Bu iletişim kuralı, Alfa-synuclein oluşumu çoğaltır hücre tabanlı bir sistem içinde vivoagrega sağlamak için hedeftir. Hücre içi Alfa-synuclein kapanımlar birincil nöronlarda tarafından içselleştirilmesi numaralı seribaşı ve eksojen yayılması hastalıklı Alfa-synuclein transgenik fareler izole yerli microsomes ilişkili Alfa-synuclein toplamları yönetilen.
Yıl için hücre kültürlerinde çözünmez Alfa-synuclein (αS) kapanımlar oluşumunu çoğaltmak yetersizlik αS toplama Parkinson hastalığı (PD) çalışma odasında büyük bir sınırlama oldu. Son zamanlarda, hastalıklı αS transgenik fareler veya PD hastaların beyin özler eksojen aşılama yoluyla yeni hayvan modellerin gelişme αS toplama daha yeterli hücre modelleri oluşturma imkanı için yeni umut verdi. Ne yazık ki, hücre kültürlerinde gelince, yönetim ham beyin özler fareler gibi başarılı olarak kanıtlamıştır değil ve eksojen toplamları seçimi hala önceden oluşturulmuş vitro αS liflerinde kaynağıdır.
Yerli αS microsomes ilgili toplamları, transgenik fareler hastalıklı bölgelerden izole bir çok zehirli αS tür eksojen İdaresi ile birincil sinir hücreleri hücre içi αS kapanımlar oluşumu ikna etmek için bir yöntem geliştirdik. Microsomes veziküller ile ilişkili αS toplamları bu kısmını etkin bir şekilde içselleştirilmiş ve hücre içi kapanımlar fosforile ve isim αS için pozitif oluşumu indükler. Vitroiçin karşılaştırıldığında-rekombinant αS, bizim Yöntem yapılan ön şekillendirilmesi liflerinde daha hızlı ve patojenik tohum otantik αS toplamları ile yapılır garanti çıkarılan hastalıklı hayvan polisi, daha fazla taklit eden modellerden yakından türü kapanımlar içinde vivoelde. Sonuç olarak, durumu dokuların αS kapanımlar zengin zorunludur.
Biz bu yöntemi αS toplama ve ilgili hücresel patofizyolojisi vivo içinde mikroskobik yönlerini incelemek için çok yönlü bir hücre tabanlı modeli sağlayacak ve daha doğru ve sofistike hücre oluşturmak için bir başlangıç noktası olacaktır inanıyorum PD paradigması.
Alfa-synuclein (αS) proteinaceous kapanımlar birikimi Parkinson hastalığı (PD) ve Alfa-synulceinopathies1, önemli ve önemli bir özelliğidir. Hayvan modelleri protein liflerinde2oluşumu için gerekli toplama adımları ikna etmek için yeterli bir hücresel ve biyokimyasal ortamı sağlamak mümkün olmakla birlikte, ne yazık ki, oluşumu karmaşık Lewy Body (LB) çoğaltma-tarihlerde toplamları Hücre kültürleri içinde zor ve zorlu.
Burada αS kapanımlar, hayvan modelleri ve kültürlü hücreleri, beyin izole fare birincil sinir hücreleri kullanarak PD hasta elde edilen protein toplamları benzer oluşumu ikna etmek için bir yöntem açıklanmaktadır. Bizim protokol αS microsomes ilgili toplamları αS semptomatik transgenik (Tg) fareler fare hipokampal veya kortikal birincil nöronlar için izole eksojen yönetiminin temel alır. Bu yöntem, kültür ortamına eklenen bir kez içselleştirilmiş haline ve olgun αS pozitif toplamları3,4oluşumu teşvik edebiliyoruz αS toksik türleri yayılan ve yayılma yeteneği yararlanır, 5,6,7,8.
Aslında, αS liflerinde hücre kültürlerinde oluşumu elde etmek için standart yöntemleri düzenli transfection protokolleri veya aracılı viral enfeksiyon9ile ilgili αS cDNA overexpression dayalı idi. LB benzeri αS edinme ilk durumda toplamları düşük verimlilik gösterdi ve hücre türüne bağlı tesadüfi, iken ikinci protokolü çözünmez liflerinde, yüksek molekül ağırlıklı (HMW) türler de dahil olmak üzere 24-48 h–dan hastalık oluşumuna yol açtı 10. Bu yöntemler toplamları oluşumu muhtemelen bir aşırı nedeniyle oldu ve toplama dikte αS uyum patolojik bir dönüşüm yerine çözünmez hale αS protein tutardaki dengesiz. Bunun yerine, biz burada bulunuyorlar teknik αS ifade düzey değiştirmez ama yaygın protein toplama eksojen liflerinde içselleştirilmesi nedeniyle neden olmaktadır. Ayrıca, αS toplamları eksojen liflerinde yönetim aracılığıyla oluşumu günler ya da haftalar bize erken ve orta düzey aşamaları αS kapanımlar oluşumu hızlandırılmış bir moda çalışmaya izin ayrıntılı olmak gerektiren uzun bir süreçtir ve hücresel biyokimyasal değişiklikler ile ilişkilendirmek için. Böylece, bizim αS toplama αS fibril oluşumu olarak hücresel patofizyolojisi ile ilgili olarak çalışmak yararlı olan hücresel modeller oluşturmak için değerli bir uygulama yöntemidir.
Yönetim ham beynin hastalıklı αS Transgenic (Tg) fareler11,ayıklar Ayrıca12 -insan PD beyin6,13 αS ifade Tg veya vahşi-tipi (WT) hayvanlar, uygulama ikna etmek mümkün olsa da Hücre kültürleri için aynı yordamı muhtemelen kullanılan örnekler toplamları düşük miktarda ve yerel αS zehirli türün14yalıtmak için standart bir prosedür olmaması nedeniyle başarılı olmak için kanıtlamıştır değil. Bu nedenle, önceden oluşturulmuş vitro liflerinde (PFFs) αS kadar αS kapanımlar hücrelerdeki indüksiyon için Şimdi seçim toplamları kaynağı olmuştur ve hayvan3,4,6,7 modelleri ,15,16. Bizim iletişim kuralıyla ancak, microsomes ilgili αS toplanan türler αS Tg fareler izole verimli bir şekilde hücre içi LB benzeri αS kapanımlar birincil nöronlar içinde birikimi tetikleyebilir gösteriyoruz.
Bizim laboratuarımızda microsomes ilişkili αS toplanan türler insan A53T αS gen fare prion protein (PrP) Organizatörü [Prp insan A53T αS Tg fareler, hat G2-317] kontrol altında ifade hastalıklı Tg farelerin omurilik (SpC) dokusundan izole edilmiştir. Sağlam motor fonksiyon bozukluğu ve kapanımlar oluşumu merkezi sinir sistemi içerir bir yaş bağımlı nörodejeneratif fenotip yapılmış bu fareler Haritayı fosforile, ubiquitinated ve sonra 9 ay-in yaş başlangıç çözünmez αS. Motor fonksiyon bozukluğu göründüğünde, fenotip içine 2-3 hafta içinde ölüme götüren arka bacaklarda başlayan felç hızla gelişmektedir. αs toplamları birikimi hastalığı tezahürü paraleldir. Motor disfonksiyon başlangıcında feda fareler αS toplama güçlü bir ölçüde SpC, beyin ve beyincik göster. Fare feda etmeye felç ayarlar beklemek gerek yoktur. Presymptomatic fareler motor fonksiyon bozukluğu görüntülemeyen 9 ay-yaşlı hayvanlar alınır.
αs Tg hayvan modellerden izole saf αS microsomes ilgili toplamları, aracılığıyla WT fareler αS kapanımlar beyin kaynaklı birincil nöronal kültürlerde oluşumu almak için bir yöntem açıkladığımız.
Bu protokol önemli adımlar şunlardır: oranı µg microsomes ilişkili αS toplamları/nöronların ve αS toplamları kaynağıdır. Sonuçları oturumda gösterildiği gibi bu suboptimal koşullarda çalışma erken hücre ölümü veya çok az hücre içi toplama yol açabilir beri µg microsomes ilişkili αS toplamları/dizi neurons oranını optimize etmek önemlidir (bkz: Temsilcisi sonuçları bölümü). Bu nedenle, bu sayı 7 ( Şekil 1‘ de gösterilen) nöronal kültür yoğunluğu tedaviye başlamadan önce değerlendirmek çok önemlidir. Ayrıca, αS toplamları hastalıklı αS Tg fareler, yanisaf zorunda. birikir hayvan modellerden LB benzeri kapanımlar HMW liflerinde fosforile ve deterjan çözünmez αS tarafından karakterize.
Bu iletişim kuralı için olası değişiklikler doku, dondurulmuş veya taze, hangi microsomes ayrılmış olabilir ve başlangıç tutarı ilgili. Tg SpC fareler αS çözünmez toplamları yüksek içerik nedeniyle kullanılan süre alanının içeriği yüksek αS toplamları sahip olması koşuluyla protokol microsomes ilgili toplamları üzerinden herhangi bir doku yalıtmak uygundur. Donma microsomes ilgili toplamları veya toplamları özüarıtma adımlardan etkilemez beri Donmuş numuneler de kullanılabilir. Dokular için önerilen Başlangıç ağırlığı yaklaşık 100-150 mg olmakla birlikte, bu protokolü üzerinden microsomes elde etmek için uygun hammadde (ağırlık maksimum sınır yok) 50 mg olarak düşük. Tutarı 100 mg düşük olması durumunda, ancak, uygun homojenizasyon oranı 1:20 (w/v) en az 1 mL ultracentrifuge yağış Polikarbonat şişe yükleneceğini süpernatant S10 sağlamak için olacaktır. Aslında, 1 mL küçük birimlere yükleme tüp ve örnek kaybı çöküşü neden olabilir. Homojenizasyon cilt artan bir daha seyreltilmiş süpernatant için yol açacaktır ancak mikrozomal Pelet konsantrasyonu etkilenmemiş kalır.
Bu iletişim kuralı bir sınırlama verimsiz çapraz-tohum fare nöronal kültürlere karşı fare αS PFFs24αS PFFs insan kaynaklı olgu yönetiminde son zamanlarda bildirilmiştir αS kapanımlar oluşumunda ilgilendiriyor. Fare kültürler için verilen eksojen αS liflerinde miktarını artırarak bu sorun atlayabilir aldığından, ince agrega microsomes ilişkili diğer αS türevleri veya farklı elde liflerinde, yönetimi söz konusu olduğunda miktarını ayarlamak için önerilir Ne açıkladığımız daha fare nöronal kültürler için türler.
Eksojen αS toplamları kültür ortama eklenen farklı kaynaklardan olabilir. Vitro αS PFFs daha önce sağlanan şablon hücre içi αS toplamları hücre kültürleri, birincil nöronlar ve hayvan modelleri3,7,8,15/ olarak kullanılmaktadır. Nerede microsomes ilgili αS toplamları birkaç saat içinde izole bizim yöntemi, PFFs oluşumu uzun ve zahmetli, αS confomations25 toplar denetlemek için ek deneyleri tarafından takip purifications, birden çok adım gerektiren karşılaştırılır . Buna ek olarak, bakteriyel ifade insan veya fare αS elde PFFs, yani eksik olan ardından değişiklikler Ökaryotlar tipik sunabilirim farklı biçimler, seçici tohum ve patojenik özellikleri ile göre çekirdekleşme protokolleri (yani kurdela vs liflerinde)5,8 farklı sonuçlar ve sonuçlara yol izledi. Bunun yerine, in vivo saf αS agrega tek yönetim iletim yakından αS kapanımlar hayvan modelleri ve PD oluşumu süreci taklit eden, daha gerçekçi patojenik şablonları garanti eder.
Bu teknik yönelik bir uygulama, biz αS içinde zengin hastalıklı alana hangi microsomes izole olması koşuluyla bu iletişim kuralı başarıyla αS PD hastaların beyin ya da diğer αS Tg hayvan modelleri, patojenik tohumlarından izole etmek için kullanılabileceğini inanıyorum kapanımlar.
Bilgimizi, bu toksik tür yerli tohum oluşumu αS kapanımlar birincil nöronlar içinde elde etmek için şablon olarak kullanılacak vivo içinde PD modellerden αS arınma sağlar ilk yöntemdir.
İnandığımız bu yöntem son derece çok yönlü ve αS toplama ve hücre patofizyolojisi üzerindeki etkisi farklı yönlerini incelemek için olağanüstü bir hücre tabanlı modeli sağlayabilir. αs kapanımlar oluşumu temsil çünkü kültürlü hücrelerde çoğaltmak zor olan karmaşık bir süreç, biz bu modeli akut patojenik mekanizmaların, kronik ve daha ayrıntılı olarak tanımlamak zor, büyük anlayışlar sağlayacaktır umutlu hayvan modelleri gibi sistemlerdir.
The authors have nothing to disclose.
Bu eser sayesinde kariyer Reintegration grant (RLM Program genç araştırmacı için) İtalyan Bakanlığı Üniversite ve araştırma (MIUR) tarafından desteklenmiştir ve Scuola Normale Superiore üzerinden. Prof Michael Lee: Minnesota Üniversitesi, USA, Tg fareler, hangi toplamları izole Prp insan A53T αS verdiğiniz için teşekkür ederiz.
Sucrose | Sigma-Aldrich | 84097-1KG | |
Hepes | Sigma-Aldrich | H0887-100ML | 1M pH=7-7.6 |
EDTA | Sigma-Aldrich | 0390-100ml | pH=8 0.5M |
MgCl2 | Sigma-Aldrich | M8266-100G | |
NaCO3 | Sigma-Aldrich | S7795-500G | |
NAHCO3 | Sigma-Aldrich | S5761-500G | |
Methanol | Sigma-Aldrich | 322415-6X1L | |
KCl | Sigma-Aldrich | P9541-500G | |
cOmplete Mini | Roche | 11836170001 | protease inhibitor |
PhosStop | Roche | 4906837001 | phosphatase inhibitor |
BCA Protein Assay Kit | Euroclone | EMPO14500 | |
Criterion TGX 4-20% Stain Free, 18 wells | Biorad | 5678094 | |
Supported Nitrocellulose membrane | Biorad | 1620097 | 0.2 μm |
Blotting-Grade Blocker | Biorad | 1706404 | Non-fat dry milk |
SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate | Termo Fisher Scientific | 34077 | |
Nitric acid | Sigma-Aldrich | 1004411000 | 65% |
Glass Coverslips | Termo Fisher Scientific | 1014355118NR1 | 18 mm x |
Poly-D-Lysine | Sigma-Aldrich | P7280 | |
Hank's Balanced Salt Solution | Termo Fisher Scientific | 14170-500 mL | |
Penicillin/Streptomycin | Termo Fisher Scientific | 15140122 | 10,000 U/mL, 100 mL |
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium | Termo Fisher Scientific | D5796-500 mL | |
Trypsin-EDTA | Termo Fisher Scientific | 15400054 | 0.50% |
B27 Supplement | Termo Fisher Scientific | 17504044 | 50X |
Glutamax | Termo Fisher Scientific | 35050-038 | 100x |
DNAse | Sigma-Aldrich | D5025 | |
Fetal bovine serum | Euroclone | EC50182L | |
Glutamate | Sigma-Aldrich | 1446600-1G | |
Gentamicin | Termo Fisher Scientific | 15710 | 10 mg/ml |
Neurobasal Medium | Termo Fisher Scientific | 10888-022 | |
Cytosine arabinoside (AraC) | Sigma-Aldrich | C3350000 | |
VECTASHIELD antifade mounting medium | Vector Laboratories | H-1000 | |
DAPI | Termo Fisher Scientific | 62247 | |
90 Ti rotor | Beckman | N/A | Ultracentrifuge rotor |
Optima L-90K Ultracentrifuge | Beckman | N/A | |
Syn-1 antibody, clone 42 | BD Biosciences | 610786 | anti-mouse WB: 1:5000 |
Syn303 antibody | BioLegend | 824301 | anti-mouse IF: 1:1000 |
Tau antibody | Synaptic Systems | 314 002 | anti-rabbit IF: 1:10,000 |
pser129-αS antibody | A gift from Fujiwara et al, reference 19 | anti-rabbit WB: 1:5000 | |
pser129-αS antibody | Abcam | ab51253 | anti-rabbit IF: 1:1000 |
Mouse αS (D37A6) XP | Cell Signaling | 4179 | anti-rabbit IF 1:200 |
Alexa fluor 555-conjugated anti-rabbit antibody | Termo Fisher Scientific | A27039 | |
Alexa fluor 488-conjugated anti-mouse antibody | Termo Fisher Scientific | A-11029 | |
Microson XL-2000 | Misonix | Sonicator | |
Ultra Bottles (Oakridge Bottles), PCB, 16x76mm, Assembly, Noryl Cap, Beckman-type | Science Service EU | S4484 | Ultracentrifuge tubes |
AXIO Observer Inverted Light Microscope | Zeiss | N/A | |
TCS SP2 laser scanning confocal microscope | Leica | N/A | |
Inverted epi-fluorescence microscope | Nikon | N/A | |
Triton x-100 | Sigma-Aldrich | X100-500ML | Nonionic surfactant |