VialTweeter超音波処理装置によるα-シヌクレインの断片化

科学研究では、α-シヌクレインのフィブリルやリボンを断片化して、より小さなフィブリル断片、さらには個々のタンパク質分子を生成します。これらは、さまざまな実験手法でより容易に解析できます。VialTweeter超音波処理装置は、効率的で信頼性の高いα-シヌクレインの断片化に最も広く使用されている超音波処理装置の一つです。

研究におけるα-シヌクレイン

α-シヌクレインフィブリルは、パーキンソン病や、レビー小体型認知症を含む特定の認知症などの神経変性疾患と強く関連するタンパク質凝集体です。α-シヌクレインフィブリルに焦点を当てた研究は、疾患の進行における役割を理解し、治療介入の可能性を開拓することを目的としています。α-シヌクレインフィブリルをより小さな断片に分解することで、研究者はその特有の構造的特徴を調べることができます。例えば、α-シヌクレインフィブリルを断片化することで、タンパク質、脂質、低分子など、ほかの分子との相互作用を調べることができます。より小さな断片を生成すると、これらの相互作用相手との結合部位や親和性を、より効果的に調べられます。より小さなα-Synフィブリルやリボンでは、毒性や生化学的作用も変化する可能性があります。そのため、迅速かつ簡単なサンプル処理で再現性のある結果を得られる、信頼性が高く効率的な断片化技術が不可欠です。
超音波によるAlpha-Synの断片化： VialTweeter超音波処理装置は、最大10本のバイアルをまったく同じ条件で同時に超音波処理する、実績ある超音波サンプル前処理システムです。プログラム可能な設定により、同じ実験を簡単かつ迅速に再実行でき、α-シヌクレインフィブリルの断片化で非常に信頼性が高く、再現性のある結果が得られます。

超音波処理装置によるα-シヌクレインのサンプル前処理

α-シヌクレインフィブリルを研究するアプローチの一つは、超音波処理などの技術による抽出と断片化です。超音波処理は、高強度・低周波の超音波を使用してタンパク質凝集体を破壊・分解し、より小さなフィブリルや個々のタンパク質分子を放出させるプロセスです。超音波処理装置VialTweeterは、α-シヌクレインに関連する研究で、この目的によく使用される装置です。

数多くの研究で、Hielscher VialTweeterを使用してα-シヌクレインフィブリルを効率的かつ確実に断片化する、超音波処理による詳細なサンプル前処理プロトコルが記述されています。フィブリルを超音波で断片化することで、研究者は得られた生成物を解析し、その構造、毒性、ほかの分子との相互作用を調べられます。この研究は、神経変性の基盤となる機構に関する重要な知見をもたらし、新たな治療標的の同定につながる可能性があります。VialTweeter超音波処理装置を使用する、十分に確立されたα-シヌクレインの超音波処理プロトコルにより、信頼性が高く再現性のある結果が得られます。

上段の画像：断片化前のα-シヌクレインフィブリル
下段の画像：VialTweeter超音波処理装置で超音波により断片化したα-シヌクレインフィブリル
（研究および画像：©Dieriks et al., 2022）

α-シヌクレインフィブリルの超音波断片化 – プロトコル

多くの研究者が、均一なα-シヌクレインフィブリル断片を生成するための優先的な断片化手法としてVialTweeter超音波処理装置を使用しているため、確立されたプロトコルを容易に入手できます。以下に、断片化プロトコルの例をいくつか示します。
 

 
ClearTauシードの調製： ClearTauフィブリルをdH2O中で10 μMに希釈し、VialTweeterを備えた超音波処理装置UP200Stを使用して、チューブ内で振幅70 %、1 s ON・1 s OFFのサイクルで50 sの超音波処理を行いました。シードの特性は電子顕微鏡で評価しました。
ThS蛍光測定： ClearTauフィブリルをdH2O中で2.5 μMに希釈し、VialTweeterを備えたUP200Stを使用して、チューブ内で振幅70 %、1 s ON・1 s OFFのサイクルで50 sの超音波処理を行いました。対照として2.5 μMの全長Tau 4R2N単量体を使用しました。100 μlの反応液に100 μlのThS（10 μM）を添加し、最終タンパク質濃度を1.25 μMとしました。FLUOstar Omegaマイクロプレートリーダーに設置した96ウェル透明底プレートを使用して、単一時点でのThS蛍光を測定しました。励起波長は445 nmとし、485 nmでの蛍光を記録しました。
（参照：Limorenko et al., 2023）
 
超音波処理によるα-シヌクレインの長さの均一化： α-synフィブリルとリボンの長さの不均一性は、振幅75%、パルス0.5 sに設定したVialTweeterで、2-ml Eppendorfチューブを使用し、氷上で20 minの超音波処理を行うことで低減しました。
（参照：Bousset et al., 2013）
 
ヒト組換え単量体WTまたはS129A a-Syn、それらが生成するフィブリル多形体、およびa-Syn 1–110の品質管理を実施しました。その後、VialTweeter超音波処理装置で2-mL Eppendorfチューブを使用し、20 minの超音波処理によってフィブリル多形体を断片化して、エンドサイトーシスに適した平均サイズ42–52 nmのフィブリル粒子を生成しました。
（参照：Shrivastava et al., 2020）
 

五種類のα-Synフィブリル多形体の特性評価。(A) ネガティブ染色したα-Synフィブリル多形体fibrils、ribbons、fibrils-91、fibrils-65、fibrils-110について、VialTweeterによる断片化前（上段）と断片化後（下段）の透過型電子顕微鏡画像を示しています。(B) 断片化したフィブリル多形体の長さ分布を示しています。ヒストグラムの作成に使用したフィブリル集合体の数（n）を記載しています。
（研究および画像：Shrivastava et al., 2020）

 
α-Synフィブリルを、VialTweeterで2 ml Eppendorfチューブを使用し、20 minの超音波処理によって断片化して、TEM解析で評価した平均サイズが42–52 nmのフィブリル粒子を生成しました。
（参照：Negrini et al., 2022）
 
再懸濁したfibrils91（PBS中）を細胞培養に添加する前に、VialTweeter超音波処理装置で2 mL Eppendorfチューブを使用し、20 minの超音波処理によって断片化しました。その後、分注し、液体窒素で急速凍結して、使用するまで-80 ̊Cで保存しました。
（参照：Vajhøj et al., 2021）
 

α-Synの断片化に使用するVialTweeterとラボ用超音波処理装置

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設計、製造、コンサルティング – ドイツ製の品質

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Hielscher UltrasonicsはISO認証取得企業であり、最先端技術と使いやすさを備えた高性能超音波処理装置に特に重点を置いています。もちろん、Hielscherの超音波処理装置はCEに適合し、UL、CSA、RoHsの要件を満たしています。
 
以下の表は、当社のラボ用超音波処理装置のおおよその処理能力の目安を示しています。