Die Autoren danken Herrn Richard Zink und Todd Wiernicki für methodische Ausbildung und Assay-Führung zu bestätigen. Wir danken auch John Paul Spence für sorgfältiges Lesen und redaktionelle Vorschläge. Diese Arbeit wurde von der National Institute of Health MH 060397, Brain and Behavior Research Foundation, und Eli Lilly and Company über den Lilly Research Award-Programm (LRAP) unterstützt.

1. Ausbau und Kryokonservierung von Zellen bereit Assay <ol><li> Kultur CHO-K1-DRD 2L (CHO-D 2L) Zellen auf einer 15 cm 2-Zellkulturschale in Ham-F12-Medium mit 1,0 &amp;mgr; M L-Glutamin, 800 &amp;mgr; g / &amp;mgr; l G418, 300 &amp;mgr; g / &amp;mgr; l Hygromycin, 100 u / ul ergänzt Penicillin, 100 &amp;mgr; g / &amp;mgr; l Streptomycin und 10% fötalem Rinderserum (FBS). </li><li> Inkubieren der Zellen bei 37 ° C in einem befeuchteten Inkubator mit 5% CO 2, bis die Zellen 90-95% konfluent. Waschen der Zellen mit 10 &amp;mgr; l phosphatgepufferter Salzlösung (PBS) geerntet und die Zellen durch Zugabe von 3 ul Zelldissoziationspuffer für 5 min bei 37 ° C. Resuspendieren der Zellen mit 12 ul der Kulturmedien und zählen Zellen mit Trypanblau-Ausschluss. </li><li> Zentrifugieren der Zellsuspension bei 500 × g für 5 min bei Raumtemperatur. Absaugen des Überstandes und Resuspendieren des Zellpellets in 5 ul Gefriermedien (10% Dimethylsulfoxid, 90% FBS). Verdünnte Zellsuspension, um die gewünschte Zellkonzentration (z. B. 1-20 × 10 6 Zellen / &amp;mgr; l) zu erreichen. </li><li> Aliquot 1,0 ul Zelllösung zu jeder Kryoröhrchen. Die Kryoröhrchen in einen Zellgefrierbehaelter Inkubation bei -80 ° C über Nacht. Übertragen Sie die Kryoröhrchen in einen flüssigen N 2-Tank für langfristige Lagerung. </li></ol> 2. Plating Assay Bereit Cells (und umge Transfektion Option) <ol><li> Schnell auftauen eine gefrorene Kryoröhrchen von Zellen in einem 37 ° C Wasserbad. Sobald Zellen werden aufgetaut, übertragen Sie die Zellen auf eine 15 ul konische Röhrchen mit 9 ul Opti-MEM, und mischen durch Umdrehen der Röhre 3-5x. </li><li> Zentrifugieren der Zellen bei 500 × g für 5 min bei Raumtemperatur. Saugen Sie den Überstand und resuspendieren in 1 ul Opti-MEM. </li><li> Zählen der Zellen unter Verwendung von Trypanblau-Ausschluss, um die Zellviabilität zu bestimmen, und löst die lebensfähigen Zellen nach Bedarf (z. B.. 3 x 10 5 Zellen / &amp;mgr; l Konzentration) inOpti-MEM. Platte 10 ul / Vertiefung von Zellen in einer Gewebekultur-behandelten 384-Well-Platte mit einer Mehrkanalpipette. </li><li> Machen serielle Verdünnungen von cAMP in Opti-MEM um eine Standardkurve für die Schätzung cAMP-Produktion der Zellen zu generieren (gemäß der Empfehlungen des Herstellers - siehe Abschnitt 7). In 10 ul / Vertiefung der cAMP-Standards auf die Platte. Hinweis: eine einzelne Standardkurve kann auf einem separaten Teller oder leere Brunnen auf einer der Testplatten hergestellt werden. </li><li> Zentrifugieren der Platte bei 100 × g für 15 Sekunden bei Raumtemperatur und bei 37 ° C in einem befeuchteten Inkubator mit 5% CO 2 für 1 Stunde. </li></ol> 3. Reverse-siRNA-Transfektion Option * Dieser Abschnitt ist optional und relevante auf 3. <ol><li> Bereiten Sie eine Lösung von siRNA in RNase-freiem ddH2O (zB 0,4 pmol / ul). In 5 ul einzelnen Vertiefungen von 384-Well-Platte, und die Platte Zentrifuge bei 100 g für 15 sec bei Raumtemperatur. </li><li> Verdünnen Lipofectamine 2000 in Opti-MEM mit einem Faktor von 0,006 (z. B. hinzufügen 6 ul Lipofectamine 2000 bis 1000 ul Opti-MEM) und mischen durch Pipettieren von oben und unten. </li><li> Inkubieren Lipofectamin 2000/Opti-MEM Lösung für 5 min bei Raumtemperatur. Mit 5 ul der verdünnten Lösung Lipofectamin 2000/Opti-MEM einzelnen Vertiefungen 384-Well-Platte, das bereits siRNA. Zentrifugieren der Platte bei 100 × g für 15 s bei Raumtemperatur. </li><li> Inkubiere die Platte für 30 min bei Raumtemperatur. </li><li> Plattentest bereit Zellen, wie oben (Abschnitt 2) beschrieben. Zentrifugieren der Platte bei 100 × g für 15 s bei Raumtemperatur. </li><li> Zurück zu Testplatte befeuchteten Inkubator bei 37 ° C (5% CO 2) für 48-96 h, wie für gezielte Gen-knock down (siehe Diskussion) bestimmt. </li></ol> 4. Small Molecule Screening <ol><li> Verdünnen Sie das Medikament von Interesse (zB. Kleinmolekül-Inhibitoren) in Opti-MEM, um die gewünschten Endkonzentrationen 6X. Serielle Verdünnungen können mit Handpipetten oder ein Liquid-Handling-Station abgeschlossen sein. </li><li> Add 2,5 ul / Vertiefung der Testverbindung oder Puffer Fahrzeugs (z. B. DMSO) enthält, an der Seite der Vertiefungen mit einer Mehrkanalpipette. </li><li> Zentrifugieren der Platte bei 100 × g für 15 Sekunden bei Raumtemperatur (Inkubation ist optional). </li></ol> 5. Persistent Agonist-Behandlung <ol><li> Vorbereitung einer 600 nM (dh. 6-fache der gewünschten Endkonzentration von 100 nM) Lösung von Quinpirol in Opti-MEM. </li><li> In 2,5 ul / Vertiefung der 600 nM Quinpirol Lösung an der Seite der Brunnen mit einer Mehrkanalpipette. </li><li> Zentrifugieren der Platte bei 100 × g für 15 Sekunden bei Raumtemperatur und bei 37 ° C in einem befeuchteten Inkubator mit 5% CO 2 für 2 Stunden. </li></ol> 6. Die Stimulation der cAMP-Akkumulation <ol><li> Während der 2-stündigen Inkubation bereiten die stimulatiauf Lösung in Opti-MEM. Die Stimulation Lösung von 40 &amp;mgr; M Forskolin enthielt 2 &amp;mgr; M 3-Isobutyl-1-methyxanthine (IBMX) und 4 &amp;mgr; M Spiperon (alle Konzentrationen in Schritt 6 werden 4-fache der gewünschten Endkonzentration). </li><li> Mit 5 &amp;mgr; l / Well der Stimulationslösung auf die Seite der Vertiefungen mit einer Mehrkanalpipette. </li><li> Zentrifugieren der Platte bei 100 × g für 15 Sekunden bei Raumtemperatur, und bei Raumtemperatur für 1 Stunde. </li></ol> 7. Abschrecken und Abschätzung der cAMP-Akkumulation <ol><li> Produktion von cAMP durch die Zellen unter Verwendung des cAMP dynamischen 2-Kit nach den Anweisungen des Herstellers gemessen. Kurz gesagt, rekonstruieren anti-cAMP-Cryptat und cAMP-d2 in destilliertem Wasser. Einfrieren aliquotiert bei -20 ° C für die kurzfristige Lagerung. </li><li> Verdünnen Sie ein Aliquot von anti-cAMP-Cryptat und ein Aliquot der cAMP-D2 separat in der Lyse-Puffer gemäß den Anweisungen des Herstellers, um Arbeitslösungen zu machen. </li><li> Add 10 ul / Vertiefung der Anti-cAMP-Cryptat Arbeitslösung und 10 ul / Vertiefung des cAMP-d2 Arbeits Lösung für das 384-Well-Platte mit einer Mehrkanalpipette. </li><li> Zentrifugieren der Platte bei 100 × g für 15 Sekunden bei Raumtemperatur, und bei Raumtemperatur für 1 Stunde. </li><li> Lesen Sie die Platte in einem Fluoreszenz-Plattenlesegerät (Einstellung für Empfindlichkeit Auto-Skalierung) unter Verwendung einer Anregung von 337 nm und Messung der Emissionen bei 620 nm und 665 nm pro fertigt Anweisungen. </li><li> Nehmen ratiometrische Analyse zu beurteilen cAMP-Standardkurve pro fertigt Anweisungen. Mit den sich daraus ergebenden Werte, extrapolieren die geschätzte cAMP-Akkumulation in den Testvertiefungen mit Datenanalyse-Software. </li></ol>

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Die Autoren haben nichts zu offenbaren.

In einer Bemühung, Studien heterologer Sensibilisierung zu erleichtern, haben wir ausgiebig unseren früheren Methode, die zu einer stromlinienförmigen modifizierten &quot;Mix und lesen&quot;-Format, das änderbare Hochdurchsatz-Screening-und Wirkungsprüfung ist. Die wesentlichen Änderungen in unserem Protokoll kann wie folgt zusammengefasst werden: 1) die Verwendung von kryokonservierten Zellen als &quot;Assay-ready&quot;-Reagenzien, 2) die Miniaturisierung des Assays in 384-Well-Format, und 3) die Verwendung des H...

Eine adaptive Adenylatzyklase (AC) Signal Antwort als hetero-oder Super-Sensibilisierung bekannt wurde zuerst im Labor von Nobelpreisträger Dr. Marshall Nirenberg entdeckt. Dr. Nirenberg vorgeschlagen, dass die beobachtete erhöhte AC Reaktionsfähigkeit nach chronischer δ-Opioid-Rezeptor-Aktivierung war ein Mechanismus, bei Opiat-Toleranz und Abhängigkeit 1 beteiligt. Neben chronischen δ-Opioid-Rezeptor-Aktivierung tritt diese neuroadaptive Antwort von AC-Signalisierung auch nach anhaltenden Aktivierung von mehreren anderen Gai / o-gekoppelten Rezeptoren 2. Bemerkenswerterweise sind viele dieser Rezeptoren mit Schmerzen, neuropsychiatrischen und neurologischen Störungen verbunden und umfassen μ / κ-Opioid-, D 2/4 Dopamin, 5-HT 1A und M 2/4 2-Muskarinrezeptoren. Neben Dr. Nirenberg die Erkenntnisse, eine große Zahl von Hinweisen existiert Verknüpfung Sensibilisierung der AC-Signalisierung, um chronische Opioid-Rezeptor-Aktivierung sowohl <em&gt; in vitro und in vivo 3-7. Sensibilisierung von AC hat auch mit einer Vielzahl von Erkrankungen, die D 2-Rezeptoren wie Dopamin wie Schizophrenie und Parkinson-Krankheit in Verbindung gebracht worden (für eine Übersicht siehe Referenz 2). Trotz der potentiellen Bedeutung der Sensibilisierung, der genaue Mechanismus (en) mit persistierender G ☐ i / o-gekoppelten Rezeptor-Aktivierung, die zu einer erhöhten Reaktionsfähigkeit AC weitgehend unbekannt führt verbunden. Diese Studien liefern die Begründung für die Untersuchung der Mechanismen zur Sensibilisierung der Adenylatzyklase als wichtige neurobiologische Ziel. Ebenso sollte die physiologische Relevanz der AC Signal 8 und die Bedeutung, die den einzelnen AC-Isoformen in dieser adaptive Reaktion halten auch erkannt, 2,9,10 werden. Im Rahmen der Forschung, die allgemeinen Merkmale mit heterologen Sensibilisierung der rekombinante Isoformen von AC zugeordnet parallel jene Eigenschaften described zur Untersuchung der endogenen Isoformen von AC. Insbesondere frühere Forschung hat festgestellt, dass die Aktivierung von Gai / o Proteine ​​und anschließende Freisetzung / Umlagerung βγ-Untereinheiten sind wichtige Voraussetzungen für die Rezeptor-induzierte Sensibilisierung aller AC-Isoformen. Darüber hinaus lassen sich mehrere Studien, dass die Signalisierung von Proteinkinasen und Gβγ-Untereinheiten sind in 2,11-13 Sensibilisierung beteiligt. Individuelle ACs zeigen auch einzigartigen und unterschiedlichen Mustern 12 Sensibilisierung. Zum Beispiel wird persistent Exposition von D 2-Rezeptoren Agonisten Sensibilisierung AC1 und AC8 Ca 2 + / Calmodulin-Stimulation 14,15 zugeordnet, wohingegen die eng verwandte AC3 nicht sensibilisiert 2. AC2, AC4, und AC7 sind eng miteinander verbunden, jedoch nur PKC-Aktivität stimuliert AC2 kräftig nach längerer Einwirkung von D 2-Rezeptoren sensibilisiert Agonisten 7,14,16,17. Zusätzlich AC5 und AC6 zeigen eine deutliche Grad der Heterologen Sensibilisierung für Gas-und Forskolin-stimulierte cAMP-Akkumulation nach der Aktivierung von D 2-Rezeptoren 14,18-20, scheinen aber in ihrer Forderung nach Gβγ-Untereinheit-AC Wechselwirkungen unterscheiden 21. Obwohl die meisten Studien der AC Sensibilisierung Modellzelllinien (zum Beispiel HEK293-Zellen, die einzelne AC-Isoformen) verwendet wird, scheint es, daß diese Ergebnisse zu übersetzen nativen neuronalen Zellmodellen 4,22. In jüngerer Zeit können die Auswirkungen der AC-Isoform-selektive niedermolekulare Inhibitoren in HEK293-Zellen, die AC-Isoformen identifiziert auch in vivo Verhaltensstudien 23 übersetzt werden. Das Fehlen eines identifizierten molekularen Mechanismus für die heterologe Sensibilisierung spiegelt wahrscheinlich die Komplexität des adaptiven Reaktion sowie die einzigartigen regulatorischen Eigenschaften der einzelnen AC-Isoformen 12. Die Aufklärung solcher Komplexität wird durch die Verwendung von umständlich Methodik t kompliziertHut hat akademischen Forschern aus der Verwendung unvoreingenommene Ansätze beschränkt. Zum Beispiel beteiligt unseren früheren mechanistischen Studien den Einsatz von kontinuierlich kultiviert zellulären Modellen mit 24 - und 48-Loch-Gewebekultur Format 15. Kultivierte Zellen wurden typischerweise für 48 Stunden gezüchtet und dann auf Agonisten Drogenbehandlung (2-18 h), gefolgt von einer Reihe von Zellen wäscht und Inkubationen (Fig. 1) unterzogen. AC-Isoform-spezifische Akkumulation von cAMP Protokolle wurden dann verwendet, gefolgt von einer Messung der cAMP-Anhäufung unter Verwendung einer arbeits-und zeitaufwendig [3 H] cAMP-Bindemethode 15,24. Die Dauer vom Beginn bis zum Abschluss für jeden Assay benötigt im allgemeinen insgesamt vier bis fünf Tagen von Zelle Plattierung Datenanalyse (Abb. 1). Die Anwendung der neuen Technologien und Automatisierung hat zu deutlichen Verbesserungen für die Sensibilisierung Studien in der Industrie-und HTS-Mittelstellung geführt. Zum Beispiel kann eine Gruppe arbeitet mit dem Nationalen Zentrum für Chemical Genomics berichtet eine zweitägige HTS-Assay-Verfahren zur Identifizierung von niedermolekularen Inhibitoren des μ-Opioidrezeptor-induzierte Sensibilisierung in 1536 25-well Format. Der vorliegende Artikel beschreibt unsere Bemühungen um eine HTS-Assay für die Untersuchung der heterologen Sensibilisierung unter Verwendung von Technologien, die in den meisten akademischen Forschungseinrichtungen verfügbar sind, zu entwickeln. Diese Strategie wurde durch Einbringen der Verwendung von kryokonservierten Zellen aus Zellmodellen heterolog exprimieren, die D-2-Dopamin-Rezeptor in Kombination mit endogenen oder einzelne rekombinante Adenylatcyclase-Isoformen (CHO-oder HEK-D 2L-AC6 / D 2 l) gelöst. Um unsere Durchsatz zu verbessern, haben wir unsere neu gestaltete 48-Loch-Sensibilisierung Assay (ca.&gt; 20 Stufen über 4-5 Tage) zu einem Fünf-Schritt-, Einzel-Tagestest in 384-Well-Format, das im Wesentlichen &quot;zu mischen und zu lesen&quot; war. Das neue Format verwendet einen handelsüblichen homogene zeitaufgelöste Fluoreszenz (HTRF)-Assay, die cAMP-acc messenumulation in intakten Zellen mit einem Multi-Mode-Plattenlesegerät. Der Assay ist robust und zugänglich für Kleinmolekül-Screening, und kann wirksam angewendet, um nach Inhibitoren von heterologen Sensibilisierung screenen. Zusätzlich stellen wir Daten, die den Einsatz dieses Tests mit reverser Transfektion von siRNA zur gezielten oder genomweite siRNA-Bibliothek-Screening mit nur geringfügiger Modifikation des allgemeinen Ansatzes ermöglicht.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="695">
	<colgroup>
		<col />
		<col />
		<col />
		<col />
	</colgroup>
	<tbody>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">CHO-K1-DRD2L cells</td>
			<td style="width:144px;">DiscoveRx</td>
			<td style="width:148px;">930579C2</td>
			<td style="width:199px;"></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Ham&#8217;s F12 media</td>
			<td style="width:144px;">VWR</td>
			<td style="width:148px;">SH30026fs</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Fetal Bovine Serum</td>
			<td style="width:144px;">VWR</td>
			<td style="width:148px;">SH3007003</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">G418</td>
			<td style="width:144px;">Sigma</td>
			<td style="width:148px;">A1720</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Hygromycin</td>
			<td style="width:144px;">Fisher</td>
			<td style="width:148px;">50-230-5556</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Penicillin/ streptomycin</td>
			<td style="width:144px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:148px;">15070063</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">15 cm dishes</td>
			<td style="width:144px;">BD Falcon</td>
			<td style="width:148px;">353025</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">DMSO</td>
			<td style="width:144px;">Sigma</td>
			<td style="width:148px;">D2650</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Cell dissociation buffer</td>
			<td style="width:144px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:148px;">13150016</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Phosphate Buffered Saline</td>
			<td style="width:144px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:148px;">10010-049</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Cryovials</td>
			<td style="width:144px;">Fisher</td>
			<td style="width:148px;">976171</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Opti-MEM</td>
			<td style="width:144px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:148px;">31985070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">TC treated 384 well plates</td>
			<td style="width:144px;">Perkin-Elmer</td>
			<td style="width:148px;">6007688</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="66">
			<td height="66" style="height:66px;width:205px;">HTRF cAMP Dynamic 2 kit</td>
			<td style="width:144px;">Cisbio Bioassays</td>
			<td style="width:148px;">62AM4PEB</td>
			<td style="width:199px;">http://www.htrf.com/camp-cell-based-assay</td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Synergy 4</td>
			<td style="width:144px;">Biotek</td>
			<td style="width:148px;">H4MLFPTAD</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Prism 6</td>
			<td style="width:144px;">GraphPad Software</td>
			<td style="width:148px;">NA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">3-Isobutyl-1-methylxanthine</td>
			<td style="width:144px;">Sigma</td>
			<td style="width:148px;">I5879</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">(&#177;)Quinpirole</td>
			<td style="width:144px;">Sigma</td>
			<td style="width:148px;">Q111</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Spiperone</td>
			<td style="width:144px;">Sigma</td>
			<td style="width:148px;">S7395</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Clozapine</td>
			<td style="width:144px;">Sigma</td>
			<td style="width:148px;">C6305</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Haloperidol</td>
			<td style="width:144px;">Sigma</td>
			<td style="width:148px;">H1512</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">S-(-)Sulpiride</td>
			<td style="width:144px;">Sigma</td>
			<td style="width:148px;">S112</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="55">
			<td height="55" style="height:55px;width:205px;">Lipofectamine2000 transfection reagent</td>
			<td style="width:144px;">Invitrogen</td>
			<td style="width:148px;">11668019</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Trypan blue</td>
			<td style="width:144px;">Life Technologies</td>
			<td style="width:148px;">T10282</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Water, DNase, RNase-free</td>
			<td style="width:144px;">MP Biomedicals</td>
			<td style="width:148px;">821739</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Gas siRNA</td>
			<td style="width:144px;">Dharmacon</td>
			<td style="width:148px;">custom siRNA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">Non-targeting siRNA control</td>
			<td style="width:144px;">Dharmacon</td>
			<td style="width:148px;">D-001206-14-20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="28">
			<td height="28" style="height:28px;width:205px;">siGlo Red</td>
			<td style="width:144px;">Dharmacon</td>
			<td style="width:148px;">D-001630-02</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

drug-induced sensitization of adenylyl cyclase: assay streamlining and miniaturization for small molecule and sirna screening applications

Sensibilisierung von Adenylylcyclase (AC) Signal wurde in einer Vielzahl von neuropsychiatrischen und neurologischen Störungen, einschließlich Drogen-und Parkinson-Krankheit in Verbindung gebracht. Akute Aktivierung von Gai / o-gebundenen Rezeptoren hemmt AC-Aktivität, während die anhaltende Aktivierung dieser Rezeptoren führt zu heterologe Sensibilisierung von AC-und erhöhten intrazellulären cAMP. Frühere Studien haben gezeigt, dass diese Verbesserung der AC Ansprechempfindlichkeit sowohl in vitro als auch in vivo nach der chronischen Aktivierung von mehreren Arten von Gai / O-verknüpften Rezeptoren, Dopamin-D 2 und μ-Opioid-Rezeptoren beobachtet. Obwohl heterologe Sensibilisierung AC wurde vor vier Jahrzehnten berichtet, wobei der Mechanismus (en), die dieses Phänomen zugrunde liegen, bleiben weitgehend unbekannt. Der Mangel an mechanistische Daten vermutlich spiegelt die Komplexität, die mit dieser Anpassungsreaktion beteiligt, was darauf hindeutet, dass nonbiased Konzepte könnten helfen, zu identifizierenten die molekularen Signalwege in heterologen Sensibilisierung von AC beteiligt. Frühere Studien haben Kinase und Gbγ Signalisierung als überlappende Komponenten, die die heterologe Sensibilisierung von AC regeln verwickelt. Um einzigartige und zusätzliche Ziele mit überlappenden Sensibilisierung der AC zu identifizieren, ist die Entwicklung und Validierung eines skalierbaren Sensibilisierung cAMP-Assay für mehr Durchsatz benötigt. Bisherige Ansätze zur Sensibilisierung Studium sind in der Regel schwerfällig mit kontinuierlichen Zellkultur-Wartung sowie eine komplexe Methode zur Messung der cAMP-Akkumulation, die mehrere Waschschritte beinhaltet. Somit wäre die Entwicklung eines robusten Test auf Zellbasis, die für Hochdurchsatz-Screening (HTS) in einem 384-Well-Format verwendet werden können zukünftige Studien erleichtern. Mit zwei D 2-Dopaminrezeptor-Zellmodellen (dh. CHO-D 2L und HEK-AC6 / D 2L), haben wir unsere 48-Well-Assay-Sensibilisierung (&gt; 20 Schritte 4-5 Tage) zu einem Fünf-s umgewandelttep, Tag-Assay in 384-Well-Format. Dieses neue Format ist offen für kleine Molekül-Screening, und wir zeigen, dass dieser Assay-Design kann auch leicht für Reverse Transfektion von siRNA in Erwartung von gezielten siRNA-Bibliothek-Screening verwendet werden.

Teil I. Die Entwicklung einer 384er heterologe Sensibilisierung Test zur Identifizierung von niedermolekularen Inhibitoren mit einem kommerziell erhältlichen Zellmodell. Um heterologe Sensibilisierung in einem Zellmodell zu untersuchen, haben wir eine Reihe von Verbesserungen, die es uns ermöglicht, den Test in einem &quot;Mix und lesen&quot;-Format zu optimieren. Einige der wichtigsten Änderungen sind unten markiert ist, und werden ausführlicher in der Erörterung besch...

Watch this Scientific Journal Video about Drug-induced Sensitization of Adenylyl Cyclase: Assay Streamlining and Miniaturization for Small Molecule and siRNA Screening Applications at JoVE.com

Drug-induced Sensitization of Adenylyl Cyclase: Assay Streamlining and Miniaturization for Small Molecule and siRNA Screening Applications

Persistent Aktivierung inhibierenden G-Protein-gekoppelten Rezeptoren führt Sensibilisierung von Adenylylcyclase-Signalisierung. Um die wesentlichen molekularen Signalwege zu identifizieren, sind nonbiased Ansätze notwendig, aber diese Strategie erfordert die Entwicklung einer skalierbaren zellbasierten Assay-cAMP-Sensibilisierung. Hier beschreiben wir eine Sensibilisierung Assay für Kleinmolekül-und siRNA-Screening.

Drug-induzierte Sensibilisierung der Adenylatzyklase: Assay Straffung und Miniaturisierung für Small Molecule-und siRNA-Screening-Anwendungen

Sensitization of adenylyl cyclase (AC) signaling has been implicated in a variety of neuropsychiatric and neurologic disorders including substance abuse ...

drug-induced-sensitization-adenylyl-cyclase-assay-streamlining

Research

JoVE Journal

Bioengineering

12.6K Aufrufe.  Purdue University.  Persistent Aktivierung inhibierenden G-Protein-gekoppelten Rezeptoren führt Sensibilisierung von Adenylylcyclase-Signalisierung. Um die wesentlichen molekularen Signalwege zu identifizieren, sind nonbiased Ansätze notwendig, aber diese Strategie erfordert die Entwicklung einer skalierbaren zellbasierten Assay-cAMP-Sensibilisierung. Hier beschreiben wir eine Sensibilisierung Assay für Kleinmolekül-und siRNA-Screening. 

Serie: Drug-induced Sensitization of Adenylyl Cyclase: Assay Streamlining and Miniaturization for Small Molecule and siRNA Screening Applications

Cell-based Calcium Assay for Medium to High Throughput Screening of TRP Channel Functions using FlexStation 3

The Molecular Devices' FlexStation 3 is a benchtop multi-mode microplate reader capable of automated fluorescence measurement in multi-well plates. It is ideal for medium- to high-throughput screens in academic settings. It has an integrated fluid transfer module equipped with a multi-channel pipetter and the machine reads one column at a time to monitor fluorescence changes of a variety of fluorescent reagents. For example, FlexStation 3 has been used to study the function of Ca2+-permeable ion channels and G-protein coupled receptors by measuring the changes of intracellular free Ca2+ levels. Transient receptor potential (TRP) channels are a large family of nonselective cation channels that play important roles in many physiological and pathophysiological functions. Most of the TRP channels are calcium permeable and induce calcium influx upon activation. In this video, we demonstrate the application of FlexStation 3 to study the pharmacological profile of the TRPA1 channel, a molecular sensor for numerous noxious stimuli. HEK293 cells transiently or stably expressing human TRPA1 channels, grown in 96-well plates, are loaded with a Ca2+-sensitive fluorescent dye, Fluo-4, and real-time fluorescence changes in these cells are measured before and during the application of a TRPA1 agonist using the FLEX mode of the FlexStation 3. The effect of a putative TRPA1 antagonist was also examined. Data are transferred from the SoftMax Pro software to construct concentration-response relationships of TRPA1 activators and inhibitors.

This video provides a detailed protocol for studying the pharmacological profile of human TRPA1 channels using FlexStation 3. The protocol covers details of cell preparation, dye loading and operation of the microplate reader, FlexStation 3.

Zellbasierte Calcium-Assay für Mittel-bis High-Throughput-Screening von TRP-Kanal-Funktionen mit FlexStation 3

The Molecular Devices' FlexStation 3 is a benchtop multi-mode microplate reader capable of automated fluorescence measurement in multi-well plates.  It is ...

Forschung

Biotechnik

Wideband Optical Detector of Ultrasound for Medical Imaging Applications

Optical sensors of ultrasound are a promising alternative to piezoelectric techniques, as has been recently demonstrated in the field of optoacoustic imaging. In medical applications, one of the major limitations of optical sensing technology is its susceptibility to environmental conditions, e.g. changes in pressure and temperature, which may saturate the detection. Additionally, the clinical environment often imposes stringent limits on the size and robustness of the sensor. In this work, the combination of pulse interferometry and fiber-based optical sensing is demonstrated for ultrasound detection. Pulse interferometry enables robust performance of the readout system in the presence of rapid variations in the environmental conditions, whereas the use of all-fiber technology leads to a mechanically flexible sensing element compatible with highly demanding medical applications such as intravascular imaging. In order to achieve a short sensor length, a pi-phase-shifted fiber Bragg grating is used, which acts as a resonator trapping light over an effective length of 350 &#181;m. To enable high bandwidth, the sensor is used for sideway detection of ultrasound, which is highly beneficial in circumferential imaging geometries such as intravascular imaging. An optoacoustic imaging setup is used to determine the response of the sensor for acoustic point sources at different positions.

Optical detection of ultrasound is impractical in many imaging scenarios because it often requires stable environmental conditions. We demonstrate an optical technique for ultrasound sensing in volatile environments with miniaturization and sensitivity levels appropriate for optoacoustic imaging in restrictive scenarios, e.g. intravascular applications.

Wideband Optical Detector von Ultraschall für medizinische Imaging-Anwendungen

Optical sensors of ultrasound are a promising alternative to piezoelectric techniques, as has been recently demonstrated in the field of optoacoustic ...

Porous Silicon Microparticles for Delivery of siRNA Therapeutics

Small interfering RNA (siRNA) can be used to suppress gene expression, thereby providing a new avenue for the treatment of various diseases. However, the successful implementation of siRNA therapy requires the use of delivery platforms that can overcome the major challenges of siRNA delivery, such as enzymatic degradation, low intracellular uptake and lysosomal entrapment. Here, a protocol for the preparation and use of a biocompatible and effective siRNA delivery system is presented. This platform consists of polyethylenimine (PEI) and arginine (Arg)-grafted porous silicon microparticles, which can be loaded with siRNA by performing a simple mixing step. The silicon particles are gradually degraded over time, thereby triggering the formation of Arg-PEI/siRNA nanoparticles. This delivery vehicle provides a means for protecting and internalizing siRNA, without causing cytotoxicity. The major steps of polycation functionalization, particle characterization, and siRNA loading are outlined in detail. In addition, the procedures for determining particle uptake, cytotoxicity, and transfection efficacy are also described.

Delivery remains the main challenge for the therapeutic implementation of small interfering RNA (siRNA). This protocol involves the use of a multifunctional and biocompatible siRNA delivery platform, consisting of arginine and polyethylenimine grafted porous silicon microparticles.

Poröses Silizium Mikropartikel für die Lieferung von siRNA-Therapeutika

Small interfering RNA (siRNA) can be used to suppress gene expression, thereby providing a new avenue for the treatment of various diseases. However, the ...

A Rapid and Quantitative Fluorimetric Method for Protein-Targeting Small Molecule Drug Screening

We demonstrate a new drug screening method for determining the binding affinity of small drug molecules to a target protein by forming fluorescent gold nanoclusters (Au NCs) within the drug-loaded protein, based on the differential fluorescence signal emitted by the Au NCs. Albumin proteins such as human serum albumin (HSA) and bovine serum albumin (BSA) are selected as the model proteins. Four small molecular drugs (e.g., ibuprofen, warfarin, phenytoin, and sulfanilamide) of different binding affinities to the albumin proteins are tested. It was found that the formation rate of fluorescent Au NCs inside the drug loaded albumin protein under denaturing conditions (i.e., 60 &#176;C or in the presence of urea) is slower than that formed in the pristine protein (without drugs). Moreover, the fluorescent intensity of the as-formed NCs is found to be inversely correlated to the binding affinities of these drugs to the albumin proteins. Particularly, the higher the drug-protein binding affinity, the slower the rate of Au NCs formation, and thus a lower fluorescence intensity of the resultant Au NCs is observed. The fluorescence intensity of the resultant Au NCs therefore provides a simple measure of the relative binding strength of different drugs tested. This method is also extendable to measure the specific drug-protein binding constant (KD) by simply varying the drug content preloaded in the protein at a fixed protein concentration. The measured results match well with the values obtained using other prestige but more complicated methods.

A protocol for small molecular drug screening based on in-situ synthesis of ultrasmall fluorescent gold nanoclusters (Au NCs) using drug-loaded protein as template is presented. This method is simple to determine the binding affinity of drugs to a target protein by a visible fluorescent signal emitted from the protein-templated Au NCs.

Eine schnelle und quantitative fluorimetrische Verfahren zur Protein-Targeting kleines Molekül als Wirkstoff-Screening

We demonstrate a new drug screening method for determining the binding affinity of small drug molecules to a target protein by forming fluorescent gold ...

Fabrication of Mechanically Tunable and Bioactive Metal Scaffolds for Biomedical Applications

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness and low bioactivity of metals. In this study, we have developed a new method towards fabricating a new type of bioactive and mechanically reliable porous metal scaffolds-densified porous Ti scaffolds. The method consists of two fabrication processes, 1) the fabrication of porous Ti scaffolds by dynamic freeze casting, and 2) coating and densification of the porous scaffolds. The dynamic freeze casting method to fabricate porous Ti scaffolds allowed the densification of porous scaffolds by minimizing the chemical contamination and structural defects. The densification process is distinctive for three reasons. First, the densification process is simple, because it requires a control of only one parameter (degree of densification). Second, it is effective, as it achieves mechanical enhancement and sustainable release of biomolecules from porous scaffolds. Third, it has broad applications, as it is also applicable to the fabrication of functionally graded porous scaffolds by spatially varied strain during densification.

Bioactive and mechanically reliable metal scaffolds have been fabricated through a method which consists of two processes, dynamic freeze casting for the fabrication of porous Ti, and coating and densification of the Ti scaffolds. The densification process is simple, effective and applicable to the fabrication of functionally graded scaffolds.

Herstellung von mechanisch Tunable und Bioactive Metallgerüste für biomedizinische Anwendungen

Biometal systems have been widely used for biomedical applications, in particular, as load-bearing materials. However, major challenges are high stiffness ...

Light-mediated Formation and Patterning of Hydrogels for Cell Culture Applications

Click chemistries have been investigated for use in numerous biomaterials applications, including drug delivery, tissue engineering, and cell culture. In particular, light-mediated click reactions, such as photoinitiated thiol&#8722;ene and thiol&#8722;yne reactions, afford spatiotemporal control over material properties and allow the design of systems with a high degree of user-directed property control. Fabrication and modification of hydrogel-based biomaterials using the precision afforded by light and the versatility offered by these thiol&#8722;X photoclick chemistries are of growing interest, particularly for the culture of cells within well-defined, biomimetic microenvironments. Here, we describe methods for the photoencapsulation of cells and subsequent photopatterning of biochemical cues within hydrogel matrices using versatile and modular building blocks polymerized by a thiol&#8722;ene photoclick reaction. Specifically, an approach is presented for constructing hydrogels from allyloxycarbonyl (Alloc)-functionalized peptide crosslinks and pendant peptide moieties and thiol-functionalized poly(ethylene glycol) (PEG) that rapidly polymerize in the presence of lithium acylphosphinate photoinitiator and cytocompatible doses of long wavelength ultraviolet (UV) light. Facile techniques to visualize photopatterning and quantify the concentration of peptides added are described. Additionally, methods are established for encapsulating cells, specifically human mesenchymal stem cells, and determining their viability and activity. While the formation and initial patterning of thiol-alloc hydrogels are shown here, these techniques broadly may be applied to a number of other light and radical-initiated material systems (e.g., thiol-norbornene, thiol-acrylate) to generate patterned substrates.

We describe a sequential process for light-mediated formation and subsequent biochemical patterning of synthetic hydrogel matrices for three-dimensional cell culture applications. The construction and modification of hydrogels with cytocompatible photoclick chemistry is demonstrated. Additionally, facile techniques to quantify and observe patterns and determine cell viability within these hydrogels are presented.

Licht-vermittelte Bildung und Musterung von Hydrogelen für Zellkulturanwendungen

Click chemistries have been investigated for use in numerous biomaterials applications, including drug delivery, tissue engineering, and cell culture. In ...

Extraction of Plant-based Capsules for Microencapsulation Applications

Microcapsules derived from plant-based spores or pollen provide a robust platform for a diverse range of microencapsulation applications. Sporopollenin exine capsules (SECs) are obtained when spores or pollen are processed so as to remove the internal sporoplasmic contents. The resulting hollow microcapsules exhibit a high degree of micromeritic uniformity and retain intricate microstructural features related to the particular plant species. Herein, we demonstrate a streamlined process for the production of SECs from Lycopodium clavatum spores and for the loading of hydrophilic compounds into these SECs. The current SEC isolation procedure has been recently optimized to significantly reduce the processing requirements which are conventionally used in SEC isolation, and to ensure the production of intact microcapsules. Natural L. clavatum spores are defatted with acetone, treated with phosphoric acid, and extensively washed to remove sporoplasmic contents. After acetone defatting, a single processing step using 85% phosphoric acid has been shown to remove all sporoplasmic contents. By limiting the acid processing time to 30 hr, it is possible to isolate clean SECs and avoid SEC fracturing, which has been shown to occur with prolonged processing time. Extensive washing with water, dilute acids, dilute bases, and solvents ensures that all sporoplasmic material and chemical residues are adequately removed. The vacuum loading technique is utilized to load a model protein (Bovine Serum Albumin) as a representative hydrophilic compound. Vacuum loading provides a simple technique to load various compounds without the need for harsh solvents or undesirable chemicals which are often required in other microencapsulation protocols. Based on these isolation and loading protocols, SECs provide a promising material for use in a diverse range of microencapsulation applications, such as, therapeutics, foods, cosmetics, and personal care products.

This protocol/manuscript describes a streamlined process for the production of sporopollenin exine capsules (SECs) from Lycopodium clavatum spores and for the loading of hydrophilic compounds into these SECs.

Extraktion von Pflanzenbasis Kapseln für Mikroverkapselung Anwendungen

Microcapsules derived from plant-based spores or pollen provide a robust platform for a diverse range of microencapsulation applications. Sporopollenin ...

Applications for Open Source Microplate-Compatible Illumination Panels

Microplates are commonly used in the modern laboratory environment for a wide variety of tasks both in small-scale laboratory benchtop operations as well as large-scale high-throughput screening (HTS) campaigns. Though laboratory automation has greatly increased the utility of microplates there remain instances where automation-based instrumentation is not feasible, cost-effective or compatible with microplate formatting needs. In these cases, microplates must be manually prepared. Problematic to manual microplate manipulations is that a number of difficulties can arise pertaining to the accurate tracking of sample operations, data record keeping and quality control (QC) inspection for well artifacts or formatting errors. As microplate well densities increase (i.e., 96-well, 384-well, 1536-well) the potential for introducing errors also drastically increases.&#160; Moreover, for small bench-top laboratory operations there exists a need to improve the ease and accuracy of sample handling in a cost-effective fashion. Herein, we describe a system that acts as a semi-automated pipetting guide referred to as the Microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A.P.L.E.). &#160;M.A.P.L.E. has multiple uses for supporting compound hit-picking and microplate preparation for assay development in high-throughput screening or laboratory benchtop operations, as well as QC/quality assurance (QA) diagnostic evaluation of microplate quality or visualizing well formatting errors.

Microplate Assistive Pipetting Light Emitter (M.A.P.L.E.) is a computer-driven device that systematically illuminates microtiter wells to provide guidance for the manual preparation of microplates.&#160; M.A.P.L.E. improves the accuracy of microplate preparation while automating data recordkeeping. &#160;In addition, it can assist with examining microplate quality or aid in the detection of errors.&#160; &#160;

Anwendungen für Open Source Microplate-Compatible Illumination Panels

Microplates are commonly used in the modern laboratory environment for a wide variety of tasks both in small-scale laboratory benchtop operations as well ...

Screening and Identification of Small Peptides Targeting Fibroblast Growth Factor Receptor2 using a Phage Display Peptide Library

The human Fibroblast Growth Factor Receptor (FGFR) family comprises four members, namely, FGFR1, FGFR2, FGFR3, and FGFR4, that are involved in various biological activities including cell proliferation, survival, migration and differentiation. Several aberrations in the FGFR signaling pathway, owing to mutations or gene amplification events, have been identified in various types of cancers. Hence, recent research has focused on developing strategies involving therapeutic targeting of FGFRs. Current FGFR inhibitors at various stages of pre-clinical and clinical development include either small molecule inhibitors of tyrosine kinases or monoclonal antibodies, with only a few peptide- based inhibitors in the pipeline. Here, we provide a protocol using phage display technology to screen small peptides as antagonists of FGFR2. Briefly, a library of phage-displayed peptides was incubated in a plate coated with FGFR2. Subsequently, unbound phage was washed off by TBST (TBS + 0.1% [v/v] Tween-20), and bound phage was eluted with 0.2 M glycine-HCl buffer (pH 2.2). The eluted phage was further amplified and used as input for the next round of biopanning. Following three rounds of biopanning, the peptide sequences of individual phage clones were identified by DNA sequencing. Finally, the screened peptides were synthesized and analyzed for affinity and biological activity.

Herein, we present a detailed protocol for screening small peptides that bind to FGFR2 using a phage display peptide library. We further analyze the affinity of the selected peptides toward FGFR2 in vitro and its ability to suppress cell proliferation.

Screening und Identifizierung von kleinen Peptiden Targeting Fibroblast Growth Factor Receptor2 mit einem Phage Display Peptid Bibliothek

The human Fibroblast Growth Factor Receptor (FGFR) family comprises four members, namely, FGFR1, FGFR2, FGFR3, and FGFR4, that are involved in various ...

Rapid Fabrication of Custom Microfluidic Devices for Research and Educational Applications

Microfluidic devices allow for the manipulation of fluids, particles, cells, micro-sized organs or organisms in channels ranging from the nano to submillimeter scales. A rapid increase in the use of this technology in the biological sciences has prompted a need for methods that are accessible to a wide range of research groups. Current fabrication standards, such as PDMS bonding, require expensive and time consuming lithographic and bonding techniques. A viable alternative is the use of equipment and materials that are easily affordable, require minimal expertise and allow for the rapid iteration of designs. In this work we describe a protocol for designing and producing PET-laminates (PETLs), microfluidic devices that are inexpensive, easy to fabricate, and consume significantly less time to generate than other approaches to microfluidics technology. They consist of thermally bonded film sheets, in which channels and other features are defined using a craft cutter. PETLs solve field-specific technical challenges while dramatically reducing obstacles to adoption. This approach facilitates the accessibility of microfluidics devices in both research and educational settings, providing a reliable platform for new methods of inquiry.

Here we present a protocol to design and fabricate custom microfluidic devices with minimal financial and time investment. The aim is to facilitate the adoption of microfluidic technologies in biomedical research laboratories and educational settings.