활동의 분석 실험. Circadian 리듬 연구, 예를 들어 반딧불 luciferase와 시계 유전자 융해 일으키 강력한 리듬에 많은 일 동안 유지 세포 생물 발광. 광 전 증폭 관 관 (PMT)와 관련 된 기술 제한 또는 생물 발광 정량화에 대 한 기존의 현미경-기반 방법 일반적으로 세포와 조직 중 아주 비 생리 적 조건 하에서 유지 될 요구 했다 녹음, 감도 처리량 사이 교환. 여기, 우리 수 있도록 장기적인 생물 발광 영상 높은 감도와 처리량을 문화 조건, 습도 제어, 가변 가스 등의 광범위 한 범위를 지원 하 고 많은 종류를 원하는 다른 이전 방법의 상세 보고 조직 문화 접시 그리고 요리입니다. 또한 가스 온도 최적화 레코더 (악어) 이미징이 자동화 경도 luciferase 셀 단층 또는 전통에 의해 쉽게 관찰 될 수 없습니다. 있는 조직, luciferase 식 공간 변이의 관측 수 방법입니다. 우리는 악어 기존의 방법에 비해 luciferase 활동의 탐지에 대 한 대폭 증가 유연성을 제공 하는 방법을 강조 표시 합니다.
유전자 발현 및 단백질 활동의 기자로 luciferases 사용 하 여 분자 및 세포 생물학 연구에서 인기 있는 기술 되고있다. 이것은 사실이 circadian 필드, 반딧불 luciferase 합성 및 촉매 비활성화의 속도 약 24 h circadian 주기 동안 발생 하는 유전자 발현의 경도 변화를 보고 하는 데 특히 적합. 이와 같이, luciferase 생물, 균 류, 식물, 파리, 그리고 포유류1,2,,34를 포함 하 여의 넓은 범위에 걸쳐 circadian 기자로 채택 된다.
Circadian 유전자 식에 체 외에서측정 될 때 광 전 증폭 관 관 (PMT) 발광 신호를 기록 하는 데 주로 사용 됩니다. 그러나 PMT 기반 측정 제한 유연성, 일반적으로 미리 정해진된 접시 또는 접시 크기에 제한 되 고. 그것은 불가능도 luciferase 식에서 공간 변화를 보여 주는 샘플을 이미징 하는 경우 정보의 손실에 지도할 수 있는 PMT를 사용 하 여 모니터링 샘플에서 공간 정보를 수집 합니다. 또한, PMT와 관련된 전자는 표준 셀 문화 인큐베이터의 습도 환경에 노출 되 면 오작동 하는 경향이, Pmt를 사용 하 여 경도 luciferase 녹음은 항상 비 습도 인큐베이터에서 수행 됩니다. 결과, 셀 문화 요리 공기 증발을 통해 수 분 손실을 방지 하기 위해 꽉 밀봉 해야 합니다 및 3-따라서 문화 미디어를 버퍼링 해야 합니다 (N-morpholino) propanesulfonic 산 (MOPS) 또는 4-(2-hydroxyethyl)-1- piperazineethanesulfonic 산 (HEPES), vivo 기능 그리고 포유류 조직 문화에서 일상적으로 사용 하는 시스템을 버퍼링 CO2/bicarbonate 보다는.
이러한 제한의 결과로 Pmt에 의해 생물 발광의 측정은 일반적으로 세포 실험 동안 유지 되는 조건에 꽉 제한을 장소. 이러한 문제를 극복 하 고 또한 가능한 실험 조건의 범위를 증가, 우리는 표준 공동2/N2 170 L 조직 문화 인큐베이터는 물 냉장 전자-멀티의 추가 의해 적응 되었습니다 사용 하 여 전 하 결합 소자 (EMCCD) 카메라 anti-mist 광학 및 디지털 제어 온도 가스 레벨의. 이 가스 이미징 Luciferase 자동 경도 및 Temperature-Optimized 레코더, 또는 악어 별명은. 악어 발광 이미징, 모두 표준 조직 배양 플레이트의 높은 처리량 이미징의 유연성을 크게 증가 수 있습니다 (동시에 최대 6 x 96-또는 384-잘 접시)와 또한 비표준 조직 문화 시스템에 대 한 이러한 끼얹는다 셀으로 미세 장치에서 성장. 이 악기는 또한 가변 제어 모두 CO2 와 O2 부분 압력으로 온도 습도 조건 하에서 발생 하는 화상 진 찰에 대 한 수 있습니다.
프로토콜 아래 포유류 세포와 악어 (이제부터 ‘생물 발광 인큐베이터’ 라고도 함)를 사용 하 여 조직 문화 시스템의 발광 녹음 하는 방법을 설명 합니다. 그러나 그것은,, 시스템 발광 영상 하 고 또한, 일부 수정, 형광 이미징, 다른 생물 학적 시스템 및 컨텍스트 수에 적합 될 것 이라고 주목 한다.
여기에 설명 된 프로토콜 끼얹는다 고 정적 조건 모두 포유류 세포 배양입니다. 그러나, 악어 쉽게 다른 모델 시스템에 적용할 수 있습니다. 실제로, 그것은 이미 표시 되었습니다 동시 운동, 수 면, 그리고 주변 유전자 초파리 melanogaster 상수 어둠15. 유지에 식 리듬의 모니터링을 위한 뛰어난 플랫폼을 제공 하 그것은 또한 응용 프로그램에 따라 여기에 언급 된 그 외 카메라 유형을 적절 한 있을 수 있습니다, 지적 했다. 우리는 적절 한 필터와 함께 현재 설치의 수정된 된 버전 보안 주체에 사용 될 수 형광 정량화 정시.
악어 적절 한 않을 수 있습니다 유일한 응용 프로그램은 특히 높은 공간 해상도 필요할는 포유류의 organotypic 조각에 PER2::LUC 식의 spatiotemporal 조직의 이미징 suprachiasmatic 핵, 또는 다른 작은 조직 조각입니다.
악어는 지금 까지는 되지 않은 기존의 레코딩 기술에 의해 쉽게 달성 많은 실험을을 수행할 수 있습니다. 생물 발광의 측정을 위한 현재 방법과 비교해, 악어 셀 문화 접시 또는 사용할 수 있는 슬라이드, 외부 미디어 조건, 감도, 및 processivity 두 유형의 증가 유연성을 제공 합니다.
이것은 특히 적합 한 번에 3D organoid 문화 시스템이 향해 문화 모델은 표준 2D 셀에서 이동이 있을 때. 이와 같이, 악어는 생물 발광은 많은 일 및 광범위 한 조건 아래 주에 측정 될 수 있다 적응 방법을 제공할 것입니다 예상 된다.
The authors have nothing to disclose.
우리는 케 른 연구 특히 마크 헨 슨, 제레미 그레이엄과 호 코 레이 아에서에서이 시스템을 개발 하기 위해 우리와 함께 작업 하는 것을 감사 하 고 싶습니다. 우리 또한 감사 데이비드 웨일스어 및 Akhilesh 레디 (하 마)의 이전 피터 Laskey 뿐 아니라 설계 단계 동안 귀중 한 토론에 대 한 원고를 그의 중요 한 입력에 대 한 데모 카메라와 데이비드 웡의 대출을 정리.
DMEM (1x) + GlutaMAX | Gibco | 31966-021 | |
Hyclone FetalClone III Serum | GE Healthcare | SH30109.03 | |
Neurobasal medium | Thermofisher | 21103049 | basal medium |
Bovine Serum Albumin | Sigma | A4919 | |
Catalase | Sigma | C40 | |
Glutathione | Sigma | G6013 | |
Insulin | Sigma | I1882 | |
Superoxide Dismutase | Sigma | S5395 | |
Holo-transferrin | Calbiochem | 616424 | |
T3 (triiodo-L-thyronine | Sigma | T6397 | |
L-Carnitine | Sigma | C7518 | |
Ethanolamine | Sigma | E9508 | |
D (+)-Galactose | Sigma | G0625 | |
Putrescine | Sigma | P5780 | |
Sodium Selenite | Sigma | S9133 | |
Corticosterone | Sigma | C2505 | |
Linoleic Acid | Sigma | L1012 | |
Linolenic Acid | Sigma | L2376 | |
Lipoic Acid | Sigma | T1395 | |
Progesterone | Sigma | P8783 | |
Retinol Acetate | Sigma | R7882 | |
Retinol, all trans | Sigma | 95144 | |
D,L-alpha-Tocopherol | Sigma | 95240 | |
D,L-alpha-Tocopherol acetate | Sigma | T3001 | |
Sodium Bicarbonate Solution | Sigma | S8761-100ML | |
GlutaMAX (100x) | Gibco | 35050-038 | |
Penicillin-Streptomycin | Sigma | P4333 | |
Galaxy 170R incubator | Eppendorf | CO17301001 | |
Luciferin | Biosynth | L-8220 | |
D -(+)-Glucose solution | Sigma | G8644-100ML | |
DMEM powder | Sigma | D5030 | |
MOPS | Sigma | PHG0007 | |
1 mm I.D. silicone tubing | GE Healthcare | 19-4692-01 | |
Elbow luer connector | Ibidi | 10802 | |
Male luer fittings | Ibidi | 10826 | |
Female luer fittings | Ibidi | 10825 | |
µ-slide luer I 0.6 | Ibidi | 80196 | |
BD plastipak 20ml syringe | Becton Dickinson | 300613 | |
1mm I.D. ETFE tubing | GE Healthcare | 18-1142-38 | |
PF670462 | Sigma | SML0795 | |
B27 Supplement (50x) | ThermoFisher | 17504044 | |
iXon Ultra EMCCD camera | Andor | iXon 888 | |
Fiji | ImageJ | N/A | |
Prism 7.0 | Graphpad Software | N/A | |
Trypan blue | Sigma | T8154 | |
Deltaphase Isothermal Pad | Braintree Scientific | 39DP | |
Heated neutral density filter | Cairn Research | Custom item | |
Osmomat 030 | Gonotech | Discontinued | |
300 mOsmol/kg calibration standard | Gonotech | 30.9.0020 | |
Measuring vessel | Gonotech | 30.9.0010 | |
Focusing cylinder | Cairn Research | Custom item | |
NE-1600 programmable syringe pump | Pump Systems inc. | NE-1600 | |
Andor Solis Software | Andor | N/A |