Autoradiographie als eine einfache und leistungsfähige Methode zur Visualisierung und Charakterisierung von pharmakologischen Ziele

Summary

Die Methode der Autoradiographie wird routinemäßig zur Bindung von Radioligands an Gewebeschnitten zur Bestimmung der qualitativen oder quantitativen Pharmakologie zu studieren.

Abstract

In-vitro- Autoradiographie zielt darauf ab, die anatomische Verteilung eines Proteins des Interesses an Gewebe von Versuchstieren sowie Menschen zu visualisieren. Die Methode basiert auf die spezifische Bindung von Radioligand zu seinem biologischen Ziel. Daher sind gefrorene Gewebeschnitte mit Radioligand Lösung inkubiert und die Bindung an das Ziel später lokalisiert ist durch den Nachweis des radioaktiven Zerfalls, z. B. mithilfe von lichtempfindlichen Film oder Phosphor imaging-Platten. Daraus resultierende digitale Autoradiograms zeigen bemerkenswerte räumlichen Auflösung, der Quantifizierung und Lokalisierung von Radioligand Bindung in unterschiedlichen anatomischen Strukturen ermöglicht. Darüber hinaus erlaubt die Quantifizierung für die pharmakologische Charakterisierung von Liganden Affinität durch Dissoziation konstanten (K-_d), Hemmung konstanten (K_ich) sowie die Dichte der Bindungsstellen (B_max) in ausgewählten Geweben. So bietet die Methode Informationen über Ziel Lokalisierung und Liganden Selektivität. Hier ist die Technik mit autoradiographischen Charakterisierung der hohen Affinität γ-Hydroxybutyric Säure (GHB) Bindungsstellen im Gehirn von Säugetieren Gewebe, mit besonderem Schwerpunkt auf methodische Überlegungen bezüglich der verbindlichen Test beispielhaft dargestellt Parameter, die Wahl der Radioligand und das Nachweisverfahren.

Introduction

Autoradiographie ist eine Methode, die Bilder des radioaktiven Zerfalls liefert. Die Technik wird routinemäßig eingesetzt, um die Gewebeverteilung eines Proteins des Interesses in Vitro basierend auf eine spezifische pharmakologische Interaktion zwischen einer radioaktiv Verbindung und ihr Ziel zu studieren. Dies bietet direkte Informationen über die Selektivität des Liganden für das Ziel. In-vitro- Autoradiographie kann auch verwendet werden, für die quantitative Bestimmung der pharmakologischen Bindungsparameter von Radioligands, wie z. B. die Dissoziationskonstante (K-_d) und die Dichte der Bindungsstellen (B_max), sowie für die Bestimmung die Hemmung-Konstante (K_i) von konkurrierenden Liganden^1,2. Im Vergleich zu traditionellen Homogenat Radioligand Bindung, hat Autoradiographie den Vorteil des Seins in der Lage, räumliche Anatomie zu visualisieren und prägnante Angabe der regionalen Ausdruck Muster³. Die Methode der Autoradiographie ist daher eine entsprechende Alternative zu Immunocytochemistry, insbesondere in der Abwesenheit eines validierten Antikörpers. Autoradiographie ist in einem standard Radioisotop Labor angesichts der Verfügbarkeit von geeigneten Radioligand mit der erforderlichen pharmakologischen Spezifität, Zugriff auf ein Mikrotom Kryostat für die Zubereitung von Gewebeschnitten und eine geeignete Imaging einfach umsetzen. Gerät, das die Verteilung der Radioaktivität in den jeweiligen Gewebeschnitten analysieren kann. Bemerkenswert ist, ist ein wichtiges Auswahlkriterium für die Radioligand eine begrenzte Menge an Bindung an Nichtziel-Seiten. Dies kann an andere Proteine, Membranen oder Materialien wie Kunststoff oder Filter, und ist gemeinsam als unspezifische Bindung bezeichnet. In der Regel kann unspezifische Bindung ist nicht Humanserumproteine aber Humanserumproteine wenn es handelt sich um ein bestimmtes Ziel-Protein. Der beste Weg der Validierung wahre spezifische Bindung ist vergleichbar zu den Geweben fehlt das Ziel, z.B.genetisch (Knock-out) Gewebe⁴entwickelt.

Hier ist die Methode mit der autoradiographischen Charakterisierung der hohen Affinität Bindungsstelle für γ-Hydroxybutyric Säure (GHB) in das Gehirn von Säugetieren illustriert. Verständnis der pharmakologischen Wechselwirkung zwischen GHB und seine Bindungsstelle ist von Bedeutung, da GHB sowohl ein klinisch nützlich Medikament in der Behandlung von Narkolepsie und Alkoholismus⁵, sondern auch ein natürlicher Bestandteil der das Gehirn von Säugetieren und ein Erholungs-ist Droge-⁶. Hohe Affinität GHB Bindungsstellen wurden erstmals über [³H] GHB Bindung an Ratte Gehirn Homogenat⁷beschrieben. Im Laufe der Jahre weitere Autoradiographie Studien mit [³H] GHB und die analoge [³H] NCS-382 zeigte eine hohe Dichte an Bindungsstellen im Vorderhirn Regionen Ratte^8,9,10, Maus⁹ ,¹¹und Affe/Mensch Gehirn¹²Schwein. Jedoch blieben die molekulare Identität und genaue funktionelle Relevanz der diese Bindungsstellen schwer fassbaren.

Mit der Absicht, weiter die Bindungsstellen charakterisieren, und Studien über die physiologische Rolle von GHB zu erleichtern, wurden mehrere Radioligands mit verschiedenen Isotopen, ausgestattet mit verschiedenen Affinitäten entwickelt ([³H] GHB, [³ H] NCS-382, [³H] HOCPCA und [¹²⁵ich] BnOPh GHB)^13,14,15,16(rezensiert in¹⁷) (Abbildung 1). Die Kombination von selektiven High-Affinity Radioligands und eine sehr hohe Gewebe Dichte der Bindung, die Standorte für die Herstellung von qualitativ hochwertigen Bilder mit den Phosphor imaging Technik^9,11erlaubt haben. Zusammen mit einen Überblick über die praktischen Punkte bei der Einrichtung ein autoradiographischen Experiment und eine Illustration zu Details zu veranschaulichen wird die Diskussion Abschnitt (i) die Wahl des Radionuklids, (Ii) die Wahl der Assay-Bedingungen und (Iii) die Verwendung von Phosphor betonen. Bildplatten versus Röntgenfilm. Das übergeordnete Ziel dieses Papiers ist es, die wissenschaftlichen, technischen und methodischen Details auf die Autoradiographie Technik zur Verfügung, für die Information über Gewebeverteilung und pharmakologische Analyse von Protein-Targets.

Protocol

Alle Tier Handhabung wurde nach den Richtlinien von der dänischen Tier Experimente Inspektion durchgeführt. Hinweis: Die hier beschriebene Protokoll deckt Gewebe Vorbereitung (d.h.Maus Hirngewebe), die in-vitro- autoradiographischen Assay ausreichend detailliert für den Aufbau der Methode in ein neues Labor, die Exposition gegenüber Phosphor imaging-Platten sowie anschließenden densitometrischen Analyse der Autoradiograms (Abbildung 2) mit d…

Representative Results

Mit der beschriebenen Protokoll, die anatomische Verteilung der hohen Affinität GHB verbindliche Aufstellungsorte wurde visualisiert mit radioaktiv GHB analog [3H] HOCPCA im Gehirn der Maus, die in koronalen, sagittalen und horizontalen Abschnitte (Abbildung 3 geschnitten wurde ). Hohes Maß an Bindung im Hippocampus und Cortex beobachtet wurden, geringere Bindung im Striatum und keine Bindung war im Kleinhirn, entspricht früheren gemeldeten Expr…

Discussion

Die Qualität einer autoradiographischen Assay wird am häufigsten durch die Empfindlichkeit der Radioligand bestimmt. Ein wichtiger Faktor ist die ausgewählte Radioisotop, die durch die Verfügbarkeit von bekannten Liganden oder durch die Machbarkeit von spezifischen Kennzeichnung Techniken Liganden mit entsprechenden spezifischen Aktivität (d. h., die Menge an Radioaktivität Ausbeute gegeben ist pro Einheit Mol ein Radioligand)²³und mit begrenzten Mengen an chemischen Abbau. Eine gro…

Materials

Absolute ethanol	Merck Millipore	107017
Acetic acid	Sigma-Aldrich	A6283
BAS-TR2040 Imaging Plate	GE Healthcare Life Science	28956481	20×40 cm – Sensitive to tritium
Cresyl violet acetate	Sigma-Aldrich	C5042-10G
DPX (non-aqueous mounting medium for microscopy)	Merck Millipore	100579
O.C.T. Compound, 12 x 125 mL	Sakura	4583	Tissue-Tek
Paraformaldehyde	Sigma-Aldrich	16005-1KG-R
Superfrost Plus slides	VWR	631-9483	microscope slides
Tissue-Tek Manual Slide Staining Set	Sakura Finetek Denmark ApS	4451
Tritium Standard on Glas	American Radiolabeld Chemicals, Inc.	ART 0123
Xylene substitute	Sigma-Aldrich	A5597