走化性の過程は、毛細管アッセイ(上図参照)を用いて実証できます。運動性のある原核生物は、周囲の化学物質を感知し、それに応じて運動性を変化させます。化学物質が存在しない場合、動きは完全にランダムです。忌避物質または誘引物質が存在すると、運動性が変化します。走行距離が長くなり、転倒の頻度が減ることで、化学物質に向かう、あるいは化学物質から離れるという正味の動きが実現されます。この正味の動きはビーカー内で観察でき、細菌は誘引物質の周囲に集まり、忌避物質からは遠ざかります。 走化性アッセイは、原核細胞または真核細胞の走化性能力を評価するための実験ツールです。これまでに様々な手法が開発されてきました。定性的な手法では、研究者が細胞の分析対象物質に対する走化性親和性を概算的に判断できますが、定量的な手法では、この親和性を正確に測定できます。
品質管理
一般的に、最も重要な要件は、アッセイのインキュベーション時間を、評価対象となるモデル細胞とリガンドの両方に合わせて調整することです。インキュベーション時間が短すぎるとサンプル中に細胞が全く検出されず、長すぎると濃度勾配が乱れ、走化性反応よりも化学運動性反応が強く測定されてしまいます。
最も一般的に使用されている手法は、大きく2つのグループに分類されます。
寒天平板法
寒天プレートを用いた走化性アッセイこの評価方法は、実験前に作製した寒天またはゼラチンを含む半固体層を扱う。層に小さなウェルを切り込み、細胞と試験物質を充填する。細胞は、半固体層内または層の下の化学勾配に向かって移動する可能性がある。この技術のいくつかのバリエーションでは、実験開始時に切断されたウェルと平行チャネルも扱う(PP技術)。PP技術の放射状配置(3つ以上のチャネル)により、異なる細胞集団の走化性活性を比較したり、リガンド間の選択性を研究したりすることが可能になる。[ 1 ]
細胞の計数:陽性反応を示す細胞は、染色後または生体内の条件下で、光学顕微鏡を用いて、遊走細胞の先端から計数することができる。
二腔法
走化性チャンバーアッセイボーデンチャンバー
フィルターで隔離されたチャンバーは、走化性行動を正確に決定するための適切なツールです。これらのチャンバーの先駆けとなるタイプは、Stephen V. Boydenによって構築されました。[ 2 ]運動性細胞は上部チャンバーに入れられ、試験物質を含む液体は下部チャンバーに満たされます。調査する運動性細胞のサイズによってフィルターの孔径が決まります。能動的な通過を可能にする直径を選択することが重要です。生体内条件をモデル化するために、いくつかのプロトコルでは、細胞外マトリックス分子(コラーゲン、エラスチンなど)でフィルターを覆うことを好みます。マルチウェルチャンバー(例:NeuroProbe)の開発により測定の効率が向上し、24、96、384 サンプルが並行して評価されます。このバリアントの利点は、複数の並行が同一条件下でアッセイされることです。
橋梁室
別の方法として、チャンバーは水平方向に並べて接続される(ジグモンドチャンバー)[ 3 ]、またはスライド上に同心円状に接続される(ダンチャンバー)[ 4 ]。チャンバー間の狭い接続橋上に濃度勾配が形成され、移動細胞の数も光学顕微鏡で橋の表面上でカウントされる。場合によっては、2つのチャンバー間の橋は寒天で満たされ、細胞はこの半固体層の中で「滑る」必要がある。
毛細管技術
毛細管法の中にはチャンバーのような配置を提供するものもありますが、細胞と試験物質の間にフィルターはありません。[ 5 ]このプローブのマルチウェルタイプでは、4、8、12チャンネルのピペットを使用して定量的な結果が得られます。ピペットの精度と並行して実行されるサンプル数の増加が、このテストの大きな利点です。[ 6 ]
陽性反応を示す細胞は、下部チャンバー(長時間培養)またはフィルター(短時間培養)から計数されます。細胞の検出には、一般的な染色法(例:トリパンブルー染色)または特殊なプローブ(例:MTTアッセイによるミトコンドリア脱水素酵素検出)が使用されます。蛍光色素などで標識された細胞も使用され、一部のアッセイでは、細胞がフィルターを通過する際に標識されます。
その他のテクニック
その他の走化性アッセイ技術上記で最も一般的に用いられている2つの手法以外にも、走化性活性を測定するための様々なプロトコルが開発されてきた。その中には、凝集試験のように定性的なものもあり、その場合は小さな寒天片やフィルターをスライドガラス上に置き、その周囲に集まる細胞の数を測定する。
別の半定量的手法では、細胞を試験物質の上に重ね、培養時間中に元々細胞のない区画の乳白色の変化を記録する。 [ 7 ]
3番目によく使われる定性的な手法は、T字迷路とそのマイクロプレートへの応用です。オリジナルの方法では、ペグに穴を開けた容器に細胞を入れます。次にペグをひねると、細胞は異なる物質が入った他の2つの容器と接触します。ペグを元に戻すと培養が停止し、容器内の細胞数が数えられます。[ 8 ]
また、近年では、走化性を定量的かつ正確にテストするために、マイクロ流体デバイスがますます頻繁に使用されるようになっている。[ 9 ] [ 10 ] [ 11 ]
参考文献
- ↑ Kőhidai L. (1995). "テトラヒメナ・ピリフォルミスの化学誘引性の測定法". Curr Microbiol . 30 (4): 251–3 . doi : 10.1007/BF00293642 . PMID 7765899. S2CID 28989380 .
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- ↑ Kőhidai, L., Lemberkovits, É. および Csaba, G. (1995). "揮発性油によって誘発される Tetrahymena pyriformis の分子依存性走化性応答". Acta Protozool . 34 : 181–5 .
{{cite journal}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ↑ Koppelhus U.; Hellung-Larsen P.; Leick V. (1994). "テトラヒメナの化学運動性に関する改良された定量アッセイ" . Biol Bull . 187 (1): 8– 15. doi : 10.2307/1542160 . JSTOR 1542160 . PMID 7918798 .
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- ↑ Seymour JR; JR Ahmed; Marcos S. R (2008). "拡散する栄養パッチにおける微生物の挙動を研究するためのマイクロ流体走化性アッセイ" . Limnology and Oceanography: Methods . 6 (9): 477– 887. Bibcode : 2008LimOM...6..477S . doi : 10.4319/lom.2008.6.477 . hdl : 10453/8517 . S2CID 10730867 .
- ↑ Zhang C.; {\i{}et al.} (2013). "新規マイクロ流体デバイスを用いた高感度走化性アッセイ". {\i{}BioMed Research International} . 8 : 8211– 8.
- ↑ Ahmed T.; himizu TS; Stocker R. (2010). "細菌走化性のためのマイクロ流体工学" . {\i{}Integrative Biology} . 2 ( 11– 12): 604– 29. doi : 10.1039/c0ib00049c . hdl : 1721.1/66851 . PMID 20967322 .
外部リンク
- 走化性
- 細胞遊走ゲートウェイ
- サイトメトリーによる走化性および細胞遊走アッセイ
- ImageJをベースにした、走化性プロセスを解析するための無料ツール
- 走化性画像解析ツール