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연구원들은 ImageXpress Pico 시스템을 이용하여 소아 호흡기 감염 발생 시 면역 반응에 대한 새로운 인사이트 획득

“ImageXpress Pico 시스템은 우리 팀이 정확하고 효율적으로 RSV 감염 HLF에 결합하는 비만세포의 특성을 평가하고, RSV에 대한 염증성 반응을 더 잘 이해할 수 있도록 하였습니다.”

시애틀 아동 종합병원, 시애틀 아동 연구소, 워싱턴 대학, 베나로야 연구소

주 저자: Dr. Stephen R. Reeves, 시애틀 아동 연구소 시험책임자 및 시애틀 아동 종합병원의 폐 및 수면 의학과 담당의

ImageXpress Pico 자동화 세포 이미징 시스템

도전

RSV 감염 인간 폐 섬유아세포의 세포 외 기질에 결합하는 비만세포와 히알루로난의 특성 이해

호흡기세포융합바이러스(RSV)는 전 세계 아동을 감염시키는 가장 흔한 바이러스 중 하나입니다. 바이러스의 경증 감염은 상기도(비인후) 염증으로 제한됩니다. 더 심각한 경우에는 하기도(기관지 및 폐)까지 확장되어 내려가며 기침, 미열 및 식욕 부진을 동반합니다.

연구팀

더 중증의 RSV 감염은 폐렴, 호흡 부전 및/또는 사망으로 진행될 수 있습니다. RSV는 전염성이 높고 아동이 주로 감염됩니다. 그러나 성인과 면역 시스템이 약한 사람들도 감염에 취약합니다. RSV의 증상 및 전파는 상기도와 하기도를 감염시키는 인플루엔자 A와 B, 리노바이러스, 아데노바이러스, 코로나바이러스 균주, 코로나19를 포함한 다른 바이러스와 유사합니다.

이 바이러스들의 기저 작용기전을 더 잘 이해하게 되면 잠재적 치료 옵션을 밝혀내는 데 도움이 될 것입니다. 시애틀 아동 연구소, 워싱턴 대학교, 베나로야 연구소의 연구자들은 RSV의 잠재적 작용기전 중 하나와 관련된 연구에 착수했습니다.

Dr. Stephen Reeves와 공동연구자들은 RSV에 감염된 인간 폐 섬유아세포(HLF)에서 비만세포와 히알루로난(HA) 간 상호작용의 하위 염증 효과를 확인하기 위해 여러 실험을 설계했습니다. 생세포 및 고정 세포 모두의 형광 이미징이 세포 외 기질(ECM) 내 HA의 작용 기전 및 위치, 비만세포의 단백질 발현, HA, 비만세포, ECM 간 분자 상호작용을 포함한 다양한 조건을 검사하기 위해 필요했습니다. 기존 형광 현미경 관찰에서는 고정 세포 이미징에 유리 커버슬립을 사용해야 했으므로 조직 취급 및 처리 시간이 추가로 필요했습니다. Dr. Reeves의 연구팀은 더 효율적인 방식으로 생세포와 고정 조직 모두의 고품질 이미지를 포착할 수 있는 고급 시스템이 필요했습니다.

솔루션

고해상도 생세포 및 고정 세포 형광 이미징 및 분석

연구팀은 사용하기 편하며, 유연하고, 로버스트한 분석 기능을 갖춘 ImageXpress® Pico 자동화 세포 이미징 시스템을 선택했습니다.

Assay 프로토콜
연구팀이 실험을 빠르게 진행하도록 돕기 위해, 당사의 분야별 응용 과학자와 기술 지원 전문가가 현장에서 다양한 assay에 대한 교육과 지원을 제공하였습니다. 여기에는 assay 프로토콜의 개발과 온 더 플라이 분석이 포함되었으므로 이미지를 동시에 수집 및 분석할 수 있었습니다.

이미지 획득
연구팀은 live cell imaging을 수행하고, 생세포 기법을 사용했을 때 쉽게 눈에 보이지 않는 세포 외 기질 구성요소를 염색하기 위해 조직을 고정하였습니다. ImageXpress Pico 시스템은 연구팀이 다웰 플레이트를 이용하여 모든 이미징을 수행할 수 있도록 하였으며, 따라서 샘플 취급과 처리 시간이 상당히 줄었습니다. 이미지 획득의 일부로서, 고배율 대물렌즈에서 큰 관심 영역들을 잘라 붙였습니다. 이를 통해 기존의 형광 현미경처럼 검사를 반복하지 않고도 더 높은 품질의 이미지를 도출하였습니다.

분석
Dr. Reeves와 공동연구자들은 호흡기 세포융합 바이러스(RSV)에 감염된 인간 폐 섬유아세포(HLF)의 ECM과 비만세포 간 상호작용에 대한 정량적 분석을 수행할 수 있었습니다. 아래의 이미지와 분석 데이터를 참조하십시오.

LUVA 세포

또한 ImageXpress Pico 시스템은 48시간 이상의 비만세포(즉, LUVA 세포) 부착과 TSG-6 발현에 RSV 감염 HLF가 미치는 영향을 분석하는 데 사용되었습니다. 아래의 이미지와 분석 데이터를 참조하십시오. (참고: TSG-6는 염증과 연관된 단백질로 RSV 감염 세포에서 상향조절되는 것으로 나타남).

RSV 감염 세포

결과

고품질 데이터는 더 빠르게 과학적 약진이 가능하도록 합니다.

ImageXpress Pico 시스템을 이용하여, Dr. Reeves의 팀은 다음을 최초로 입증합니다.

  • RSV 감염 소아 기증자 유래 HLF에서 HA가 풍부한 세포 외 기질(ECM)을 유발하는 HA 합성의 증가.
  • HA가 풍부한 ECM은 비만세포의 더 강력한 부착을 촉진하며 염증 반응(예: 기도 수축, 점액 생성, 기침)을 유발하는 비만세포의 단백질분해효소의 방출을 증가시킴.
  • RSV 감염 HLF에서 비만세포로 인한 염증성 매개체 발현 및 비만세포 부착이 증가함.

이 연구에서 HA가 풍부한 ECM의 형성이 급성 호흡기 바이러스 감염 동안 염증유발성 환경을 촉진한다는 점을 밝혔습니다. 이 작용기전은 RSV 및 기타 호흡기 바이러스에 대한 치료적 중재에 지대한 영향을 미칠 수 있습니다.

RSV에 감염된 HLF

발견 요약: 이 연구는 RSV에 감염된 HLF가 HA를 합성하는 효소(HAS 2 및 3)의 상향조절을 유도하는 반면, ECM의 HA 축적과 비만세포의 부착이 증가하도록 하는 HA 분해 효소(HYAL 2)를 하향조절함을 입증했습니다. 또한 RSV에 감염된 HLF에서 비만세포와 ECM이 결합을 강화하는 TSG-6의 발현이 증가한 것으로 나타났습니다. RSV 유도 ECM과 결합된 비만세포는 염증유발성 환경의 원인이 되는 비만세포의 단백질분해효소 발현을 상향조절합니다.

참고문헌

다음에서 더 자세히 알아보십시오. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6997473/

“ImageXpress Pico 시스템은 끊임없이 변화하는 요구 사항을 충족하기 위해 지속적으로 진화하고 있으며, 향후 발견을 위한 기회를 만들고 있습니다. 다음에 무엇이 올 지 기대됩니다!”

Dr. Reeves와 다른 교신 저자는 Dr. Jason Debley의 실험실에 속해 있습니다. Debley 실험실은 유아기 천식의 진행을 이해하고 아동 천식에서 기도 상피의 역할을 조사하기 위해 역학적, 임상적, 분자적 방법을 활용합니다.

시애틀 아동 연구소 면역 및 면역요법 센터의 연구자들은 인간 면역 시스템에 영향을 미치는 가장 치료가 어려운 아동 질병 중 일부를 조사합니다. 궁극적으로 새로운 질병 치료를 고안하기 위해 면역학의 치료력을 활용하는 것이 목표입니다.