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UIP400MTPマイクロプレートソニケーターを用いたアミロイド線維形成

アミロイド線維は、結晶と同様に、核形成とその後の成長という過程を経て形成されます。しかし、核形成の自由エネルギー障壁が高いため、自発的なアミロイド線維形成は長いラグ期を経て初めて起こります。超音波処理は、アミロイドの核形成を誘導し、それによって線維形成を大幅に加速する強力な手段として注目されています。チオフラビンT（ThT）蛍光を測定するマイクロプレートリーダーと組み合わせることで、超音波処理は複数のサンプル中のアミロイド線維を同時にハイスループットで検出することを可能にします。

UIP400MTPマイクロプレートソニケーターによる超音波誘導アミロイド線維形成

UIP400MTPマルチウェルプレートソニケーターを使用すると、研究目的で同じ品質のアミロイド線維を大量かつ迅速に合成できます。この効率的なアプローチにより、タンパク質のアミロイド形成能を研究できます。この技術は、透析関連アミロイドーシスに関与するアミロイド形成性タンパク質であるβ2-ミクログロブリン（β2-m）で実証されているように、迅速で再現性の高いアミロイド線維化を可能にします。

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簡便な実験アプローチ：超音波誘導アミロイド線維化

線維形成を誘導するため、96ウェルマイクロプレートをUIP400MTPマルチウェルプレートソニケーターの中央に配置しました。この装置は、すべてのウェルへの均一な超音波照射を確保します。実験条件は以下のとおりでした。

  1. 各ウェルには、5 μMのThTを添加したβ2-ミクログロブリン溶液（0.3 mg/ml、pH 2.5）を0.2 ml入れました。
  2. プレートには、1分間の超音波処理の後に9分間休止するなどの超音波処理サイクルを適用しました。
  3. 超音波処理後、マイクロプレートリーダーを用いてThT蛍光を測定しました。

（参照：So et al., 2011）

 

マルチウェルプレート用ソニケーター – Hielscher UIP400MTP – 400ワットHielscher UIP400MTPは、マルチウェルプレート、PCRプレート、サンプルチューブに対応する、極めて柔軟性の高い超音波処理装置です。400ワットの連続超音波出力を備え、細胞溶解、乳化、タンパク質抽出、DNA / RNAの断片化、解凝集、FFPE試料からの抽出、細胞やバイオフィルムの剥離、乳化などの用途に適しています。UIP400MTPは超音波洗浄槽ではなく、超音波を集中的に照射する高強度カップホーンです。この強力な非接触式超音波処理装置は、標準的なウェルプレートのすべてのウェルを均一に処理します。振幅、出力、パルス動作を精密に制御できます。内蔵タイマーと温度プローブにより、安定した結果が得られます。UIP400MTPプレート用超音波処理装置は水浴で試料を冷却します。外部チラーはオプションです。
Hielscher UIP400MTPは、マルチウェルプレート、PCRプレート、サンプルチューブに対応する、極めて柔軟性の高い超音波処理装置です。400ワットの連続超音波出力を備え、細胞溶解、乳化、タンパク質抽出、DNA / RNAの断片化、解凝集、FFPE試料からの抽出、細胞やバイオフィルムの剥離、乳化などの用途に適しています。UIP400MTPは超音波洗浄槽ではなく、超音波を集中的に照射する高強度カップホーンです。この強力な非接触式超音波処理装置は、標準的なウェルプレートのすべてのウェルを均一に処理します。振幅、出力、パルス動作を精密に制御できます。内蔵タイマーと温度プローブにより、安定した結果が得られます。UIP400MTPプレート用超音波処理装置は水浴で試料を冷却します。外部チラーはオプションです。

 

従来の撹拌との比較

従来の撹拌方法と比較して、超音波処理は線維形成のラグ期を大幅に短縮しました。従来のマイクロプレート振とう条件では、20時間後にThT蛍光の増加を示したのは10ウェル中わずか1ウェルでした。一方、周期的な超音波処理（15分間の超音波処理の後に5分間静置）では、最初の超音波処理の直後に顕著なThT蛍光の増加が検出されました。

線維化反応速度の大幅な加速

So et al. (2011)の結果は、pH 2.5におけるβ2-ミクログロブリンの自発的な線維形成に要する時間を、超音波処理によって数時間からわずか10–15分に短縮できることを示しました。
原子間力顕微鏡（AFM）画像により、15分ごとに10分間の超音波処理を行って生成した線維は、10分ごとに1分間の超音波処理を行って形成した線維と形態的に区別できないことが確認されました。これは、超音波誘導アミロイド線維化の再現性と頑健性を示しています。

 

マルチウェルプレートソニケーターUIP400MTPは、超音波による核形成によってアミロイド線維の形成を加速します

10 minごとに1 minの超音波処理を行って生成したアミロイド線維（i）、15 minごとに10 minの超音波処理を行って生成したアミロイド線維（ii）、および超音波処理を行わずにシーディング反応で生成したアミロイド線維（iii）のAFM画像。白いスケールバーは1 μmを示します。
研究および画像：©So et al., 2011

 

中性pH条件下での線維化

中性pH条件下でも、1.5時間のラグ時間後に線維形成が達成され、超音波処理が核形成と成長のエネルギー障壁を大幅に低下させることが示されました。これは、アミロイド線維化が主として物理的な反応であり、核形成のエネルギー障壁によって大きく制約され、その障壁を超音波処理が効果的に低下させるという仮説をさらに支持します。

アミロイド関連疾患研究への影響

UIP400MTPは、プリオンのハイスループットPMCA（タンパク質ミスフォールディング周期的増幅）を可能にしますUIP400MTPマイクロプレートソニケーターを用いた簡便で信頼性の高いアミロイド線維形成は、アルツハイマー病（AD）の研究や、パーキンソン病、II型糖尿病、全身性アミロイドーシスなどの他のアミロイド関連疾患の研究にとって大きな意義があります。ADでは、アミロイドβ（Aβ）の凝集が主要な病理学的特徴ですが、従来の方法ではラグ期が長く、ばらつきもあるため、その線維化反応速度の研究は依然として困難です。超音波処理による線維形成は核形成を加速し、高い再現性とばらつきの低減を確保します。これは、阻害剤候補のスクリーニングやアミロイド形成機構の理解に不可欠です。さらに、UIP400MTPのハイスループット処理能力により、タンパク質のミスフォールディングと凝集に関する大規模な研究が可能となり、線維形成を調節でき、神経変性の進行を抑制する可能性のある治療薬の発見を促進します。

UIP400MTPで、あらゆる標準的なマイクロプレートおよびPCRプレートを超音波処理できます。

UIP400MTPは、信頼性の高いサンプル調製と既存のラボワークフローへの容易な統合を実現します

この研究は、UIP400MTPマルチウェルプレートソニケーターを用いた超音波処理が、アミロイド線維形成を加速する非常に効率的な方法であることを示しています。このアプローチの主な利点は以下のとおりです。

  • 線維化のラグ時間を大幅に短縮します。
  • すべてのウェルに均一に超音波を照射し、再現性の高い線維形成を可能にします。
  • ハイスループットスクリーニング能力を備え、タンパク質のアミロイド形成能をゲノム全体にわたって探索するのに適しています。

超音波処理とThT蛍光検出を組み合わせることで、この方法はアミロイド線維化の研究に向けた、迅速で拡張性があり、信頼性の高いプラットフォームを提供します。その効率性とハイスループット処理の可能性を考慮すると、このアプローチは、生物物理学研究および医薬品研究のためのアミロイド線維の簡便な合成を促進する可能性があり、アミロイド関連研究や薬剤スクリーニングに有望な手段を提供します。

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集束型超音波処理装置UIP400MTP、アミロイド線維形成への使用、価格に関する追加情報をご希望の場合は、下記のフォームをご利用ください。お客様の試料調製についてご相談を承り、研究上のニーズを満たす最適な超音波処理装置をご提案いたします。





関連トピック

文献 / 参考文献

よくある質問

アミロイドの一次核形成とは何ですか？

アミロイドの一次核形成は、アミロイド線維形成の最初の律速段階であり、単量体タンパク質が立体構造変化を起こし、自己集合して臨界核を形成します。この核は、さらなる凝集の鋳型として機能します。

アミロイドーシスでは線維はどのように形成されますか？

アミロイドーシスでは、ミスフォールディングしたタンパク質が核形成依存性の重合によって凝集します。核が形成されると、単量体は二次核形成と鋳型に沿った成長を通じて、βシートに富む線維へと急速に伸長し、アミロイド沈着に至ります。

アミロイド線維の多形性とは何ですか？

アミロイド線維の多形性とは、同じタンパク質から形成される線維の構造的な多様性を指します。環境条件、変異、または異なる凝集経路によって、線維の形態、プロトフィラメントの配列、分子のパッキングに違いが生じます。

アミロイド線維とプラークの違いは何ですか？

アミロイド線維は、βシートに富む線状のタンパク質凝集体です。一方、アミロイドプラークは凝集した線維の細胞外沈着物であり、アルツハイマー病などの神経変性疾患で見られるように、脂質、金属、細胞残骸が混在していることがよくあります。

αシヌクレインとアミロイドの違いは何ですか？

αシヌクレインはシナプス機能に関与する神経細胞のタンパク質ですが、病的な条件下ではミスフォールディングを起こし、アミロイド様の線維を形成します。「アミロイド」は、ミスフォールディングした線維状タンパク質凝集体の総称であり、αシヌクレイン線維はパーキンソン病などの疾患に特有です。

タンパク質線維とは何ですか？

タンパク質線維は、ミスフォールディングしたタンパク質や部分的に折りたたみ構造がほどけたタンパク質によって形成される、高度に秩序化された、βシートに富む糸状の凝集体です。これらの線維は通常不溶性であり、核形成依存性の重合によって生じます。アミロイドーシスや神経変性疾患（例：アルツハイマー病、パーキンソン病）を含むさまざまな病態に関連しています。ただし、生体系には、細菌のカーリ線維やクモの絹線維など、機能を持つタンパク質線維も存在します。

高性能な超音波技術！Hielscherの製品群は、コンパクトなラボ用超音波処理装置から卓上型装置、本格的な産業用超音波システムまで、全範囲を網羅しています。

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