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フローサイトメトリーを用いた哺乳類細胞へのナノ粒子取り込みレベルの定量化
Quantifying the level of nanoparticle uptake in mammalian cells using flow cytometry.
PMID: 32677657 DOI: 10.1039/d0nr01627f.
抄録
医学や環境科学の分野でナノ粒子の効果を研究するためには、哺乳類細胞におけるナノ粒子取り込みの信頼性の高い定量が不可欠です。電子顕微鏡や共焦点イメージングなどの従来の定量法のほとんどは、手間がかかり、半定量的であるため、日常的な分析には容易に適用できません。ここでは、フローサイトメーターを用いて、蛍光標識ナノ粒子の哺乳類細胞への取り込みを定量化するためのアッセイを開発した。最初のアプローチは、コントロール細胞のヒストグラムから設定されたようにカットオフ蛍光強度に基づいてナノ粒子含有細胞の割合を測定することであったが、これは、実験の同じセットで相対的にナノ粒子の取り込みを比較するための迅速かつ簡単な方法です。第二のアプローチは、実験の異なるセット間の比較を可能にするキャリブレーションビーズを使用して、等価可溶性蛍光体（MESF）値の分子内のナノ粒子処理細胞のキャリブレーションされた蛍光強度を測定することであった。我々は成功した半定量的な方法ではなく、定量的な方法でA549肺癌細胞における蛍光標識シリカナノ粒子の取り込みをより容易に測定するために開発されたアッセイを適用した。我々はさらに、哺乳類細胞の9つの異なるタイプのアッセイをテストし、細胞タイプ/サイズとナノ粒子の取り込みの間の相関関係を調査した。
Reliable quantification of nanoparticle uptake in mammalian cells is essential to study the effects of nanoparticles in the fields of medicine and environmental science. Most conventional quantification methods, such as electron microscopy or confocal imaging, are laborious and semi-quantitative and therefore not readily applicable to routine analyses. Here, we developed assays to quantify fluorescently labelled nanoparticle uptake in mammalian cells using a flow cytometer. The first approach was to measure the percentage of nanoparticle-containing cells based on a cutoff fluorescence intensity as set from a histogram of control cells, which is a quick and easy way to relatively compare nanoparticle uptake in the same set of experiments. The second approach was to measure the calibrated fluorescence intensity of the nanoparticle-treated cells in molecules of equivalent soluble fluorophore (MESF) values using calibration beads, which allows for comparisons between different sets of experiments. We successfully applied the developed assays to more readily measure fluorescence-labelled silica nanoparticle uptake in A549 lung carcinoma cells in a quantitative rather than semi-quantitative manner. We further tested the assays with nine different types of mammalian cells and investigated the correlation between cell type/size and nanoparticle uptake.