Name: homogeneous time-resolved f&#246;rster resonance energy transfer-based assay for detection of insulin secretion
Uploaded: 2018-05-10T14:00:00
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(1) INS-1E Zellen: Wartung und Beschichtung
<ol><li>Pflegen Sie, INS-1E Zellen in einem befeuchteten 37 ˚C/5% CO2 Inkubator und kultivierten mit RPMI 1640 Medium mit 5 % (V/V) Hitze-inaktivierten fötalen Rinderserum, 2 mM L-Glutamin, 10 mM HEPES, 1 mM Natrium Pyruvat, 100 U/mL Penicillin/Streptomycin ergänzt Lösung, 50 µM β-Mercaptoethanol. Kulturzellen Sie in 10 mL komplette RPMI 1640 Medium (pro Platte), bis zum Zusammenfluss von 80-90 % erreichen, wenn sie trypsiniert und passagiert oder verwendet w...

<ol>
	<li>Taniguchi, C. M., Emanuelli, B., Kahn, C. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Critical+nodes+in+signalling+pathways:+Insights+into+insulin+action.">Critical nodes in signalling pathways: Insights into insulin action.</a> Nat Rev Mol Cell Biol. 7 (2), 85-96 (2006).</li><li>Vetere, A., Choudhary, A., Burns, S. M., Wagner, B. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Targeting+the+pancreatic+beta-cell+to+treat+diabetes.">Targeting the pancreatic beta-cell to treat diabetes.</a> Nat Rev Drug Discov. 13 (4), 278-289 (2014).</li><li>Despres, J. 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S., Pajvani, U., Freyberg, Z., Leibel, R. L., Lieberman, J. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molecular+pathophysiology+of+metabolic+effects+of+antipsychotic+medications.">Molecular pathophysiology of metabolic effects of antipsychotic medications.</a> Trends Endocrinol Metab. , (2014).</li><li>Freyberg, Z., Aslanoglou, D., Shah, R., Ballon, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Intrinsic+and+antipsychotic+drug-induced+metabolic+dysfunction+in+schizophrenia.">Intrinsic and antipsychotic drug-induced metabolic dysfunction in schizophrenia.</a> Front Neurosci. 11, 432 (2017).</li><li>de Leeuw van Weenen, E. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+dopamine+receptor+D2+agonist+bromocriptine+inhibits+glucose-stimulated+insulin+secretion+by+direct+activation+of+the+alpha2-adrenergic+receptors+in+beta+cells.">The dopamine receptor D2 agonist bromocriptine inhibits glucose-stimulated insulin secretion by direct activation of the alpha2-adrenergic receptors in beta cells.</a> Biochem Pharmacol. 79 (12), 1827-1836 (2010).</li></ol>

Die hier beschriebenen HTRF Insulin Assay bietet eine schnelle, effiziente System zur Messung der Insulin-Sekretion aus einem kultivierten Zell-basierte System. Einer der wichtigsten Vorteile bietet dieser Test eine geringe Hintergrundsignal aufgrund der hohen Signal-Rausch-Verhältnis. Darüber hinaus haben wir bestätigt, dass das HTRF-Signal über einen längeren Zeitraum hinweg stabil ist (> 24 h)7. Dennoch, da die Insulin-Bindung monoklonaler Antikörper schnell bindende Sättigung nach Zugab...

Die Verordnung des Energiestoffwechsels ist durch ein großen anabole Hormon Insulin verfeinert. Insulin ist synthetisiert und von pankreatischen Betazellen in Reaktion auf erhöhte extrazelluläre Blutzuckerwerte veröffentlicht. Das freigesetzte Insulin löst die Aufnahme von Glukose durch Insulin-empfindlichen Gewebe1,2. Physiologisch ist dies auf die Höhe der Glukosekonzentration nach einer Mahlzeit, gefolgt von Sekretion von Insulin, Glukoseaufnahme Regeln verbunden. Störungen in Glukose Homöostase zu metabolische Beeinträchtigungen bis hin zu Insulinresistenz führen und letztlich bei der Entstehung von Typ-2 Diabetes2,3,4.
Obwohl die Insulinsekretion ausgiebig untersucht wurde, bleiben seine Regulationsmechanismen schlecht verstanden. Ein kritischer Bereich Untersuchung wurde Identifikation von neuartigen Modulatoren der Insulin-Sekretion von Beta-Zellen5,6,7,8. Diese Studien erfordern ein besseres Verständnis der Kupplung Beziehung zwischen Stimulation von Glukose und Insulin-Sekretion. Daher ist die Fähigkeit, genau zu überwachen und zu quantifizieren, das Niveau der Glukose-stimulierten Insulinsekretion (GSIS) unerlässlich gewesen. Bisher wurden jedoch nur eine begrenzte Anzahl von Methoden zur Quantifizierung der GSIS mit Insulin-sezernierenden Zelllinien und/oder pankreatischen kleinen Inseln. Einer ist Radioimmunoassay (RIA), das Radioisotop-Tags Insulin und Antikörper verwendet. Die wichtigsten Einschränkungen dieses Ansatzes umfassen Fragen der Sicherheit durch die Handhabung und Entsorgung von radioaktiven Stoffen. Darüber hinaus ist diese Methode arbeitsintensiv, mit mehreren langen waschen und inkubationsschritte. Enzym-linked Immunosorbentprobe Assay (ELISA) ist ein weiterer Kosten- und arbeitsintensive Ansatz, der Antikörper gegen Insulin-Erkennung nutzt. Veränderung des Antikörpers Affinitäten und der Effizienz von Insulin zu erkennen sind limitierende Faktoren dieser Methode und die Reproduzierbarkeit der Ergebnisse beeinflussen können. ELISA weder RIA wurde für Hochdurchsatz-Experimente entwickelt. AlphaScreen ist ein homogenes Assay verwendet für die Erkennung und Messung der Insulin-Sekretion. AlphaScreen Technologie basiert auf der Umwandlung von ambient Sauerstoff in einem aufgeregt Sauerstoff Singulett-Zustand, die mit Chemilumineszenz Arten, was die Generation der Chemilumineszenz reagieren kann. Da die Probe homogen ist, entfallen viele der Waschschritte RIA und ELISA zugeordnet. Die Instabilität des Signals aufgrund der Art der Reaktion ist jedoch ein limitierender Faktor, der die Ablesung des Tests beeinflussen kann. () TR-Zange, entwickelt von Heyduk und Kollegen9, ist ein weiterer homogenen Ansatz zur Insulin-Messung basiert auf der Bindung von zwei separaten Antikörper gegen unterschiedliche Epitope auf die Insulin-Molekül. Die Antikörper sind jedes chemisch mit Doppel stranded DNA mit kurze ergänzende einzelne stranded DNA Überhänge. Bindung von Antikörpern an Insulin bringt sie zusammen und führt zu ein Doppel stranded DNA Duplex. Jeder Antikörper ist auch verbunden mit einer jeweiligen Spender oder Akzeptor Fluorophor, und der Verband der DNA Duplex vereint diese Fluorophore, Förster Resonanz Energietransfer (FRET) zu generieren. Eine mögliche Einschränkung der TR-Zange, liegt jedoch bei den Bund selbst. Die Unfähigkeit, schnell zerstreuen Hintergrundfluoreszenz während der Bund Reaktion führen zu relativ hohen Hintergrundfluoreszenz und ein low-Signal Rauschabstand innerhalb der Assay. Daher besteht ein Bedürfnis nach wie vor für eine zuverlässige, robuste und kostengünstige Assay zur Quantifizierung der GSIS in gewissem Sinne Hochdurchsatz.
Jüngste Fortschritte in der Biophysik gipfelten in der Entwicklung eines homogenen Zeitaufgelöste Fluoreszenz Energie Resonanz Transfer (HTRF) basierte Assays. Insbesondere während der Energietransfer innerhalb kann der Assay als FRET-basierte, genauer gesagt, bezeichnen HTRF Lumineszenz Energie Resonanz Transfer (LRET)10 abhängig von der nichtstrahlenden Übertragung von Energie zwischen Donor und Akzeptor Art11,12,13. Diese Unterscheidung ist wichtig, da der Zeitpunkt für eine Fluoreszenz oder Abschreckung basiert Bund Interaktion ist viel anders als bei LRET, obwohl die gleichen Arten von gating für Bund und LRET verwendet werden können. Darüber hinaus die Verwendung von seltenen Erden lanthanid Cryptate Verbindungen wie Europium oder Terbium Cryptate in HTRF produziert lange Fluoreszenz Halbwertszeiten12,14. Dies bietet den einzigartigen Vorteil der Einführung einer zeitlichen Verzögerung (µsec) zwischen Spender Erregung und die Messung der Emission von den Akzeptor (d. h. Zeitaufgelösten Assay). Diese zeitliche Verzögerung ermöglicht ausreichend Zeit für die Hintergrundfluoreszenz, vor der Messung der Akzeptor Emission Fluoreszenz zu zerstreuen. Infolgedessen das Auslesen ist frei von unspezifischen Fluoreszenz und damit ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis erreicht ist (Abbildung 1). Darüber hinaus entfallen homogene Artder HTRF Waschschritten ungebundenen Arten, so dass des Tests viel schneller als ELISA oder RIA-basierten Methoden abwaschen.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57531/57531fig1.jpg"> Abbildung 1: Schematische des Mechanismus der Insulin-Erkennung HTRF. Zwei unabhängig generierten monoklonale Antikörper spezifisch erkennen und Binden an Insulin an verschiedenen Standorten. Diese Antikörper sind entweder dem Europium Cryptate Spender oder den XL665 Akzeptor konjugiert. Anregung des Spenders auf 337 nm Ergebnisse in Emission bei 620 nm. Die daraus resultierende Energieübertragung bewirkt XL665 emittieren bei einer längeren Wellenlänge, 665 nm. <a href="/files/ftp_upload/57531/57531fig1large.jpg" target="_blank">Bitte klicken Sie hier für eine größere Version dieser Figur.</a>
Hier bieten wir ein detailliertes Protokoll für die Verwendung eines HTRF ausgerichteten Ansatzes an der GSIS aus INS-1E Zellen bestimmen, eine gut etablierte Insulin-sezernierenden Beta-Zellen abgeleitet Ratte Insulinom Zelle Zeile15. Darüber hinaus kann dieser Assay verwendet werden, für die Ermittlung der pharmakologischen Profils der molekularen Regulatoren der Insulin-Sekretion. Wir wenden dieses HTRF-basierte Insulin-Assay untersuchen Dopamin D2-Rezeptor Regulierung der GSIS mag. Immer mehr Studien haben gezeigt, dass der Neurotransmitter Dopamin ein wichtiger Regulator der GSIS8,16,17,18,19,20, ist 21 , 22. Dopamin wirkt GSIS in gewissem negativen Autokrine/Parakrine über Aktionen auf dem Dopamin D-2-Rezeptoren (D2, D3, D-4 -Rezeptoren) an der Oberfläche der Beta-Zellen der Bauchspeicheldrüse8 zum Ausdruck gebracht, wie , 16 , 19. mit dieser Assay, wir bestätigen Dopamin die Rolle als negativer Regulator der GSIS und nachweisen, dass die Dopamin D2-wie Rezeptor-Agonisten Bromocriptin und Quinpirole auch GSIS reduzieren.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="773">
	<tbody>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">96-well white half area plate</td>
			<td style="width:104px;">Greiner Bio-One</td>
			<td style="width:139px;">82050-042</td>
			<td style="width:315px;"></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">384-well white low-volume, round-bottom plate</td>
			<td style="width:104px;">Corning</td>
			<td>15100157</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Insulin High Range Kit</td>
			<td style="width:104px;">Cisbio Bioassays</td>
			<td style="width:139px;">62IN1PEH&#160;</td>
			<td>10,000 test HTRF-based insulin assay kit</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">PHERAstar FSX plate reader</td>
			<td style="width:104px;">BMG Labtech</td>
			<td>FSX</td>
			<td>Plate reader adapted for HTRF-based assay readings</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Plate sealers</td>
			<td style="width:104px;">Fisher Scientific</td>
			<td style="width:139px;">DY992</td>
			<td>To seal plate while antibodies incubate</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Hemocytometer</td>
			<td style="width:104px;">Hausser Scientific</td>
			<td style="width:139px;">3100</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">RPMI Medium 1640 (1x)</td>
			<td style="width:104px;">Gibco&#160;</td>
			<td style="width:139px;">11875-093</td>
			<td>[+] L-glutamine</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Trypsin 0.05%&#160;</td>
			<td style="width:104px;">Corning</td>
			<td style="width:139px;">25-052-CI</td>
			<td>0.53 mM EDTA, (-) sodium bicarbonate</td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">DPBS (Dulbecco&#39;s phosphate buffered saline)</td>
			<td style="width:104px;">Corning</td>
			<td style="width:139px;">21-031-CV</td>
			<td>Without calcium and magnesium</td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Fetal Bovine Serum</td>
			<td style="width:104px;">Corning</td>
			<td style="width:139px;">35-010-CV</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">HEPES</td>
			<td style="width:104px;">Gibco&#160;</td>
			<td style="width:139px;">156-30-080</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Sodium pyruvate</td>
			<td style="width:104px;">Gibco&#160;</td>
			<td style="width:139px;">11360070</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="42">
			<td height="42" style="height:42px;width:216px;">Penicillin/Streptomycin solution 100x</td>
			<td style="width:104px;">Corning</td>
			<td style="width:139px;">30-002 CT</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">2-mercaptoethanol</td>
			<td style="width:104px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">M1348</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Trypan Blue Stain (0.4%)</td>
			<td style="width:104px;">Gibco&#160;</td>
			<td style="width:139px;">15250-061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Dopamine hydrochloride</td>
			<td style="width:104px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">8502</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Bromocriptine mesylate</td>
			<td style="width:104px;">Tocris</td>
			<td style="width:139px;">427</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">(-)-Quinpirole hydrochloride</td>
			<td style="width:104px;">Tocris</td>
			<td style="width:139px;">1061</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Bovine Serum Albumin</td>
			<td style="width:104px;">Calbiochem</td>
			<td style="width:139px;">12659</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Poly-L-Lysine</td>
			<td style="width:104px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">P4832</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">Glucose</td>
			<td style="width:104px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">G7021</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:216px;">DMSO (Dimethyl sulfoxide)</td>
			<td style="width:104px;">Sigma</td>
			<td style="width:139px;">276855</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

homogeneous time-resolved f&#246;rster resonance energy transfer-based assay for detection of insulin secretion

Die Erkennung der Insulin-Sekretion ist entscheidend für erhellendes Mechanismen der regulierten Sekretion sowie wie in Studien des Stoffwechsels. Obwohl zahlreiche Insulin-Assays für Dekaden bestanden haben, hat die jüngsten Aufkommen der homogenen Zeitaufgelösten Förster Resonance Energy Transfer (HTRF) Technologie diese Messungen deutlich vereinfacht. Dies ist eine schnelle, kostengünstige, reproduzierbare und robuste optische Assay abhängig, Antikörper konjugiert, helle Fluorophore mit lang anhaltende Emission, die Zeitaufgelöste Förster Resonance Energy Transfer erleichtert. Darüber hinaus ist HTRF Insulin Erkennung für die Entwicklung von Hochdurchsatz-Screening-Assays. Hier verwenden wir HTRF, um Insulin-Sekretion in INS-1E Zellen, eine Ratte Insulinom abgeleitet Zell-Linie zu erkennen. Dies ermöglicht es uns, basalen Ebenen von Insulin und deren Veränderungen in Reaktion auf die Stimulation der Glukose zu schätzen. Darüber hinaus verwenden wir diese Insulin-Detection-System, um die Rolle von Dopamin als negativer Regulator der Glukose-stimulierten Insulinsekretion (GSIS) zu bestätigen. In ähnlicher Weise, anderen Dopamin D2-wie-Rezeptor-Agonisten, Quinpirole und Bromocriptin, GSIS Konzentration abhängig zu senken. Unsere Ergebnisse zeigen das Dienstprogramm des Formates HTRF Insulin-Test bei der Bestimmung der Rolle von zahlreichen Medikamenten im GSIS und ihre pharmakologische Profile.

Wir validiert unsere Insulin HTRF Assay durch die Erzeugung eines Insulin-Standardkurve mit gereinigtem Humaninsulin Standards der vordefinierten Konzentrationen (Abbildung 2). Generation der Standardkurve erlaubt uns, die ratiometrischen Fluoreszenz Lesungen zu extrapolieren und somit bestimmen die sekretierten Insulinspiegel in Reaktion auf die medikamentöse Behandlungen (Abbildung 2). Intraplate Variante für Kurvenanpassung ...

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Homogeneous Time-resolved FÃƒÆ’Ã†'Ãƒâ€šÃ‚Â¶rster Resonance Energy Transfer-based Assay for Detection of Insulin Secretion

Homogene Zeitaufgelösten Förster Resonanz Energie Transfer-basierten Test zur Erkennung von Insulin-Sekretion

Hier präsentieren wir homogene Zeitaufgelöste FRET (HTRF) als effiziente Methode zum Schnellnachweis von Insulin aus den Zellen abgesondert.

The detection of insulin secretion is critical for elucidating mechanisms of regulated secretion as well as in studies of metabolism. Though numerous ...

Research

JoVE Journal

Medicine

Homogeneous Time-resolved F&#246;rster Resonance Energy Transfer-based Assay for Detection of Insulin Secretion

Production and Detection of Reactive Oxygen Species (ROS) in Cancers

Production and Detection of Reactive Oxygen Species ROS in Cancers

Produktion und Nachweis von reaktiven Sauerstoffspezies (ROS) in Cancers

Reactive oxygen species include a number of molecules that damage DNA and RNA and oxidize proteins and lipids (lipid peroxydation). These reactive ...

Forschung

Medizin

Improving IV Insulin Administration in a Community Hospital

Die Verbesserung der IV-Verabreichung von Insulin in einem Community Hospital

Diabetes mellitus is a major independent risk factor for increased morbidity and mortality in the hospitalized patient, and elevated blood glucose ...

Cerenkov Luminescence Imaging (CLI) for Cancer Therapy Monitoring

Cerenkov Luminescence Imaging CLI for Cancer Therapy Monitoring

Cerenkov Lumineszenz Imaging (CLI) for Cancer Therapy Überwachung

In  molecular imaging, positron emission tomography (PET) and optical imaging (OI)  are two of the most important and thus most widely used modalities1-3. ...

Coculture Analysis of Extracellular Protein Interactions Affecting Insulin Secretion by Pancreatic Beta Cells

Cokultur Analyse der extrazellulären Protein Wechselwirkungen, die Insulinsekretion durch Betazellen des Pankreas

Interactions between cell-surface proteins help coordinate the function of neighboring cells. Pancreatic beta cells are clustered together within ...

Combined Intravital Microscopy and Contrast-enhanced Ultrasonography of the Mouse Hindlimb to Study Insulin-induced Vasodilation and Muscle Perfusion

Kombiniert intravitalen Mikroskopie und Kontrast-verstärkte Sonographie der Maus Megalosauridae Insulin-induzierte Vasodilatation und Muskel-Durchblutung zu untersuchen

It has been demonstrated that insulin's vascular actions contribute to regulation of insulin sensitivity. Insulin's effects on muscle perfusion regulate ...

Cardiac Magnetic Resonance Imaging at 7 Tesla

Kardiale Magnetresonanztomographie bei 7 Tesla

CMR at an ultra-high field (magnetic field strength B0&#160;&#8805; 7 Tesla) benefits from the signal-to-noise ratio (SNR) advantage inherent at higher ...

Studying the Hypothalamic Insulin Signal to Peripheral Glucose Intolerance with a Continuous Drug Infusion System into the Mouse Brain

Studium der Hypothalamus Insulin-Signal an peripheren Glukoseintoleranz mit einem kontinuierlichen Medikament Infusion System in das Gehirn der Maus

Insulin regulates systematic metabolism in the hypothalamus and the peripheral insulin response. An inflammatory reaction in peripheral adipose tissues ...

Endotoxin Activity Assay for the Detection of Whole Blood Endotoxemia in Critically Ill Patients

Lipopolysaccharide, also known as endotoxin, is a fundamental component of gram-negative bacteria and plays a crucial role in the development of sepsis ...

Mechanisms Underlying Gut Hormone Secretion Using the Isolated Perfused Rat Small Intestine

Mechanismen, die Hormonausschüttung der Darm mit der isolierten durchblutet Ratte Dünndarm

The gut is the largest endocrine organ of the body, producing more than 15 different peptide hormones that regulate appetite and food intake, digestion, ...

Cardiac Magnetic Resonance for the Evaluation of Suspected Cardiac Thrombus: Conventional and Emerging Techniques

Herz-Magnetresonanz zur Beurteilung von vermutetem Herzthrombus: Konventionelle und aufkommende Techniken

We present the conventional cardiac magnetic resonance (CMR) protocol for evaluating a suspected thrombus and highlight emerging techniques.&#160;The ...