剑桥大学/阿斯利康利用RTCA揭示cGAS-STING 该明星分子在神经小胶质细胞炎症中的机制

2024-04-25 11:08:54, 安捷伦细胞分析安捷伦细胞分析事业部（BioTek）

DNA 损伤信号传递和修复缺陷是与衰老和遗传性神经退行性疾病的标志，包括阿尔茨海默氏症和肌萎缩侧索硬化症（ALS）等。其中 DNA 损伤诱导的神经炎症与神经疾病相关，这种炎症主要由组织驻留免疫细胞小胶质细胞介导。将基因组不稳定性与神经炎症联系起来的是细胞膜 DNA 传感器 cGAS-STING 信号通路，但是 STING 如何在基因组不稳定性中影响小胶质细胞功能的炎症分子机制仍不清楚。

近日，剑桥大学和阿斯利康合作的研究成果cGAS-STING signalling regulates microglial chemotaxis in genome instability发表在 Nucleic Acids Research（NAR，IF=14.9）上。本研究中，研究者利用持续 DNA 损伤和 ATM 激酶缺乏的人类小胶质细胞模型，研究基因组不稳定性如何影响小胶质细胞的功能。

而后发现，DNA 损伤后，细胞膜 DNA 感受器 cGAS-STING 信号驱动慢性炎症和趋化因子产生，包括 CCL5 和 CXCL10 的升高。另外，转录组分析表明，IFN-β 处理人 iPSC 来源的小胶质细胞后，细胞迁移相关基因的丰度升高，这表明 DNA 损伤后的趋化因子升高是 I 型干扰素的下游信号。

此外，还发现 STING 缺失会导致小胶质细胞在正常和 ATM 激酶缺乏时均出现迁移缺陷。因此整个研究认为 STING 介导的慢性趋化因子生成可能会通过多种不同机制，包括向中枢神经系统招募同种免疫细胞和过度消耗能量，在基因组不稳定的情况下诱导神经炎症。总之，这项研究从机理上揭示了持续 DNA 损伤时 STING 对小胶质细胞功能的依赖性调控，并为 cGAS-STING 依赖性神经炎症和中枢神经系统基因组不稳定性提供了更多的机制见解。

图 1. 基因组不稳定小胶质细胞中 STING 依赖性调节细胞功能的机制

xCELLigence RTCA

实时无标记垂直迁移实验：

背景

研究者发现持续的 DNA 损伤驱动小胶质细胞 STING 依赖性趋化因子产生，为了验证 STING 对正常小胶质细胞的趋化迁移作用，研究人员利用 xCELLigence RTCA DP 和 CIM-Plate 16 实时监测小胶质细胞的垂直迁移。xCELLigence Biosensor CIM-Plate 的上层腔室的背面底部镶嵌有电极，当上层细胞穿过中间孔膜迁移到下层时细胞直接贴到背面电极上，仪器实时记录电极上的阻抗信号并记录成细胞指数 Cell Index 的变化曲线，曲线便能反应不同细胞的迁移速率。

实验过程

准备 xCELLigence Biosensor CIM-Plate 16 检测板进行趋化迁移试验。

下层腔室中加入 160 µL 作为趋化诱导剂的条件培养基，或者加入 0.5% (v/v) 热灭活 HI-FBS 的 DMEM 作为阴性对照。

上层腔室中加入 50 µL 0.5% (v/v) HI- FBS。

将上层和下层组装一起，并在 37 ℃ 培养箱中平衡 1 h。

将 xCELLigence Biosensor CIM-Plate 16 放到 RTCA DP 板位上检测背景阻抗。

然后按照每孔接种 100µL/25000 个细胞，设置三复孔。

加入细胞后继续在室温条件下静置 30 min。

然后使用 xCELLigence RTCA DP 仪器每 15 min 检测一次阻抗，检测时长共 6 h。

结果

抑制 ATM 活性增强了细胞向条件培养基的趋化迁移，而这种增强在 STING 缺失的情况下明显减弱。

图 2. STING 调节小胶质细胞的趋化功能

安捷伦 xCELLigence RTCA DP 细胞分析仪只需 CIM 板就可以实现细胞的垂直迁移和侵袭检测，无需额外的试剂和耗材。同时这种基于阻抗的灵敏检测方法可以实时记录细胞迁移和侵袭曲线，并借助持续的曲线从而区分不同细胞的迁移速率，这样的简单方法可以应用于免疫系统趋化研究和肿瘤迁移侵袭研究。更多详细的垂直迁移和侵袭实验过程请参考附件用户手册。

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xCELLigence RTCA DP

xCELLigence Biosensor CIM-Plate 16

关于安捷伦细胞分析安捷伦细胞分析平台包括xCELLigence RTCA实时细胞分析仪、NovoCyte系列流式细胞仪、Seahorse能量代谢分析仪以及Synergy系列微孔板检测仪和Cytation 系列（共聚焦）细胞成像多功能微孔板检测仪。安捷伦细胞分析平台聚焦基础科研与细胞与基因治疗产品的开发全流程，作为适配新一代疗法的强大分析工具，提供多方位的细胞效力检测和深度的细胞分析，并致力于研发、生产质控以及临床的全方位检测与分析方案开发。