Метод мультиплексного иммунопрофилирования клеток крови мышей с высокочувствительной детекцией репортёрной β-галактозидазы LacZ
- Авторы: Михайловская В.С.1, Богданова Д.А.1,2, Демидов О.Н.1,2, Рыбцов С.А.1
-
Учреждения:
- Научно-технологический университет «Сириус», Научный центр генетики и наук о жизни
- Институт цитологии РАН
- Выпуск: Том 90, № 5 (2025)
- Страницы: 636-644
- Раздел: Статьи
- URL: https://medjrf.com/0320-9725/article/view/686501
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0320972525050045
- EDN: https://elibrary.ru/ISAGFA
- ID: 686501
Цитировать
Аннотация
Бактериальная β-галактозидаза (LacZ) широко использовалась в качестве репортёра при создании линий мышей для изучения экспрессии генов. Однако LacZ-репортёры имеют ограничения, связанные с присутствием эндогенной β-галактозидазы в клетках, а также низкой чувствительностью и проникающей способностью существующих субстратов для обнаружения активности LacZ. Для анализа экспрессии генов методом многоцветной проточной цитометрии в живых клетках требуются точные, чувствительные, нетоксичные флуоресцентные индикаторы. В этом исследовании мы оценили эффективность способного к иммобилизации флуоресцентного зонда SPiDER-βGal при детекции LacZ в основных популяциях клеток крови репортёрных мышей методом многоцветной проточной цитометрии. Результаты показали, что SPiDER-βGal имел высокую чувствительность к LacZ, однако обнаруживал и эндогенную β-галактозидазу. Наибольшую фоновую активность имели миелоидные клетки крови. Использование ингибитора протонных помп Бафиломицина А1 позволило повысить точность обнаружения LacZ в популяциях лейкоцитов за счёт подавления эндогенной активности вследствие повышения pH в лизосомах. Продление инкубации с субстратом SPiDER-βGal до 60 минут увеличивало чувствительность метода на порядок. Таким образом, применение специфических ингибиторов протонного транспорта в лизосомах позволяет повысить разрешающую способность анализа активности LacZ в клетках крови репортёрных животных, что может быть использовано для мультиканальной сортировки живых лейкоцитов по уровню экспрессии LacZ и поверхностным маркерам для дальнейших функциональных и генетических исследований.
Полный текст

Об авторах
В. С. Михайловская
Научно-технологический университет «Сириус», Научный центр генетики и наук о жизни
Email: rybtsov.sa@talantiuspeh.ru
Россия, 354340 Сириус
Д. А. Богданова
Научно-технологический университет «Сириус», Научный центр генетики и наук о жизни; Институт цитологии РАН
Email: rybtsov.sa@talantiuspeh.ru
Россия, 354340 Сириус; 194064 Санкт-Петербург
О. Н. Демидов
Научно-технологический университет «Сириус», Научный центр генетики и наук о жизни; Институт цитологии РАН
Email: rybtsov.sa@talantiuspeh.ru
Россия, 354340 Сириус; 194064 Санкт-Петербург
С. А. Рыбцов
Научно-технологический университет «Сириус», Научный центр генетики и наук о жизни
Автор, ответственный за переписку.
Email: rybtsov.sa@talantiuspeh.ru
Россия, 354340 Сириус
Список литературы
- Friedel, R. H., Seisenberger, C., Kaloff, C., and Wurst, W. (2007) EUCOMM – the European conditional mouse mutagenesis program, Brief. Funct. Genomics Proteomics, 6, 180-185, https://doi.org/10.1093/bfgp/elm022.
- Krämer, M. S., Feil, R., Schmidt, H. (2021) Analysis of gene expression using lacZ reporter mouse lines, in Mouse Genetics. Methods in Molecular Biology (Singh, S. R., Hoffman, R. M., Singh, A., eds), vol. 2224, https://doi.org/10.1007/978-1-0716-1008-4_2.
- Doura, T., Kamiya, M., Obata, F., Yamaguchi, Y., Hiyama, T. Y., Matsuda, T., Fukamizu, A., Noda, M., Miura, M., and Urano, Y. (2016) Detection of LacZ-positive cells in living tissue with single-cell resolution, Angew. Chem. Int. Ed. Engl., 55, 9620-9624, https://doi.org/10.1002/anie.201603328.
- Ito, H., Kawamata, Y., Kamiya, M., Tsuda-Sakurai, K., Tanaka, S., Ueno, T., Komatsu, T., Hanaoka, K., Okabe, S., Miura, M., and Urano, Y. (2018) Red-shifted fluorogenic substrate for detection of lacZ-positive cells in living tissue with single-cell resolution, Angewandte Chemie, 57, 15702-15706, https://doi.org/10.1002/anie. 201808670.
- Ayadi, A., Birling, M. C., Bottomley, J., Bussell, J., Fuchs, H., Fray, M., Gailus-Durner, V., Greenaway, S., Houghton, R., Karp, N., Leblanc, S., Lengger, C., Maier, H., Mallon, A. M., Marschall, S., Melvin, D., Morgan, H., Pavlovic, G., Ryder, E., Skarnes, W. C., et al. (2012) Mouse large-scale phenotyping initiatives: overview of the European Mouse Disease Clinic (EUMODIC) and of the Wellcome Trust Sanger Institute Mouse Genetics Project, Mammal. Genome, 23, 600-610, https://doi.org/10.1007/s00335-012-9418-y.
- Kamiya, M., Asanuma, D., Kuranaga, E., Takeishi, A., Sakabe, M., Miura, M., Nagano, T., and Urano, Y. (2011) β-Galactosidase fluorescence probe with improved cellular accumulation based on a spirocyclized rhodol scaffold, J. Am. Chem. Soc., 133, 12960-12963, https://doi.org/10.1021/ja204781t.
- Nakamura, Y., Mochida, A., Nagaya, T., Okuyama, S., Ogata, F., Choyke, P. L., and Kobayashi, H. (2017) A topically-sprayable, activatable fluorescent and retaining probe, SPiDER-βGal for detecting cancer: Advantages of anchoring to cellular proteins after activation, Oncotarget, 8, 39512-39521, https://doi.org/10.18632/ oncotarget.17080.
- Cho, J. H., Kim, E. C., Son, Y., Lee, D. W., Park, Y. S., Choi, J. H., Cho, K. H., Kwon, K. S., and Kim, J. R. (2020) CD9 induces cellular senescence and aggravates atherosclerotic plaque formation, Cell Death Differ., 27, 2681-2696, https://doi.org/10.1038/s41418-020-0537-9.
- Hall, B. M., Balan, V., Gleiberman, A. S., Strom, E., Krasnov, P., Virtuoso, L. P., Rydkina, E., Vujcic, S., Balan, K., Gitlin, I. I., Leonova, K. I., Consiglio, C. R., Gollnick, S. O., Chernova, O. B., and Gudkov, A. V. (2017) p16(Ink4a) and senescence-associated β-galactosidase can be induced in macrophages as part of a reversible response to physiological stimuli, Aging, 9, 1867-1884, https://doi.org/10.18632/aging.101268.
- Kubo, H., Murayama, Y., Ogawa, S., Matsumoto, T., Yubakami, M., Ohashi, T., Kubota, T., Okamoto, K., Kamiya, M., Urano, Y., and Otsuji, E. (2021) β-Galactosidase is a target enzyme for detecting peritoneal metastasis of gastric cancer, Sci. Rep., 11, 10664, https://doi.org/10.1038/s41598-021-88982-2.
- Martínez-Zamudio, R. I., Dewald, H. K., Vasilopoulos, T., Gittens-Williams, L., Fitzgerald-Bocarsly, P., and Herbig, U. (2021) Senescence-associated β-galactosidase reveals the abundance of senescent CD8+ T cells in aging humans, Aging Cell, 20, e13344, https://doi.org/10.1111/acel.13344.
- Valieva, Y., Ivanova, E., Fayzullin, A., Kurkov, A., and Igrunkova, A. (2022) Senescence-associated β-galactosidase detection in pathology, Diagnostics, 12, 2309, https://doi.org/10.3390/diagnostics12102309.
- Hendrikx, P. J., Martens, A. C. M., Visser, J. W. M., and Hagenbeek, A. (1994) Differential suppression of background mammalian lysosomal β-galactosidase increases the detection sensitivity of LacZ-marked leukemic cells, Anal. Biochem., 222, 456-460, https://doi.org/10.1006/abio.1994.1516.
- Merkwitz, C., Blaschuk, O., Schulz, A., and Ricken, A. M. (2016) Comments on methods to suppress endogenous β-galactosidase activity in mouse tissues expressing the LacZ reporter gene, J. Histochem. Cytochem., 64, 579-586, https://doi.org/10.1369/0022155416665337.
- Young, D. C., Kingsley, S. D., Ryan, K. A., and Dutko, F. J. (1993) Selective inactivation of eukaryotic beta-galactosidase in assays for inhibitors of HIV-1 TAT using bacterial beta-galactosidase as a reporter enzyme, Anal. Biochem., 215, 24-30, https://doi.org/10.1006/abio.1993.1549.
- Knapp, T., Hare, E., Feng, L., Zlokarnik, G., and Negulescu, P. (2003) Detection of beta-lactamase reporter gene expression by flow cytometry, Cytometry, 51, 68-78, https://doi.org/10.1002/cyto.a.10018.
Дополнительные файлы
