イオンチャンネルおよび疾患関連興奮性細胞における治療発見応用のための細胞活性の高並列化多色光遺伝学的記録【JST・京大機械翻訳】

Borja, G. B.; Zhang, H.; Harwood, B. N.; Jacques, J.; Grooms, J.; Chantre, R.; Zhang, D.; Barnett, A.; Werley, C. A.; Lu, Y.; Nagle, S.; McManus, O. B.; Dempsey, G. T.

プレプリント

J-GLOBAL ID：202202212686534164 整理番号：22P0331041

イオンチャンネルおよび疾患関連興奮性細胞における治療発見応用のための細胞活性の高並列化多色光遺伝学的記録【JST・京大機械翻訳】

Highly Parallelized, Multicolor Optogenetic Recordings of Cellular Activity for Therapeutic Discovery Applications in Ion Channels and Disease-associated Excitable Cells

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発行年： 2022年04月11日プレプリントサーバーでの情報更新日： 2022年04月11日
JST資料番号： O7001B 資料種別：プレプリント
記事区分：プレプリント発行国：アメリカ合衆国 (USA) 言語：英語 (EN)

オプトジェネティックアッセイは,異種発現系および関連する疾患関連細胞型の両方におけるイオンチャンネル薬物標的に対する化合物効果を調べるための柔軟でスケーラブルかつ情報に富むアプローチを提供する。オプトジェネティクスの潜在的有用性と成長の採用にもかかわらず,より広い薬物スクリーニング応用へのそれらの適用を可能にするために,速度,感度,およびスループットを有する互換性のあるプラットフォーム技術のための重要な必要性がある。この課題に取り組むために,著者らは,励起可能セルにおける高度に並列化した多色測定用のカスタム設計光学機器であるスウォームを開発し,同時に,光刺激下での高時間分解能での電圧とカルシウム活性の変化を記録した。高出力LED,大きな開口光学,および高速フォトダイオード検出を特徴とするコンパクトな設計は,ミリ秒応答ダイナミクスをプローブする十分な時間分解能を維持しながら,マルチウェルプレートから同時に24ウェルの全ての光個別井戸読出しを可能にする。スウォームは,膜脱分極と赤色または石灰光励起を可能にする可変強度青色光光遺伝学的刺激を提供し,それぞれ膜電位またはカルシウムレベルの変化の蛍光検出を可能にする。スウォームは384ウェルフォーマットで10,000の井戸/日をスクリーニングでき,広範な刺激プロトコルを介して複雑な薬理学的相互作用を調べる。スウォームスクリーニングシステムを評価するために,Nav1.2,Nav1.5およびNav1.7を含むいくつかの電位依存性ナトリウムチャンネルサブタイプに対する一連の異種光遺伝学的スパイキングHEK293細胞アッセイを最適化した。スウォームは,すべての24の目的にわたって安定に擬似活動電位を記録することができ,多様なナトリウムチャンネル遮断薬の薬理学的特性化を提供した。Z’>0.5に達する全560プレートを有する384ウェルプレートフォーマットで200,000小分子のNav1.7スクリーンを行った。スウォームの汎用性の実証として,心臓毒性の付加的対スクリーニングとして,ヒト誘発多能性幹(iPS)細胞由来心筋細胞を用いたペース条件下で心臓活動電位とカルシウム波形特性を同時に測定するアッセイを開発した。要約すると,スウォームは,異種およびiPS細胞由来モデルの両方で光遺伝学的アッセイから情報高密度データを収集できる新しいハイスループット全光システムであり,神経系疾患および興奮性細胞を含む他の疾患領域に対する多様な治療発見プログラムを駆動できる。【JST・京大機械翻訳】

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薬物の分析 , 生物物理的研究法 , 生体膜一般

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