Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd2687910.32607/actanaturae.26879Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleBODIPY Dye Derivative for Irreversible Fluorescent Labeling of Eukaryotic Cells and Their Simultaneous Cytometric AnalysisПроизводное красителя BODIPY для необратимого флуоресцентного маркирования эукариотических клеток и их одновременного цитометрического анализаFrolovaA. Yu.ФроловаА. Ю.
Russian Federation
anastasiya_frolova_box@mail.ruKutyakovS. V.КутяковС. В.
Russian Federation
seregiks-2108@mail.ruMartynovV. I.МартыновВ. И.
Russian Federation
vinart@list.ruDeyevS. M.ДеевС. М.
Russian Federation
deyev@ibch.ruPakhomovA. A.ПахомовА. А.
Russian Federation
alpah@mail.ruM.M. Shemyakin and Yu.A. Ovchinnikov Institute of Bioorganic Chemistry of the Russian Academy of SciencesИнститут биоорганической химии им. академиков М.М. Шемякина и Ю.А. Овчинникова РАН1812202315492991910202303112023Copyright ©; 2024, Frolova A.Y., Kutyakov S.V., Martynov V.I., Deyev S.M., Pakhomov A.A.Copyright ©; 2024, Фролова А.Ю., Кутяков С.В., Мартынов В.И., Деев С.М., Пахомов А.А.2024Frolova A.Y., Kutyakov S.V., Martynov V.I., Deyev S.M., Pakhomov A.A.Фролова А.Ю., Кутяков С.В., Мартынов В.И., Деев С.М., Пахомов А.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/26879

In this work, we synthesized a green fluorescent dye derivative, 1,3,5,7-tetramethyl-BODIPY, with a heptyl substituent at the 8-position. The obtained highly hydrophobic compound was able to rapidly and irreversibly bind to eukaryotic cells. Incubation of cells with the dye over different periods of time or at different concentrations allowed us to control the degree of cell labeling and the level of fluorescence. This made it possible to modulate the fluorescence level of different eukaryotic cell cultures and then distinguish them by their level of fluorescence signal in the green channel in cytometric experiments. The labeled cells can be combined and further analyzed in the same test tube under identical conditions using the channels in which the dye does not fluoresce. This approach has been tested on a number of tumor cell cultures containing the HER2 receptor on their surface. The representation of the receptor in these cells was analyzed in one test tube in one run using a HER2-specific ligand based on the hybrid protein DARPin9_29-mCherry, which fluoresces in the red region of the spectrum.

В настоящей работе мы синтезировали производное зеленого флуоресцентного красителя 1,3,5,7-тетраметил-BODIPY с гептильным заместителем в 8-положении. Полученное высокогидрофобное соединение было способным быстро и необратимо связываться с эукариотическими клетками. Инкубация клеток с красителем в течение различного времени либо при различных концентрациях позволила контролировать степень их мечения и уровень флуоресценции. Это позволило нам модулировать уровень флуоресценции различных культур эукариотических клеток и потом различать их по уровню флуоресцентного сигнала в зеленом канале в цитометрических экспериментах. Помеченные клетки можно объединить и далее тестировать в одной пробирке в идентичных условиях с использованием каналов, в которых краситель не флуоресцирует. Этот подход протестирован на ряде культур опухолевых клеток, содержащих рецептор HER2 на своей поверхности. Представленность рецептора в этих клетках была проанализирована в одной пробирке за один прием с использованием лиганда к HER2 на основе гибридного белка DARPin9_29-mCherry, флуоресцирующего в красной области спектра.

fluorescencechromophorecytometryflow cytofluorimetryBODIPYcell labelingcell analysisфлуоресценцияхромофорцитометрияпроточная цитофлуориметрияBODIPYмечение клетокклеточный анализМинистерство науки и высшего образования Российской ФедерацииMinistry of Science and Higher Education of the Russian Federation075-15-2021-1049Manohar S.M., Shah P., Nair A. // Bioanalysis. 2021. V. 13. № 3. P. 181–198.McKinnon K.M. // Curr. Protoc. Immunol. 2018. V. 120. № 1. P. 5.1.1–55.1.11.McKinnon K.M. // Curr. Protoc. Immunol. 2018. V. 120. № 1. P. 5.1.1–5.1.11.Pakhomov A.A., Mironiuk V.B., Kononevich Y.N., Korlyukov A.A., Volodin A.D., Pryakhina T.A., Martynov V.I., Muzafarov A.M. // Mendeleev Commun. 2017. V. 27. № 4. P. 363–365.Pakhomov A.A., Kim E.E., Kononevich Y.N., Ionov D.S., Maksimova M.A., Khalchenia V.B., Maksimov E.G., Anisimov A.A., Shchegolikhina O.I., Martynov V.I., et al. // Dyes Pigments. 2022. V. 203. P. 110371.Semenov A.N., Gvozdev D.A., Zlenko D.V., Protasova E.A., Khashimova A.R., Parshina E.Yu., Baizhumanov A.A., Lotosh N.Yu., Kim E.E., Kononevich Y.N., et al. // Membranes. 2022. V. 12. № 10. P. 905.Jost C., Schilling J., Tamaskovic R., Schwill M., Honegger A., Plückthun A. // Structure. 2013. V. 21. № 11. P. 1979–1991.Shipunova V.O., Komedchikova E.N., Kotelnikova P.A., Nikitin M.P., Deyev S.M. // Pharmaceutics. 2023. V. 15. № 3. P. 833.Tang Q., Onitsuka M., Tabata A., Tomoyasu T., Nagamune H. // Anticancer Res. 2018. V. 38. № 7. P. 4319–4325.Shipunova V.O., Komedchikova E.N., Kotelnikova P.A., Zelepukin I.V., Schulga A.A., Proshkina G.M., Shramova E.I., Kutscher H.L., Telegin G.B., Kabashin A.V., et al. // ACS Nano. 2020. V. 14. № 10. P. 12781–12795.Loudet A., Burgess K. // Chem. Rev. 2007. V. 107. № 11. P. 4891–4932.Marfin Y.S., Solomonov A.V., Timin A.S., Rumyantsev E.V. // Curr. Med. Chem. 2017. V. 24. № 25. P. 2745–2772.Martynov V.I., Pakhomov A.A. // Russ. Chem. Rev. 2021. V. 90. № 10. P. 1213–1262.Pakhomov A.A., Efremova A.V., Kononevich Y.N., Ionov D.S., Maksimova M.A., Volodin A.D., Korlyukov A.A., Dubinets N.O., Martynov V.I., Ivanov A.A., et al. // ChemPhotoChem. 2023. V. 7. № 5. P. e202200324.Pakhomov A.A., Efremova A.V., Maksimova M.A., Kononevich Yu.N., Ionov D.S., Dubinets N.O., Martynov V.I., Muzafarov A.M., Alfimov M.V. // High Energy Chem. 2023. V. 57. № 3. P. 192–199.Qiu B., Simon M. // Bio-Protoc. 2016. V. 6. № 17. P. e1912.Pakhomov A.A., Deyev I.E., Ratnikova N.M., Chumakov S.P., Mironiuk V.B., Kononevich Y.N., Muzafarov A.M., Martynov V.I. // BioTechniques. 2017. V. 63. № 2. P. 77–80.Zhu J., Tan N.K., Kikuchi K., Kaur A., New E.J. // Anal. Sens. 2023. P. e202300049. doi.org/10.1002/anse.202300049.Pakhomov A.A., Kononevich Y.N., Stukalova M.V., Svidchenko E.A., Surin N.M., Cherkaev G.V., Shchegolikhina O.I., Martynov V.I., Muzafarov A.M. // Tetrahedron Lett. 2016. V. 57. № 9. P. 979–982.Pakhomov A.A., Kononevich Y.N., Korlyukov A.A., Martynov V.I., Muzafarov A.M. // Mendeleev Commun. 2016. V. 26. № 3. P. 196–198.Kuo W.-Y., Lin J.-J., Hsu H.-J., Chen H.-S., Yang A.-S., Wu C.-Y. // Sci. Rep. 2018. V. 8. № 1. P. 13735.Swain S.M., Shastry M., Hamilton E. // Nat. Rev. Drug Discov. 2023. V. 22. № 2. P. 101–126.Mironova K.E., Chernykh O.N., Ryabova A.V., Stremovskiy O.A., Proshkina G.M., Deyev S.M. // Biochem. Mosc. 2014. V. 79. № 12. P. 1391–1396.