发现和控制细胞死亡的追求

细胞死亡平衡部门,在单细胞和多细胞生物。程序性细胞死亡形状胚胎发育和维持体内平衡起到保护作用的细胞数量,和删除感染和受损细胞。这里,我们检查细胞死亡的一个常见的分支,在凋亡细胞凋亡,并解释为什么研究畸变信号是重要的理解和解决一系列人类疾病。我们也强调技术,使细胞凋亡的研究。

细胞凋亡,这一现象与广泛的影响

细胞凋亡是一种程序性细胞死亡,细胞系统拆卸和清理。在生理条件下,凋亡细胞间隙一般免疫沉默,并避免引起局部组织炎症的发生。¹就像如果你摧毁自己的房子,你会尽力让你邻居的房子已婚。凋亡细胞的间隙吞噬细胞包括招聘,识别和内化细胞尸体通常是相同的大小。^1、2

主要观察了早在1972年,当克尔et al。创造了“凋亡”这个词,描述了“活跃,固有的程序现象”。³除了细胞处理机制,凋亡细胞可以被他们表现出的形态学特征,包括:胞质收缩,染色质缩合、核分裂,等离子体膜起泡。⁴凋亡细胞片段为包围的小泡,称为凋亡的身体,在溶酶体吞噬和降解。⁵

外在引起的细胞凋亡是死亡配体与受体的结合病变细胞(下面的动画演示)。相比之下,固有细胞凋亡启动响应细胞压力和取决于赞成的激活蛋白(贝克或伯灵顿)在线粒体膜形成气孔。这被称为线粒体外膜透化作用(MOMP),它允许从线粒体细胞色素c的释放到胞质。细胞色素c激活蛋白酶和信号级联,导致细胞的破坏。^6、7

这个动画探讨了Fas诱导细胞凋亡的信号转导通路。动画是发表在《科学》杂志上(细胞死亡的分子动画Fas通路,介导的科学。抽烟可以2007 (380)。来自WEHI电影。

喜欢金发女孩,我们不想过多或过少;不合适的细胞凋亡水平会对我们的健康问题。近半个世纪前,克尔和他的同事们还认识到,可以启动细胞凋亡和抑制各种刺激,观察位于今天的apoptosis-focused生物医学研究的核心。

阻塞和促进细胞死亡:apoptosis-directed药物开发

药物开发人员一直在追逐操纵细胞凋亡的能力,这在一定程度上得以实现。例如,与小分子诱导细胞死亡是一种抗癌临床验证的方法; Venetoclax 是一种药物治疗慢性淋巴细胞白血病的批准。Venetoclax徒得罪BCL2, pro-survival蛋白质结合,抑制pro-apoptotic蛋白质和细胞凋亡的效应物。⁸另一方面,阻断细胞凋亡,以防止健康细胞的死亡会在设置可以有利的细胞死亡,如中风后,心脏病,或器官移植。然而,努力防止细胞凋亡在健康细胞没有如此成功。

针对大多数努力阻止细胞凋亡主要集中在针对还存在。尽管还存在细胞凋亡的加速器,它已经认识到,还不是必不可少的细胞死亡。⁹研究人员沃尔特和伊莱扎霍尔医学研究所的(也回家的共同发展Venetoclax,还存在与行业合作伙伴)表明,行动后细胞已经致力于细胞凋亡的关键一步,所以追逐半胱天冬酶抑制剂是徒劳。 Guillaume Lessene教授 沃尔特和伊莱扎大厅研究所、实验室负责人ACRF化学生物学部门解释说:

“我们表明,即使你块还存在的活性,细胞最终会死,因为发生了太多的事情。特别是,线粒体被破坏。相比之下,我们的化合物在细胞死亡通路更早。”

教授Lessene研究所的同事们一起,包括教授大卫·黄和马克·范·代尔夫特博士,开始寻找一个新的方法。今年,他们报道化学生物学性质一种新型小分子的识别可以阻止早期介入内在细胞凋亡在小鼠胚胎成纤维细胞(mef)和其他细胞类型。¹⁰与半胱天冬酶抑制剂,wehi - 9625块前凋亡细胞达到一个关键的步骤,它致力于细胞凋亡,Lessene强调:

论文的“最重要的信息是,它可以阻止细胞凋亡在线粒体受损。这是中央假说在研究的开始。“wehi - 9625增加的能力VDAC2(线粒体蛋白质)来抑制mBAK函数。引发的信心知道上游阻断细胞凋亡的线粒体损伤是一种可行的方法,沃尔特和伊莱扎大厅团队已经重复人类细胞的研究。

多方面的方法来测量细胞死亡

发现小分子抑制剂的细胞凋亡,团队旨在发现化合物,阻止细胞的死亡是注定要死亡。mef缺乏Mcl1暴露在abt - 737, BH3模拟化合物通过特定途径引发细胞凋亡。的近250000种化合物通过一系列的测试也将缩小。首先,表型筛选是用来识别化合物诱导他们正在寻找的事件,例如,抑制细胞死亡。Lessene解释他们的方法:

“我们正在研究一个很广泛的终点,而不是一个特定的绑定事件。在我们的例子中,我们正在研究的表型是逆转细胞死亡,实际上,真正与表型筛选我们所做的是把细胞细胞死亡的边缘,然后筛选化合物逆转。表型筛选的优点是,读出正是你想要的。我们要阻止细胞死亡,而这正是我们测量。”

在这里,几个技术被用于识别细胞已经被abt - 737。细胞生存能力分析是用来确定可行的细胞的数量基于ATP的含量,这是新陈代谢活性细胞的数量成比例的。荧光激活细胞分类(流式细胞仪、流式细胞仪的专门化类型)是另一个有价值的工具,Lessene说:

“标记流式细胞仪更表明,细胞几乎死去的,因为事情发生在细胞膜表明膜的完整性也开始受到影响。我们使用抗体标记的应该是细胞内的蛋白质,但他们被认为是在细胞外 - - - - - - 这意味着细胞膜的完整性被破坏或影响,这是一个细胞死亡的迹象。”

免疫印迹也用于检测细胞色素c的释放是一个积分事件前半胱天冬酶激活。¹¹

小说通过延时显微发现机制

虽然财富可以从流式细胞仪获得的数据有一些固有的和限制问题。例如,流式细胞仪分析实验必须终止,限制实验产生静态端点数据。因此,协议live-cell成像正在试图使研究人员能够实时观察细胞功能,避免实验终止的必要性。副 伊凡Poon教授 拉筹伯分子科学研究所,解释了延时显微细胞凋亡研究是有益的:

“除了监控如何通过延时显微凋亡细胞分裂,我们还可以看看死细胞与健康邻近细胞使用相同的技术。”

延时显微Poon最喜欢的apoptosis-related发现是至关重要的,让他和他的团队观察到凋亡单核细胞生成薄膜突起援助他们的分裂。¹²中所描述自然 通信纸为“珠链”,“珠子”观察被剪掉的“字符串”形成凋亡的身体。这种机制被认为促进凋亡的高效排序的身体而不包括核内容(包含已建议促进自身免疫)。¹³

自动化和多学科的方法是关键

确定新的药物靶点,研究人员需要看到不同的细胞死亡(扩散)通路是如何受到perturbants影响,在单细胞和人口水平。Poon笔记使用多个技术在细胞凋亡研究的重要性:“DNA碎片通常发生在细胞凋亡而不是在necroptosis等其他形式的细胞死亡。因此,它是细胞凋亡的标志。然而,重要的是要记住,有许多不同的细胞死亡通路之间的相声,因此,必须执行多个不同的化验确定类型的细胞死亡。例如,使用流式细胞仪,延时显微和其他生化指标以及使用抑制剂针对某些途径和细胞系/动物模型缺乏关键分子的监管机构。”

至此,Lessene强调成功的沃尔特和伊莱扎霍尔研究所的研究是多年的工作从一个多学科小组,包括药物化学。总的来说,新的高通量技术自动化需求的出现和适当的数学分析,使研究人员解释和理解细胞死亡的分子机制。这反过来创造了巨大的需求,质量控制的新方法,以确保质量和再现性的细胞分析支持。

引用:

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