JP2022531832A - 凍結された標本におけるミトコンドリア呼吸計測 - Google Patents

凍結された標本におけるミトコンドリア呼吸計測 Download PDF

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Abstract

ミトコンドリア呼吸計測は、健康な組織におけるミトコンドリア機能性、ならびにミトコンドリア病または２型糖尿病、肥満、およびがんなどのミトコンドリア機能に関連する疾患を研究するために使用される。しかしながら、生きているまたは新たに単離された生体標本の分析を必要とする従来の技術の限界により、エネルギー代謝の研究に対する障壁は高い。本明細書に開示される発明は、以前に凍結された生体標本における細胞エネルギー生産能力を評価するための新しい技術を提供する。【選択図】図３

Description

連邦政府が後援する研究開発の下でなされた発明に対する権利に関する声明
本発明は、米国国立衛生研究所により付与されたＤＫ０９９６１８の下で、政府の支援を受けてなされた。政府は、本発明に特定の権利を有する。
本開示は、細胞エネルギー代謝を観察するための方法および材料に関する。
ミトコンドリア呼吸障害は、代謝性疾患、加齢関連疾患、および心血管疾患において重要な役割を果たす（Ｌｉｅｓａ ｅｔ ａｌ．，２００９、Ｗａｌｌａｃｅ，２０１１）。しかしながら、ミトコンドリア呼吸計測分析では、現在、患者から採取してから１時間以内に生体組織試料を処理および測定することが必要である。この必要性により、呼吸計測分析は、標準的な臨床診療および臨床研究ではほぼ実行不可能である。例えば、ＵＣＬＡで実施された研究では、現在の手法を使用して合計４６人の患者の試料を収集および分析するのに４年を要した（Ｖｅｒｇｎｅｓ ｅｔ ａｌ．，２０１６）。この制限により、科学の進歩が大幅に停滞し、科学的発見を患者ケアの改善に転換する可能性が事実上排除された。
これを考慮すると、当技術分野では、細胞エネルギー代謝を観察する改善された方法、具体的には、１回以上の凍結融解サイクルに供された生体試料において細胞エネルギー代謝を観察する能力が必要である。
本発明者らは、以前に凍結された生体標本における細胞エネルギー生産能力を評価するための新しい技術を設計したが、これは、これまで科学界では不可能と考えられていた。この技術は、新たに単離された組織を必要とする従来の呼吸計測手法の根本的な制限を克服し、劇的に少ない生体材料の使用を可能にする簡素化された試料調製を提供する。さらに、この技術は、凍結された組織において以前可能であった唯一のミトコンドリアアッセイである、個々の複雑な酵素活性アッセイと比較して、感度において１，０００～１，０００，０００倍の増加を提供する。本発明は、細胞エネルギー生産システムの特性の理解における画期的な進歩に続いて設計された。簡単に言えば、細胞エネルギーの大部分は、ミトコンドリア酸化的リン酸化（ＯＸＰＨＯＳ）によって生産され、これは、栄養素の還元エネルギーを利用してＡＴＰ生合成を強化するプロセスである。ＯＸＰＨＯＳは、特殊な電子伝達タンパク質複合体によるミトコンドリア内膜での電子の連続的な移動を伴う。複合体Ｉは、電子をＮＡＤＨから受け取り、複合体ＩＩは、電子をスクシネートから受け取る。複合体ＩおよびＩＩからの電子は、その後、補酵素Ｑ、複合体ＩＩＩ、シトクロムｃ、および複合体ＩＶを通って流れ、そこでは、酸素が、電子を受容するプロセスで消費される（ＮｉｃｈｏｌｌｓおよびＦｅｒｇｕｓｏｎ）。したがって、酸素消費速度、つまり呼吸は、ミトコンドリアの電子フラックスを密接に反映する。
これに関連して、本発明者らは、電子伝達複合体が、分離した酵素として機能するのではなく、呼吸活性のある超複合体に集合することを発見した（Ａｃｉｎ－Ｐｅｒｅｚ ｅｔ ａｌ．，２００８）。さらに、本発明者らは、ミトコンドリアのエネルギー生成システムの他の成分とは異なり、超複合体が複数の凍結融解サイクルに対して独自に耐性があることを実証した。これらの発見に基づいて、本発明者らは、凍結された生体標本における細胞呼吸の観察を可能にする基質および阻害剤の特定の組み合わせを設計した。本発明の実用的な実施形態では、本発明者らは、アッセイされる試料と組み合わされる一連の異なる配合物であって、複合体Ｉ、複合体ＩＩ、および複合体ＩＶの基質および阻害剤を含有する配合物を利用する単純な呼吸計測アッセイを開発した。本明細書に提示される実用的な例に示されるように、本発明によって、以前に凍結された試料における電子フラックスの測定が初めて可能になる。
本明細書に開示される発明は、多数の実施形態を有する。本発明の一実施形態は、以前に凍結された生体試料（例えば、複数の凍結融解サイクルに供されたもの）において細胞エネルギー代謝のアッセイを実行するための方法である。この方法は、生体試料を、複合体Ｉの基質を含む第１の溶液、複合体Ｉの阻害剤と組み合わせた複合体ＩＩの基質を含む第２の溶液、複合体ＩＩの阻害剤を含む第３の溶液、シトクロムｃ還元系を含む第４の溶液、および複合体ＩＶの阻害剤を含む第５の溶液、と組み合わせるステップを含む。典型的には、これらの方法は、例えば、細胞外フラックスアナライザーデバイスにおいて、細胞エネルギー代謝をアッセイすることをさらに含む（例えば、試料の酸素消費速度を観察することによって）。
これらの方法の実施形態では、複合体Ｉの基質は、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）ならびに／または電子を複合体Ｉに供与し、かつ／もしくはキノンを還元する別の基質であり得る。これらの方法の実施形態では、複合体ＩＩの基質は、スクシネートならびに／または電子を複合体ＩＩに供与し、かつ／もしくはキノンを還元する別の基質であり得、複合体Ｉの阻害剤は、ロテノンおよび／または複合体Ｉを阻害する別の化合物を含む。これらの方法の実施形態では、複合体ＩＩＩの阻害剤は、アンチマイシンＡ、ミキソチアゾール、または複合体ＩＩＩを阻害する別の化合物であり得る。これらの方法の実施形態では、シトクロムｃ還元系は、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン（ＴＭＰＤ）／アスコルベートならびに／または電子を複合体ＩＶに供与し、かつ／もしくはシトクロムｃを還元する別の化合物であり得る。これらの方法の実施形態では、複合体ＩＶの阻害剤は、アジド、シアン化物、または複合体ＩＶを阻害する別の化合物であり得る。本発明のある特定の実施形態は、溶液のうちの１つ以上を、シトクロムｃ、アラメチシン、カルボニルシアン化物－ｐ－トリフルオロメトキシフェニルヒドラゾン、ピルベート、マレエート、および／またはＮ－アセチルシステインのうちの少なくとも１つで補充することによって、細胞エネルギー代謝を促進することをさらに含む。
本発明の別の実施形態は、以前に凍結された生体試料において細胞エネルギー代謝のアッセイを実行するためのシステムである。このシステムは、典型的には、複合体Ｉの基質を含む第１の容器、複合体Ｉの阻害剤と組み合わせた複合体ＩＩの基質を含む第２の容器、複合体ＩＩの阻害剤を含む第３の容器、シトクロムｃ還元系を含む第４の容器、および複合体ＩＶの阻害剤を含む第５の容器、を含む。本発明のある特定の実施形態では、システムは、シトクロムｃ、アラメチシン、カルボニルシアン化物－ｐ－トリフルオロメトキシフェニルヒドラゾン、ピルベート、マレエート、および／またはＮ－アセチルシステインのうちの少なくとも１つを含む容器を含む。本発明のある特定の実施形態では、システムは、ｐＨを緩衝し、カルシウムをキレート化し、かつ２７０～３００ｍＯｓｍ／Ｌを維持する配合物を有する溶液を含む。任意選択的に、このシステムの容器は、キット内に配置される。
試料調製は、標準的な手順を使用して実行される。一実施形態では、試料の均質化と組み合わせた酵素消化が用いられる。一実施形態では、酵素の選択は、組織および動物起源に依存する。ある特定の実施形態では、コラゲナーゼが使用される。ある特定の実施形態では、トリプシンが使用される。ある特定の実施形態では、コラゲナーゼＩＶ型、トリプシンコラゲナーゼＩＩ型、またはナガーゼが使用される。一実施形態では、試料は、筋肉である。一実施形態では、筋肉は、哺乳動物の筋肉である。試料が筋肉である、ある特定の実施形態では、コラゲナーゼＩＶ型、トリプシンコラゲナーゼＩＩ型、またはナガーゼが使用される。試料が筋肉である一実施形態では、コラゲナーゼは、均質化と組み合わせて使用される。試料が筋肉である一実施形態では、コラゲナーゼＩＩ型は、均質化と組み合わせて使用される。試料が筋肉である一実施形態では、トリプシンコラゲナーゼＩＩ型は、均質化と組み合わせて使用される。ゼブラフィッシュでは、コラゲナーゼＩＶ型が使用される。一実施形態では、コラゲナーゼは、呼吸計測の前に融解された試料の調製中に均質化緩衝剤に添加される。いくつかの実施形態では、これらの調製ステップは、それ以外の場合の試料から得られる呼吸数の約７０％の低減を回避する。
本発明の他の目的、特徴、および利点は、以下の詳細な説明から当業者に明らかになるであろう。しかしながら、詳細な説明および特定の例が、本発明のいくつかの実施形態を示しているが、限定ではなく例示として与えられていることを理解されたい。本発明の範囲内の多くの変更および修正は、その趣旨から逸脱することなく行ってもよく、本発明は、そのようなすべての修正を含む。
ピルベートおよびマレエートの代わりにＮＡＤＨを使用して、凍結された単離ミトコンドリアにおいて測定された呼吸容量を示すデータのグラフである。 以前に凍結された組織から単離されたミトコンドリアにおいて測定された呼吸容量を示すデータのグラフである。 シトクロムＣが、凍結された組織ホモジネートにおける呼吸を増強することを示すデータのグラフである。 凍結されたヒト脂肪組織ホモジネートにおける複合体Ｉ、複合体ＩＩ、および複合体ＩＶ駆動呼吸を示すデータのグラフである。 スクシネート駆動呼吸が、凍結されたミトコンドリアにおける複合体ＩＩに特異的であることを示すデータのグラフである。 ＴＭＰＤ駆動呼吸が、凍結されたミトコンドリアにおける複合体ＩＶに特異的であることを示すデータのグラフである。 ビグアニドで処理された、凍結された単離ミトコンドリアにおける複合体Ｉ駆動呼吸を示すデータのグラフである。 凍結されたＳＨ－Ｓ５Ｙ５神経芽腫細胞において呼吸容量を測定することができることを示すデータのグラフである。 凍結されたヒトの頬の綿棒試料において呼吸容量を測定することができることを示すデータのグラフである。 前駆体（未分化）対分化マクロファージにおける燃料選好を示すデータのグラフである。
実施形態の説明において、本明細書の一部を形成し、本発明が実施され得る特定の実施形態を例示として示す添付の図面を参照してもよい。本発明の範囲から逸脱することなく、他の実施形態を利用してもよく、構造変更を行ってもよいことを理解されたい。別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語、表記法、および他の科学用語または専門用語は、本発明が関係する当業者によって一般に理解される意味を有することを意図している。場合によっては、一般に理解される意味を有する用語は、明確にするため、および／またはすぐに参照できるように本明細書で定義され、そのような定義を本明細書に含めることは、当技術分野で一般的に理解されているものとの実質的な違いを表すと必ずしも解釈されるべきではない。
本明細書に記載または参照される技術および手順の態様の多くは、当業者によって十分に理解され、一般に用いられる。以下は、本発明のいくつかの例示的な実施形態を提供する。
発明の態様および要素
簡単に言えば、タンパク質のミトコンドリア呼吸鎖複合体は、酸化的リン酸化に関与する。酸化的リン酸化は、酸素および単糖を使用して細胞の主要なエネルギー源であるアデノシン三リン酸（ＡＴＰ）を形成する重要な細胞プロセスである。各々いくつかのタンパク質で構成される５つのタンパク質複合体が、このプロセスに関与する。複合体は、複合体Ｉ、複合体ＩＩ、複合体ＩＩＩ、複合体ＩＶ、および複合体Ｖと呼ばれる。本発明者らは、電子伝達複合体が、分離した酵素として機能するのではなく、呼吸活性のある超複合体に集合することを発見した（例えばＡｃｉｎ－Ｐｅｒｅｚ ｅｔ ａｌ．，２００８参照）。さらに、本発明者らは、ミトコンドリアのエネルギー生成システムの他の成分とは異なり、超複合体が複数の凍結融解サイクルに対して独自に耐性があることを実証した。これらの発見に基づいて、本発明者らは、凍結された生体標本における細胞呼吸の観察を可能にする基質および阻害剤の特定の組み合わせを設計した。本発明の実用的な実施形態では、本発明者らは、アッセイされる試料と組み合わされる一連の異なる配合物であって、複合体Ｉ、複合体ＩＩ、および複合体ＩＶの基質および阻害剤を含有する配合物を利用する単純な呼吸計測アッセイを開発した。
例示的アッセイプロトコル
本発明の実施形態で有用な機器
以下に論じるように、本発明の実施形態は、ベンダーの指示に従って、Ｓｅａｈｏｒｓｅ ＸＦ９６細胞外フラックスアナライザーを使用して、酸素消費速度（ＯＣＲ）アッセイによるミトコンドリア脱共役活性を観察した。
実用的な例ではＳｅａｈｏｒｓｅ ＸＦ９６細胞外フラックスアナライザーを使用するが、本発明の実施形態による分析を実行するのに好適な分析ツールには、例えば、Ｓｅａｈｏｒｓｅ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ ＸＦｐ細胞外フラックスアナライザー、Ｓｅａｈｏｒｓｅ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ ＸＦｅ２４細胞外フラックスアナライザー、Ｓｅａｈｏｒｓｅ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ ＸＦｅ９６細胞外フラックスアナライザー、Ｓｅａｈｏｒｓｅ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ ＸＦ２４細胞外フラックスアナライザー、Ｓｅａｈｏｒｓｅ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ ＸＦ２４－３細胞外フラックスアナライザー、またはＳｅａｈｏｒｓｅ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅ ＸＦ９６細胞外フラックスアナライザーが含まれる。これらの装置の各々は、技術者がマルチウェルプレートのウェル内の細胞試料の代謝の可能性を決定することを可能にする。装置は、典型的には、（ｉ）マルチウェルプレートを支持するように適合されたステージと、（ｉｉ）マルチウェルプレートのウェル内の細胞試料に関連する細胞成分を感知するように適合されたセンサーと、（ｉｉｉ）流体をウェルに導入するように適合された分配システムと、を含む。装置の構成要素は、例えば、米国特許第７，２７６，３５１号および第８，６５８，３４９号に記載されており、これらは両方とも、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
試料調製
試料を氷上で融解する。ＸＦ９６センサーカートリッジの装填に進む。
ＸＦ９６センサーカートリッジの装填
ＸＦ９６センサーカートリッジの注入ポートを、アッセイ中に自動的に注入される溶液で装填する。条件には、複合体Ｉの基質であるニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）、複合体ＩＩの基質であるスクシネート、複合体Ｉの阻害剤であるロテノン、複合体ＩＩＩの阻害剤であるアンチマイシンＡ、シトクロムｃ還元系であるＮ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン（ＴＭＰＤ）／アスコルベート、および複合体ＩＶの阻害剤であるアジドの注入が含まれる（Ｄｉｖａｋａｒｕｎｉ ｅｔ ａｌ．，２０１４、Ｓａｌａｂｅｉ ｅｔ ａｌ．，２０１４）。これらの条件によって、複合体Ｉ、複合体ＩＩ、および複合体ＩＶによるミトコンドリアの呼吸容量の決定が可能になる。以下の表は、溶液が注入される順序、注入体積、および濃度、ならびに組織調製が曝露されるウェル内の化合物の最終濃度について要約する。
Figure 2022531832000002
ポートＡのＮＡＤＨ注入は、最大呼吸に達しない場合に、１～１００μＭの化学脱共役剤のカルボニルシアン化物－ｐ－トリフルオロメトキシフェニルヒドラゾン（ＦＣＣＰ）、０．５～５０ｍＭのピルベート、および０．５～５０ｍＭのマレエートである、追加の試薬で補充される。ポートＡのスクシネート注入は、最大呼吸に達しない場合に、１～１００μＭのＦＣＣＰおよび０．１～５０ｍＭの抗酸化Ｎ－アセチルシステインである、追加の試薬で補充される。ポートが装填されたら、較正のためにカートリッジをＸＦ９６アナライザーに置く。ＸＦ９６細胞培養マイクロプレートの装填に進む。
ＸＦ９６細胞培養マイクロプレートの装填
すべての手順を４°Ｃで実行する。すべての備品、溶液、および消耗品を事前に冷却する。
１．試料を２０μＬのＭＡＳ緩衝剤中に再懸濁する。各条件の５つのテクニカルレプリケートを装填する。少なくとも４つの空のウェルを残して、背景信号を決定する。
２．ミトコンドリア粒子をプレートの底に付着させるために、プレートキャリア回転バケットを使用して、装填されたプレートを２，０００ｘｇで５分間、４℃で遠心分離する。急速な減速によってプレートの底のミコンドリアの均一な分布が妨げられるため、遠心分離機のブレーキを使用しない。
３．遠心分離後、ウェル当たり１３０ｕＬのＭＡＳアッセイ緩衝剤を添加することによって、ウェルの全体積を１５０ｕＬに調整する。ＭＡＳ単独で最大呼吸に達しない場合に、ＭＡＳ緩衝剤を、１～２００μｇ／ｍＬのシトクロムｃおよび１～５００μｇ／ｍＬのアラメチシンで補充する。プレートの底へのミトコンドリアの付着の妨げを回避するために、製造者の指示に従って、ウェルチャンバの上部に対して４５°の角度に向けられたマルチチャネルピペットを使用して、ＭＡＳを添加する。
４．プレートを非ＣＯ２インキュベーターにおいて３７°Ｃで５分間インキュベートする。
５．プレートをＸＦ９６に挿入し、アッセイプロトコルを開始する。すべての注入の前後に酸素消費速度（ＯＣＲ）を測定する。混合、待機、および測定の時間は、１～７分および１～５回の繰り返しの間で変動し得る。
データ分析
測定機器から酸素消費速度（ＯＣＲ）をエクスポートする。
Ｍｉｃｒｏｓｏｆｔ Ｅｘｃｅｌで、以下の計算を個々のウェル毎に実行する。
Ａ．複合体Ｉ：ＡのＮＡＤＨ注入後の最大ＯＣＲ値から、ＢのアンチマイシンＡ注入後の最小ＯＣＲ値を差し引く。
Ｂ．複合体ＩＩ：Ａのスクシネート注入後の最大ＯＣＲ値から、ＢのアンチマイシンＡ注入後の最小ＯＣＲ値を差し引く。
Ｃ．複合体ＩＶ：Ｄのアジド注入後の最大ＯＣＲ値から、ＣのＴＭＰＤ注入後の最小ＯＣＲ値を差し引く。
溶液調製
すべての溶液を最高純度の脱イオン水または超高純度のジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）で調製する。すべての水溶液のｐＨを、水酸化カリウム（ＫＯＨ）および塩酸（ＨＣｌ）を使用して７．２に調整する。
－２０℃で保存されたストック溶液
ＭＡＳ緩衝剤：水（またはｐＨを緩衝し、カルシウムをキレート化し、かつ２７０～３００ｍＯｓｍ／Ｌを維持し得る任意の溶液）中における、７０ｍＭのスクロース、２２０ｍＭのマンニトール、５ｍＭのＫＨ２Ｐ０４、５ｍＭのＭｇＣｌ２、１ｍＭのＥＧＴＡ、０．１％の脂肪酸を含まないＢＳＡ、および２ｍＭのＨＥＰＥＳ。
シトクロムｃ：ＭＡＳ中１０ｍｇ／ｍＬ。
アラメチシン：エタノール中２０ｍｇ／ｍＬ。
ピルベート：ＭＡＳ中０．５Ｍ。
マレエート：ＭＡＳ中０．５Ｍ。
スクシネート：ＭＡＳ中０．５Ｍ。
ロテノン：ＤＭＳＯ中４０ｍＭ。
アンチマイシン：ＤＭＳＯ中２０ｍＭ。
Ｎ－アセチルシステイン：ＭＡＳ中１Ｍ。
アジド：ＭＡＳ中０．５Ｍ。
アッセイ当日に調製する溶液
アッセイ緩衝剤：ＭＡＳ中の、１～２００μｇ／ｍＬのアラメチシンおよび１～５００μｇ／ｍＬのシトクロムｃ。
ＮＡＤＨ＋ピルベート＋マレエート＋ＦＣＣＰ（１０倍濃度）：ＭＡＳ中の、１～１００ｍＭのＮＡＤＨ（粉末から新たに調製）、５～５００ｍＭのピルベート、５～５００ｍＭのマレエート、１０～１，０００μＭのＦＣＣＰ。
スクシネート＋ロテノン（１０倍濃度）：ＭＡＳ中の、５～５００ｍＭのスクシネートおよび１０～５０μＭのロテノン。
アンチマイシンＡ＋ロテノン（１０倍濃度）：ＭＡＳ中の、５０～１，０００μＭのアンチマイシンＡおよび５０～１，０００μＭのロテノン。
ＴＭＰＤ＋アスコルベート（１０倍濃度）：ＭＡＳ中の、５～５０ｍＭのＴＭＰＤ（粉末から新たに調製）および１０～５０ｍＭのアスコルベート（粉末から新たに調製）。
本発明の実施形態で使用され得る代替の溶液および機器
試料凍結：液体窒素、－８０℃の冷凍庫、－２０℃の冷凍庫、または任意の他の凍結装置を使用して、処理の前または後に、試料を凍結することができる。
ＭＡＳ緩衝剤：代替品には、電子伝達酵素活性を維持する任意の溶液が含まれる。これは、純水、浸透圧を増加させ、ｐＨを緩衝し、かつ／またはカルシウムをキレート化する試薬で補充された水であり得る。いくつかの一般に使用される緩衝剤には、以下が含まれる。
１．水中の、２５０Ｍのスクロース、５～１０ｍＭのＨＥＰＥＳ、１～２ｍＭのＥＤＴＡ、０．１～２．０％のＢＳＡ。
２．水中の、２００ｍＭのマンニトール、７０ｍＭのスクロース、５～１０ｍＭのＨＥＰＥＳ、１～２ｍＭのＥＤＴＡ、０．１～２．０％のＢＳＡ。
３．水中の、１１５ｍＭのＫＣｌ、１０ｍＭのＫＨ２Ｐ０４、２ｍＭのＭｇＣｌ、５ｍＭのＨＥＰＥＳ、１ｍＭのＥＧＴＡ、０．１～２．０％のＢＳＡ。
４．水中の、２５０ｍＭのスクロース、５０ｍＭのトリス－ＨＣｌ（ｐＨ８．０）、０．２ｍＭのＥＤＴＡ、０．１～２．０％のＢＳＡ。
５．１０ｍＭのトリス－ＨＣｌ（ｐＨ７．４）、２５ｍＭのスクロース、７５ｍＭのソルビトール、１００ｍＭのＫＣｌ、１０ｍＭのＫ２ＨＰＯ４、０．０５ｍＭのＥＤＴＡ、５ｍＭのＭｇＣｌ２、１ｍｇ／ｍｌのＢＳＡ。
ＮＡＤＨ：代替品には、電子を複合体Ｉに供与し、かつ／またはキノンを還元する任意の基質が含まれる。
ＦＣＣＰ：代替品には、ＣＣＣＰ、ＤＮＰ、ＢＡＭ－１５、および脂肪酸種などの任意のイオノフォアが含まれる。
アラメチシン：代替品には、ジギトニン、サポニン、またはパーフリンゴリジンなどの任意の膜透過性試薬が含まれる。
スクシネート：代替品には、電子を複合体ＩＩに供与し、かつ／またはキノンを還元する任意の基質が含まれる。
ＴＭＰＤおよびアスコルベート：代替品には、電子を複合体ＩＶに供与し、かつ／またはシトクロムｃを還元する任意の基質が含まれる。
ロテノン：代替品には、複合体Ｉを阻害する任意の化合物、例えば、ビグアニド、スティグマテリン、ピエリシジン、ロリニアスタチン、ムシジン、カプサイシン、ＣｏＱ２（Ｆａｔｏ ｅｔ ａｌ．，２００９）、ブラタシン（Ｍｉｙｏｓｈｉ ｅｔ ａｌ．，１９９８）、ＡＤＰリボース（Ｚｈａｒｏｖａ ａｎｄ Ｖｉｎｏｇｒａｄｏｖ，１９９７）、アセトゲニン（Ｎａｋａｍａｒｕ－Ｏｇｉｓ ｅｔ ａｌ．，２０１０）、農薬、殺虫剤が含まれる。
アンチマイシンＡ：代替品には、ミキソチアゾールなどの複合体ＩＩＩを阻害する任意の化合物が含まれる。
アジド：代替品には、シアン化物などの複合体ＩＶを阻害する任意の化合物が含まれる。
Ｎ－アセチルシステイン：代替品には、任意のＲＯＳ捕捉剤が含まれる。
いくつかの注入は、同時に実行することができる。例えば、ＮＡＤＨおよびスクシネートを一緒に注入して、統合された複合体Ｉ＋複合体ＩＩの活性を評価することができる。次に、ＴＭＰＤ／アスコルビン酸を、ロテノン／アンチマイシンと同時に注入して、複合体ＩＶの活性を評価することができる。また、注入せずに調製物を基質で事前にインキュベートすることが可能である。
酸素測定機器：
１．ポーラグラフ酸素電極（クラーク電極）機器
ａ．Ａｇｉｌｅｎｔ Ｓｅａｈｏｒｓｅ ＸＦｅ９６、ＸＦｅ２４、ＸＦｐアナライザー（Ｒｏｇｅｒｓ ｅｔ ａｌ．，２０１１）
ｂ．Ｏｒｏｂｏｒｏｓ機器０２ｋ－ＦｌｕｏＲｅｓｐｉｒｏｍｅｔｅｒ
ｃ．Ｈａｎｓａｔｅｃｈ機器Ｏｘｙｇｒａｐｈ
２．プローブの内因性タンパク質の酸素感受性蛍光、発光、比色、吸光度
ａ．Ａｇｉｌｅｎｔ Ｌｕｘｃｅｌ Ｂｉｏｓｃｉｅｎｃｅｓ ＭｉｔｏＸｐｒｅｓｓ Ｘｔｒａ
ｂ．ＮＡＤＨ ３４０ｎｍ吸光度、ＮＡＤＨ ４５０ｎｍ蛍光、およびシトクロムｂ ５６６ｎｍ吸光度（Ｑｕｉｎｌａｎ ｅｔ ａｌ．，２０１３，２０１４）
３．分光光度法によるミトコンドリア複合体の測定（Ｂｉｒｃｈ－Ｍａｃｈｉｎ ａｎｄ Ｔｕｒｎｂｕｌｌ，２００１）ならびにゲル内活性アッセイ（Ｊｈａ ｅｔ ａｌ．，２０１６）
４．プロトンポンピングセンサー
実施例１（２０１７１２０１）：マウスの褐色脂肪組織から単離された、凍結されたミトコンドリアにおける呼吸計測。
１．以前詳述されているように（Ｍａｈｄａｖｉａｎｉ ｅｔ ａｌ．，２０１７）、ミトコンドリアをＣ５７／Ｂｌ６Ｊマウスの褐色脂肪組織から新たに単離した。
２．１０回のテクニカルレプリケートにおいて２０μＬのＭＡＳ中のＸＦ９６細胞マイクロプレートのウェル当たり３μｇのタンパク質を装填した。
３．プレートキャリア回転バケットを使用して、プレートを２，０００ｘｇで５分間、４℃で遠心分離した。
４．遠心分離後、ウェル当たり１３０ｕＬのＭＡＳを添加した。
５．プレートを非ＣＯ２インキュベーターにおいて３７°Ｃで５分間インキュベートし、次いで、ＸＦ９６アナライザーに挿入した。
６．Ｓｅａｈｏｒｓｅアッセイプロトコルを、２分間の待機、０．３～２分間の混合、および４分間の測定の間隔ならびにすべての注入後１～２回の繰り返しで実行した。
７．ポートＡの注入は、１０ｍＭのＮＡＤＨまたは５０ｍＭのピルベート＋５０ｍＭのマレエートをＭＡＳ中に含有していた。ポートＢの注入は、５０μＭのアンチマイシンおよび５０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。Ｓｅａｈｏｒｓｅアッセイプロトコルを、２分間の待機、０．３～２分間の混合、および４分間の測定の間隔ならびにすべての注入後１～２回の繰り返しで実行した。
８結果を図１に提示する。
実施例２（２０１７１２０７）：以前に凍結されたマウスの心臓から単離された、凍結されたミトコンドリアにおける呼吸計測。
１．以前詳述されているように（Ｌｉｅｓａ ｅｔ ａｌ．，２０１１）、ミトコンドリアをＣ５７／Ｂｌ６Ｊマウスの以前に凍結された心臓から単離した。
２．最終ミトコンドリアペレットを、氷冷単離緩衝剤中に再懸濁した。ミトコンドリアタンパク質を、ＢＣＡアッセイ（Ｐｉｅｒｃｅ）で測定した。
３．５回のテクニカルレプリケートにおいて２０μＬのＭＡＳ中のＸＦ９６細胞マイクロプレートのウェル当たり２μｇのタンパク質を装填した。
４．プレートキャリア回転バケットを使用して、プレートを２，０００ｘｇで５分間、４℃で遠心分離した。
５．遠心分離後、ウェル当たり１３０ｕＬのＭＡＳを添加した。
６．プレートを非ＣＯ２インキュベーターにおいて３７°Ｃで５分間インキュベートし、次いで、ＸＦ９６アナライザーに挿入した。ポートＡの注入は、１０ｍＭのＮＡＤＨまたは５０ｍＭのスクシネート＋２０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＢの注入は、５０μＭのアンチマイシンおよび５０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＣの注入は、５ｍＭのＴＭＰＤおよび１０ｍＭのアスコルベートをＭＡＳ中に含有していた。ポートＤの注入は、０．５ＭのアジドをＭＡＳ中に含有していた。
７．Ｓｅａｈｏｒｓｅアッセイプロトコルを、２分間の待機、０．３～２分間の混合、および４分間の測定の間隔ならびにすべての注入後１～２回の繰り返しで実行した。
８結果を図２に提示する。
実施例３（２０１８０１１２）：シトクロムｃは、凍結されたマウスの肝臓ホモジネートにおける呼吸計測を増強する。
１．ガラス／テフロンダウンスホモジナイザーを使用して、ＭＡＳ中で以前に凍結されたマウスの肝臓組織からホモジネートを調製した。調製物を１，０００ｘｇで５分間、４℃で遠心分離し、上清を新しいチューブに移した。
２．５回のテクニカルレプリケートにおいて２０μＬのＭＡＳ中のＸＦ９６細胞マイクロプレートのウェル当たり１５μｇのタンパク質を装填した。
３．プレートキャリア回転バケットを使用して、プレートを２，０００ｘｇで５分間、４℃で遠心分離した。
４．遠心分離後、ウェル当たり１３０ｕＬのＭＡＳまたは１００μｇ／ｍＬのシトクロムｃで補充されたＭＡＳを添加した。
５．プレートを非ＣＯ２インキュベーターにおいて３７°Ｃで５分間インキュベートし、次いで、ＸＦ９６アナライザーに挿入した。ポートＡの注入は、ＭＡＳ中に１０ｍＭのＮＡＤＨを含有していた。ポートＢの注入は、５０μＭのアンチマイシンおよび５０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＣの注入は、５ｍＭのＴＭＰＤおよび１０ｍＭのアスコルベートをＭＡＳ中に含有していた。ポートＤの注入は、０．５ＭのアジドをＭＡＳ中に含有していた。
６．Ｓｅａｈｏｒｓｅアッセイプロトコルを、２分間の待機、０．３～２分間の混合、および４分間の測定の間隔ならびにすべての注入後１～２回の繰り返しで実行した。
７．結果を図３に提示する。
この手法は、凍結されたマウスの心臓（４ｕｇ）、ＷＡＴ（１５ｕｇ）、およびＢＡＴ（４ｕｇ）からのホモジネートについて検証された。
実施例４（２０１８０３１８）：褐色細胞腫患者の凍結された組織から調製された組織ホモジネートにおけるヒトの脂肪組織褐変の決定。
１．脂肪組織を、健康な対照と、褐色細胞腫、脂肪組織の生体エネルギー能力を増加させるホルモン障害のある患者とから収集した。
２．ガラス／ガラスダウンスホモジナイザーを使用して、５００ｍｇの白色脂肪組織を２．５ｍＬのＭＡＳ中で均質化した。調製物を１，０００ｘｇで５分間、４℃で遠心分離し、上清を新しいチューブに移した。
３．５回のテクニカルレプリケートにおいて２０μＬのＭＡＳ中のＸＦ９６細胞マイクロプレートのウェル当たり１５μｇのタンパク質を装填した。
４．プレートキャリア回転バケットを使用して、プレートを２，０００ｘｇで５分間、４℃で遠心分離した。
５．遠心分離後、ウェル当たり、１００μｇ／ｍＬのシトクロムｃで補充された１３０ｕＬのＭＡＳを添加した。
６．プレートを非ＣＯ２インキュベーターにおいて３７°Ｃで５分間インキュベートし、次いで、ＸＦ９６アナライザーに挿入した。ポートＡの注入は、１０ｍＭのＮＡＤＨまたは５０ｍＭのスクシネート＋２０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＢの注入は、５０μＭのアンチマイシンおよび５０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＣの注入は、５ｍＭのＴＭＰＤおよび１０ｍＭのアスコルベートをＭＡＳ中に含有していた。ポートＤの注入は、０．５ＭのアジドをＭＡＳ中に含有していた。
７．Ｓｅａｈｏｒｓｅアッセイプロトコルを、２分間の待機、０．３～２分間の混合、および４分間の測定の間隔ならびにすべての注入後１～２回の繰り返しで実行した。
８結果を図４に提示する。
実施例５（２０１８０２２３）：スクシネート駆動呼吸が複合体ＩＩに特異的であることの検証。
１．特定の複合体ＩＩ阻害剤である３－ニトロプロピオン酸（３－ＮＰＡ）を使用して、アッセイの特異性を確認した。
２．５回のテクニカルレプリケートにおいて２０μＬのＭＡＳ中のＸＦ９６細胞マイクロプレートのウェル当たり４μｇの凍結された単離肝臓ミトコンドリアタンパク質を装填した。
３．プレートキャリア回転バケットを使用して、プレートを２，０００ｘｇで５分間、４℃で遠心分離した。
４．遠心分離後、ウェル当たり１３０μＬのＭＡＳまたは示された濃度の３－ＮＰＡで補充されたＭＡＳを添加した。
５．プレートを非ＣＯ２インキュベーターにおいて３７°Ｃで５分間インキュベートし、次いで、ＸＦ９６アナライザーに挿入した。ポートＡの注入は、５０ｍＭのスクシネート＋２０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＢの注入は、５０μＭのアンチマイシンおよび５０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＣの注入は、５ｍＭのＴＭＰＤおよび１０ｍＭのアスコルベートをＭＡＳ中に含有していた。ポートＤの注入は、０．５ＭのアジドをＭＡＳ中に含有していた。
６．Ｓｅａｈｏｒｓｅアッセイプロトコルを、２分間の待機、０．３～２分間の混合、および４分間の測定の間隔ならびにすべての注入後１～２回の繰り返しで実行した。
７．結果を図５に提示する。
実施例６（２０１８０２２３）：ＴＭＰＤ駆動呼吸が複合体ＩＶに特異的であることの検証。
１．特定の複合体ＩＶ阻害剤であるシアン化カリウム（ＫＣＮ）を使用して、アッセイの特異性を確認した。
２．５回のテクニカルレプリケートにおいて２０μＬのＭＡＳ中のＸＦ９６細胞マイクロプレートのウェル当たり４μｇの凍結された単離肝臓ミトコンドリアタンパク質を装填した。
３．プレートキャリア回転バケットを使用して、プレートを２，０００ｘｇで５分間、４℃で遠心分離した。
４．遠心分離後、ウェル当たり１３０μＬのＭＡＳまたは示された濃度のＫＣＮで補充されたＭＡＳを添加した。
５．プレートを非ＣＯ２インキュベーターにおいて３７°Ｃで５分間インキュベートし、次いで、ＸＦ９６アナライザーに挿入した。ポートＡの注入は、５０ｍＭのスクシネート＋２０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＢの注入は、５０μＭのアンチマイシンおよび５０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＣの注入は、５ｍＭのＴＭＰＤおよび１０ｍＭのアスコルベートをＭＡＳ中に含有していた。ポートＤの注入は、０．５ＭのアジドをＭＡＳ中に含有していた。
６．Ｓｅａｈｏｒｓｅアッセイプロトコルを、２分間の待機、０．３～２分間の混合、および４分間の測定の間隔ならびにすべての注入後１～２回の繰り返しで実行した。
７．結果を図６に提示する。
実施例７（２０１８０２２８）：凍結されたミトコンドリアを使用したミトコンドリア薬物毒性の決定。
１．メトホルミンおよびフェンホルミンを、マウスの心臓から単離された、凍結された肝臓ミトコンドリアを使用してアッセイした。フェンホルミンは、乳酸アシドーシスを引き起こす複合体Ｉの毒性のために市場から撤退したビグアニドである。
２．５回のテクニカルレプリケートにおいて２０μＬのＭＡＳ中のＸＦ９６細胞マイクロプレートのウェル当たり４μｇのタンパク質を装填した。
３．プレートキャリア回転バケットを使用して、プレートを２，０００ｘｇで５分間、４℃で遠心分離した。
４．遠心分離後、ウェル当たり１３０μＬのＭＡＳまたは示された濃度の阻害剤で補充されたＭＡＳを添加した。
５．プレートを非ＣＯ２インキュベーターにおいて３７°Ｃで５分間インキュベートし、次いで、ＸＦ９６アナライザーに挿入した。ポートＡの注入は、１０ｍＭのＮＡＤＨを含有していた。ポートＢの注入は、５０μＭのアンチマイシンおよび５０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＣの注入は、５ｍＭのＴＭＰＤおよび１０ｍＭのアスコルベートをＭＡＳ中に含有していた。ポートＤの注入は、０．５ＭのアジドをＭＡＳ中に含有していた。
６．Ｓｅａｈｏｒｓｅアッセイプロトコルを、２分間の待機、０．３～２分間の混合、および４分間の測定の間隔ならびにすべての注入後１～２回の繰り返しで実行した。
７．結果を図７に提示する。
実施例８（２０１８０２１４）：アラメチシンは、凍結された培養ヒト骨髄神経芽細胞腫細胞株における呼吸を増強する。
１．ＳＨ－ＳＹ５Ｙ細胞を、ＡＴＣＣの指示に従って培養した。
２．細胞が８０％の集密度に達したら、細胞をトリプシン処理し、カウントし、スピンダウンし、ＰＢＳ中で洗浄し、凍結した。
３．細胞を氷上で融解し、ＭＡＳ中に再懸濁した。
４．５回のテクニカルレプリケートにおいて２０μＬのＭＡＳ中のＸＦ９６細胞マイクロプレートのウェル当たり８０，０００個の細胞を装填した。
５．プレートキャリア回転バケットを使用して、プレートを２，０００ｘｇで５分間、４℃で遠心分離した。
６．遠心分離後、ウェル当たり１３０ｕＬのＭＡＳまたはＭＡＳ単独または１０μｇ／ｍＬのアラメチシンおよび１００μｇ／ｍＬのシトクロムｃで補充されたＭＡＳを添加した。
７．プレートを非ＣＯ２インキュベーターにおいて３７°Ｃで５分間インキュベートし、次いで、ＸＦ９６アナライザーに挿入した。ポートＡの注入は、１０ｍＭのＮＡＤＨまたは５０ｍＭのスクシネート＋２０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＢの注入は、５０μＭのアンチマイシンおよび５０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＣの注入は、５ｍＭのＴＭＰＤおよび１０ｍＭのアスコルベートをＭＡＳ中に含有していた。ポートＤの注入は、０．５ＭのアジドをＭＡＳ中に含有していた。
８Ｓｅａｈｏｒｓｅアッセイプロトコルを、２分間の待機、０．３～２分間の混合、および４分間の測定の間隔ならびにすべての注入後１～２回の繰り返しで実行した
９．結果を図８に提示する。
実施例９（２０１８０３２９）：凍結されたヒトの頬粘膜細胞における呼吸計測。
１．内側の頬に綿棒を４５秒間押し付けて、ヒトの頬粘膜細胞を採取した。被験者当たり４本の綿棒を使用した。各綿棒を１ｍｌのＰＢＳを含有する個々のエッペンドルフチューブにクリップし、３，０００ｘｇで１０分間遠心分離した。各被験者からの細胞ペレットをＰＢＳ中に再懸濁し、１本の最終エッペンドルフチューブに一緒にプールしてカウントした。
２．細胞を氷上で融解し、ＭＡＳ中に再懸濁した
３．５回のテクニカルレプリケートにおいて２０μＬのＭＡＳ中のＸＦ９６細胞マイクロプレートのウェル当たり８０，０００個の細胞を装填した。
４．プレートキャリア回転バケットを使用して、プレートを２，０００ｘｇで５分間、４℃で遠心分離した。
５．遠心分離後、ウェル当たり、１０μｇ／ｍＬのアラメチシンおよび１００μｇ／ｍＬのシトクロムｃで補充された１３０ｕＬのＭＡＳを添加した。
６．プレートを非ＣＯ２インキュベーターにおいて３７°Ｃで５分間インキュベートし、次いで、ＸＦ９６アナライザーに挿入した。ポートＡの注入は、１０ｍＭのＮＡＤＨまたは５０ｍＭのスクシネート＋２０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＢの注入は、５０μＭのアンチマイシンおよび５０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＣの注入は、５ｍＭのＴＭＰＤおよび１０ｍＭのアスコルベートをＭＡＳ中に含有していた。ポートＤの注入は、０．５ＭのアジドをＭＡＳ中に含有していた。
７．結果を図９に提示する。
実施例１０（２０１８０３１４）：マウスの骨髄からの凍結された未分化免疫細胞対分化免疫細胞を使用した燃料選好の検証。
１．マウスの骨髄前駆体をマウスの大腿骨から洗い流し、細胞を１，０００ｘｇで５分間遠心分離し、赤血球を溶解した。
２．前駆体を１０ｃｍの皿にプレーティングし、マクロファージコロニー刺激因子ＭＣＳＦの存在下で７日間増殖させて、分化したマクロファージを得た。
３．前駆体および分化したマクロファージからの細胞ペレットを－８０℃で凍結した。
４．細胞を氷上で融解し、ＭＡＳ中に再懸濁した。
５．５回のテクニカルレプリケートにおいて２０μＬのＭＡＳ中のＸＦ９６細胞マイクロプレートのウェル当たり８０，０００個の細胞を装填した。
６．プレートキャリア回転バケットを使用して、プレートを２，０００ｘｇで５分間、４℃で遠心分離した。
７．遠心分離後、ウェル当たり、１０μｇ／ｍＬのアラメチシンおよび１００μｇ／ｍＬのシトクロムｃで補充された１３０ｕＬのＭＡＳを添加した。
８プレートを非ＣＯ２インキュベーターにおいて３７°Ｃで５分間インキュベートし、次いで、ＸＦ９６アナライザーに挿入した。ポートＡの注入は、１０ｍＭのＮＡＤＨまたは５０ｍＭのスクシネート＋２０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＢの注入は、５０μＭのアンチマイシンおよび５０μＭのロテノンをＭＡＳ中に含有していた。ポートＣの注入は、５ｍＭのＴＭＰＤおよび１０ｍＭのアスコルベートをＭＡＳ中に含有していた。ポートＤの注入は、０．５ＭのアジドをＭＡＳ中に含有していた。
９．Ｓｅａｈｏｒｓｅアッセイプロトコルを、２分間の待機、０．３～２分間の混合、および４分間の測定の間隔ならびにすべての注入後１～２回の繰り返しで実行した
１０．結果を図１０に提示する。
参照文献
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Ｚｈａｒｏｖａ，Ｔ．Ｖ．，ａｎｄ Ｖｉｎｏｇｒａｄｏｖ，Ａ．Ｄ．（１９９７）．Ａ ｃｏｍｐｅｔｉｔｉｖｅ ｉｎｈｉｂｉｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｍｉｔｏｃｈｏｎｄｒｉａｌ ＮＡＤＨ－ｕｂｉｑｕｉｎｏｎｅ ｏｘｉｄｏｒｅｄｕｃｔａｓｅ（ｃｏｍｐｌｅｘ Ｉ）ｂｙ ＡＤＰ－ｒｉｂｏｓｅ．Ｂｉｏｃｈｉｍ．Ｂｉｏｐｈｙｓ．Ａｃｔａ １３２０，２５６－２６４．
本明細書に記載のすべての刊行物（例えば、上記のもの、Ｗａｎｇ ｅｔ ａｌ．，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｏｌｅｃｕｌａｒ Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ ２０１５，Ｖｏｌ．２０（３）４２２－４２９および米国特許公開第２０１６０２８１０４９号および第２０１７０３３４８６９号）は、それに関して刊行物が引用される方法および／または材料を開示および説明するために参照により本明細書に組み込まれる。本明細書で引用されている刊行物は、本出願の出願日より前の開示について引用されている。本明細書におけるいかなるものも、本発明者が発明のより早い優先日またはより前の日付のために刊行物に先行する権利がないことを認めるものと解釈されるべきではない。さらに、実際の発行日は表示されている日付と異なる場合があり、独立した検証が必要である。
結論：
これで、本発明の例示的な実施形態の説明は終了する。本発明の１つ以上の実施形態の前述の説明は、例示および説明の目的で提示されている。包括的であること、または本発明を開示された正確な形態に限定することを意図するものではない。上記の教示に照らして、多くの修正および変形が可能である。

Claims (26)

  1. 以前に凍結された生体試料における細胞エネルギー代謝のアッセイを実行するための方法であって、前記生体試料を、
    複合体Ｉの基質を含む第１の溶液、
    複合体Ｉの阻害剤と組み合わせた複合体ＩＩの基質を含む第２の溶液、
    複合体ＩＩＩの阻害剤を含む第３の溶液、
    シトクロムｃ還元系を含む第４の溶液、および
    複合体ＩＶの阻害剤を含む第５の溶液、と組み合わせるステップを含む、方法。
  2. 前記複合体Ｉの基質が、ニコチンアミドアデニンジヌクレオチド（ＮＡＤＨ）ならびに／または電子を複合体Ｉに供与し、かつ／もしくはキノンを還元する別の基質を含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記複合体ＩＩの基質が、スクシネート、ならびに／または電子を複合体ＩＩに供与し、かつ／もしくはキノンを還元する別の基質を含み、かつ／あるいは
    前記複合体Ｉの阻害剤が、ロテノンおよび／または複合体Ｉを阻害する別の化合物を含む、請求項１に記載の方法。
  4. 前記複合体ＩＩＩの阻害剤が、アンチマイシンＡ、ミキソチアゾール、または複合体ＩＩＩを阻害する別の化合物を含む、請求項１に記載の方法。
  5. 前記シトクロムｃ還元系が、Ｎ，Ｎ，Ｎ’，Ｎ’－テトラメチル－ｐ－フェニレンジアミン（ＴＭＰＤ）／アスコルベートならびに／または電子を複合体ＩＶに供与し、かつ／もしくはシトクロムｃを還元する別の化合物を含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記複合体ＩＶの阻害剤が、アジド、シアン化物、または複合体ＩＶを阻害する別の化合物を含む、請求項１に記載の方法。
  7. 前記試料の酸素消費速度を観察することによって細胞エネルギー代謝をアッセイすることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
  8. 前記溶液のうちの１つ以上を、
    シトクロムｃ、
    アラメチシン、
    カルボニルシアン化物－ｐ－トリフルオロメトキシフェニルヒドラゾン、
    ピルベート、
    マレエート、および／または
    Ｎ－アセチルシステイン、のうちの少なくとも１つで補充することによって、細胞エネルギー代謝を促進することをさらに含む、請求項７に記載の方法。
  9. 前記生体試料が、複数の凍結融解サイクルに供されている、請求項１に記載の方法。
  10. 前記細胞エネルギー代謝のアッセイが、細胞外フラックスアナライザーデバイスで実行される、請求項７に記載の方法。
  11. 以前に凍結された生体試料において細胞エネルギー代謝のアッセイを実行するためのシステムであって、
    複合体Ｉの基質を含む第１の容器、
    複合体Ｉの阻害剤と組み合わせた複合体ＩＩの基質を含む第２の容器、
    複合体ＩＩＩの阻害剤を含む第３の容器、
    シトクロムｃ還元系を含む第４の容器、および
    複合体ＩＶの阻害剤を含む第５の容器、を含む、システム。
  12. シトクロムｃ、
    アラメチシン、
    カルボニルシアン化物－ｐ－トリフルオロメトキシフェニルヒドラゾン、
    ピルベート、
    マレエート、および／または
    Ｎ－アセチルシステイン、のうちの少なくとも１つを含む容器をさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
  13. ｐＨを緩衝し、カルシウムをキレート化し、かつ２７０～３００ｍＯｓｍ／Ｌを維持する配合物を有する溶液をさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
  14. 前記容器が、キット内に配置されている、請求項１１に記載のシステム。
  15. センサーカートリッジをさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
  16. 前記試料が、筋肉、肝臓、心臓、頬粘膜細胞、脂肪組織、ミトコンドリア、または骨髄である、請求項１に記載の方法。
  17. 組み合わせる前に、前記試料が、均質化に供される、請求項１に記載の方法。
  18. 前記試料が、酵素消化にも供される、請求項１７に記載の方法。
  19. 前記酵素消化が、コラゲナーゼを含む、請求項１８に記載の方法。
  20. 前記酵素消化が、コラゲナーゼＩＩ型、コラゲナーゼＩＶ型、トリプシンコラゲナーゼＩＩ型、またはナガーゼを含む、請求項１８に記載の方法。
  21. 前記試料が、筋肉である、請求項１９に記載の方法。
  22. コラゲナーゼＩＩ型が使用される、請求項２１に記載の方法。
  23. コラゲナーゼＩＶ型が使用される、請求項２１に記載の方法。
  24. 前記試料を消化するための酵素を含む容器をさらに含む、請求項１１に記載のシステム。
  25. 前記酵素が、コラゲナーゼである、請求項２４に記載のシステム。
  26. 前記酵素が、コラゲナーゼＩＩ型、コラゲナーゼＩＶ型、トリプシンコラゲナーゼＩＩ型、またはナガーゼから選択される、請求項２４記載のシステム。
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