干渉。ナノ粒子のハイスループットスクリーニングにおけるあまり注目されていない側面

Interference: A Much-Neglected Aspect in High-Throughput Screening of Nanoparticles.

• Charlene Andraos
• Il Je Yu
• Mary Gulumian

抄録

従来の毒性アッセイシステムでのナノ粒子（NP）干渉に対処するいくつかの研究にもかかわらず、研究者は、予測毒性アプローチのための"ビッグ"データを生成するために、特にハイスループットスクリーニング（HTS）アプリケーションのために、まだこれらのアッセイに大きく依存しているように見える。さらに、研究者は、異なるタイプの干渉メカニズムを調査することを見落としがちである。文献に記載されているアプローチは、多くの場合、他のものを除外して干渉メカニズムの1つのタイプだけを扱っているため、適切ではないように思われます。例えば、細胞内に侵入した NP の干渉は、蛍光色素との干渉を細胞内で評価する必要があるが、これまでは無視されてきた。本研究では、吸着や触媒作用だけでなく、光学的な干渉も含めて、HTS に実装されたアッセイシステムにおいて、金 NP と銀 NP の干渉機構を検討した。従来のアッセイは、吸光度（XTT toxicity assay）、蛍光（CytoTox-ONE Homogeneous membrane integrity assay）、発光（CellTiter Glo luminescent assay）のすべての光学的読み出しシステムをカバーするものを選択した。さらに、この研究では、HTSでも使用される蛍光色素（2',7'-ジクロロフルオレセイン、ヨウ化プロピジウム、および5,5',5',6,6'-テトラクロロ-1,1',3,3'-テトラエチルベンザミダゾールカルボシアニンヨウ化）のNP消光を実証した。結論から言うと、NP 干渉は目新しい概念ではないが、HTS でこの側面を無視することは、予測毒性学の試みを危うくする可能性がある。予測毒性学のための信頼性の高いビッグデータ生成を確実にするために、HTS内での干渉のすべてのメカニズムの評価を報告し、ラベルフリーの方法論で結果を確認することが義務づけられるべきである。

Despite several studies addressing nanoparticle (NP) interference with conventional toxicity assay systems, it appears that researchers still rely heavily on these assays, particularly for high-throughput screening (HTS) applications in order to generate "big" data for predictive toxicity approaches. Moreover, researchers often overlook investigating the different types of interference mechanisms as the type is evidently dependent on the type of assay system implemented. The approaches implemented in the literature appear to be not adequate as it often addresses only one type of interference mechanism with the exclusion of others. For example, interference of NPs that have entered cells would require intracellular assessment of their interference with fluorescent dyes, which has so far been neglected. The present study investigated the mechanisms of interference of gold NPs and silver NPs in assay systems implemented in HTS including optical interference as well as adsorption or catalysis. The conventional assays selected cover all optical read-out systems, that is, absorbance (XTT toxicity assay), fluorescence (CytoTox-ONE Homogeneous membrane integrity assay), and luminescence (CellTiter Glo luminescent assay). Furthermore, this study demonstrated NP quenching of fluorescent dyes also used in HTS (2',7'-dichlorofluorescein, propidium iodide, and 5,5',6,6'-tetrachloro-1,1',3,3'-tetraethyl-benzamidazolocarbocyanin iodide). To conclude, NP interference is, as such, not a novel concept, however, ignoring this aspect in HTS may jeopardize attempts in predictive toxicology. It should be mandatory to report the assessment of all mechanisms of interference within HTS, as well as to confirm results with label-free methodologies to ensure reliable big data generation for predictive toxicology.