Hier beschrijven we een cel-gebaseerde test om te beoordelen kwantitatief tau opname door microglia met als doel van het creëren van een instrument voor onderzoek beter karakteriseren de mechanismen van de actie van de anti-tau antilichamen.
De ziekte van Alzheimer (AD) is een progressieve neurodegeneratieve aandoening waarin geaggregeerde tau en amyloïde eiwitten zich ophopen in de hersenen waardoor neuronale dysfunctie, die uiteindelijk tot cognitieve achteruitgang leidt. Hyperphosphorylated tau aggregaten in het neuron worden verondersteld te veroorzaken de meeste van de pathologie AD is gekoppeld. Deze aggregaten zijn verondersteld worden vrijgegeven in de extracellulaire compartiment en in beslag genomen door aangrenzende gezonde neuronen waar ze induceren verder tau aggregatie. Deze “prion-achtige” verspreiding kan worden onderbroken door antilichamen bindende en extracellulaire tau aggregaten zoals in preklinische Muismodellen van advertentie te “neutraliseren” staat. Een van de voorgestelde mechanismen waarop therapeutische antistoffen pathologie verminderen is antilichaam-gemedieerde opname en de ontmijning van pathologische geaggregeerde vormen van tau door microglia. Hier beschrijven we een kwantitatieve cel-gebaseerde test om te beoordelen tau opname door microglia. Deze test maakt gebruik van de muis microglial cellijn BV-2, zorgt voor een hoge specificiteit, lage variabiliteit en middellange doorvoer. Gegevens die zijn gegenereerd met deze test kan bijdragen tot een betere karakterisering van anti-tau antilichaam effector functies.
De ziekte van Alzheimer (AD) is een progressieve neurodegeneratieve aandoening gekenmerkt door de conformationele verandering en zelf-assemblage van β amyloïde peptide en tau-eiwit in pathologische aggregaten. De normale oplosbare amyloïde β-peptide wordt omgezet in oligomere en fibrillar amyloïde β, terwijl abnormaal gefosforyleerd tau als oligomeren en neurofibrillary klitten1,2 accumuleert. Deze eiwit-aggregaten veroorzaken neuronale dood leiden tot geheugenverlies en latere progressieve cognitieve daling. Andere factoren, met inbegrip van niet-productieve neuroinflammation en een verminderde capaciteit om te misfolded eiwitten, duidelijk kunnen verergeren en versnellen van de ziekte. Momenteel interventiestrategieën tegen AD grotendeels symptomatische verlichting geven, maar er is geen ziekte-aanpassen genezen of voorkomen.
Een groeiende hoeveelheid bewijs suggereert een sleutelrol van hyperphosphorylated tau aggregaten in de pathologie van AD. In de niet-pathologische toestand is tau een native ongevouwen eiwit dat bindt aan microtubuli en bevordert hun vergadering in de neuronale cytoskelet. Tau zodra hyperphosphorylated, het losgekoppeld van het cytoskelet en clusters in tau aggregaten in het neuron, die worden verondersteld te veroorzaken de meeste van de pathologie AD3is gekoppeld. Geaggregeerde tau begint eerst intracellulair accumuleren, maar naarmate de ziekte vordert, wordt uitgegaan van vrijgesteld van getroffen neuronen in de extracellulaire ruimte, waaruit het kan worden overgenomen door aangrenzende of synaptically verbonden gezonde neuronen in een ” prion-achtige wijze”. Eenmaal geïnternaliseerd, induceert de tau aggregaat verdere tau aggregatie via templated conformationele verandering4.
Volgens deze hypothese, kunnen therapieën kunnen onderbreken tau zaaien vertragen of omkeren van het verloop van tau-gemedieerde neurodegeneratieve ziekten. Ter ondersteuning van dit Toon muizen vatbaar voor tauopathy gemaakt door genetische mutatie en passief ingespoten met anti-tau antilichamen minder tau pathologie en verbeterde cognitieve functie5,6,7,8 ,9. De mechanismen waarmee therapeutische antistoffen pathologie verminderen blijven echter nog steeds ongrijpbaar.
Een van de voorgestelde mechanismen is antilichaam-gemedieerde opname en de ontmijning van pathologische geaggregeerde vormen van tau door microglia, de resident immuuncellen van de hersenen. Recente publicaties suggereren dat microglia kan efficiënt internaliseren en degraderen pathologische tau soorten en dit vermogen wordt versterkt door anti-tau antilichamen via een Fc-afhankelijk mechanisme waarbij Fc receptoren uitgedrukt op het oppervlak van Microglia en receptor gemedieerde fagocytose10,11. Deze gegevens identificeren microglia als potentieel belangrijke effectoren van therapeutische antistoffen.
Hierin beschrijven we een cel-gebaseerde test om te beoordelen kwantitatief tau opname door microglia. Gegevens die zijn gegenereerd met deze test kunnen helpen ophelderen van de mechanismen van de actie van de anti-tau antilichamen dus vertegenwoordigen een nuttig instrument om anti-tau antilichamen naar verdere stappen van hun ontwikkeling als potentiële AD behandeling.
Microglia, de resident hersenen immune cellen, onlangs hebben geïdentificeerd als belangrijke spelers in de antilichaam-gemedieerde therapeutische benaderingen voor tauopathies10,11. Antilichaam-gemedieerde tau goedkeuring door microglia, samen met het blokkeren van de neuronale opname9, remming of destabilisering van13,14 van de vorming van de fibril en de ontmijning van intraneuronal fibrillen via de lysosomale traject15, kunnen allemaal bijdragen aan de doeltreffendheid van de anti-tau antilichaam waargenomen in muismodel van tauopathy5,6,7,8,9.
We beschreven hier een cel-gebaseerde test om te beoordelen kwantitatief tau opname door microglia met als doel van het creëren van een instrument voor onderzoek beter karakteriseren de mechanismen van de actie van de anti-tau antilichamen.
Deze bepaling, van Funk et al. aangepast 11, gebruikt BV-2 cellen, die zijn vereeuwigd lymfkliertest microglial cellen. Terwijl ze niet volledig te vergelijken met primaire microglial cellen, ze beschikken over veel van de kenmerken van primaire microglia, met inbegrip van de mogelijkheid van robuust phagocytose Aβ zowel tau fibrillen11,16,17 ,18,19. Bovendien toonden ze een reproduceerbare gedrag in vitro waardoor ze zeer geschikt voor test ontwikkeling en kwantitatieve studies, waarvoor minimale experimentele variabiliteit. Naast dit, vereeuwigd cellijnen toestaan van hogere assay doorvoer en elimineren de noodzaak voor dierlijke offer ten opzichte van het gebruik van primaire microglia.
De aggregaten van de tau we in deze test gebruikten werden verkregen met behulp van de zeer reproduceerbaar in vitro aggregatie dat we onlangs beschreven procedure13, en Toon soortgelijk morfologie aan gekoppeld spiraalvormige filamenten (PHFs), geïsoleerd van de hersenen van AD patiënten. Terwijl we geen onverwachte resultaten die kunnen zijn veroorzaakt door tau aggregaten naleving van kunststof of glazen oppervlakken niet waarnemen deed, het gebruik van aggregaten van stabiele en goed gekarakteriseerd tau een cruciale rol gespeeld in de reproduceerbaarheid van deze test.
Een ander aspect dat aanzienlijk bijgedragen tot de reproduceerbaarheid assay was celdichtheid. Het aantal cellen per putje in het protocol beschreven vertegenwoordigen de optimale celdichtheid in de beschreven voorwaarden.
Anders dan wat Funk et al. 11 beschreven, we gelabeld tau aggregaten met een pH gevoelig kleurstof die aanzienlijk verhoogt de fluorescentie op internalisering in zure organellen, waardoor intracellulaire kwantificering. Dit, samen met de spijsvertering van de Trypsine van oppervlakte immunocomplexes en/of tau gebonden, garanties dat fluorescentie signaal gemeten door stroom cytometry is het resultaat van tau opname in plaats van binding aan het cellulaire oppervlak. Bovendien vereist het gebruik van een pH gevoelig kleurstof versnellingen detectie van verinnerlijkte tau aggregaten in microscopie experimenten zonder de behoefte aan het verteren van oppervlak gebonden immunocomplexes/tau aggregaten die zou dan cel opnieuw plating en herstel.
Wij ook verder geoptimaliseerd de uitlezing van de microscopie van onze assay, in vergelijking met wat al eerder beschreven11, met behulp van een zeer selectieve kleurstof voor zure organellen in onze microscopie experimenten waardoor ons niet alleen om te bevestigen antilichaam-gemedieerde tau opname, maar ook lokalisatie van tau aggregaten in het compartiment van de endolysosomal.
De bepaling die we ontwikkeld, heeft optimale specificiteit, wat resulteert in een goede experimentele venster waarmee een sterke scheiding tussen positieve en negatieve monsters. Interessant is dat de bepaling niet indirect verschillen in antilichaam affiniteit vertegenwoordigt dus een krachtig hulpmiddel om te studeren van anti-tau antilichaam effector functies worden ontdekt.
The authors have nothing to disclose.
Wij wil Alberto Carpinteiro Soares bedanken voor zijn waardevolle technische bijstand.
BV-2 cells | ICLC Interlab Cell Line Collection | ATL03001 | |
Phosphate Buffered Saline (PBS) (1X) | Gibco | 10010-015 | |
Trypsin-EDTA 0.05% | Gibco | 25300-054 | |
DMEM 4.5 g/dl glucose | Gibco | 41966-029 | |
Fetal Bovine Serum | Gibco | 10091-148 | |
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | Gibco | 15140122 | |
L-Glutamine 200mM | Lonza | 17-605E | |
EasYFlask | Nunc | 156499 / 159910 | |
pHrodo Green STP ester | Life Technologies | P35369 | |
Sodium Bicarbonate pH 8.5 100 mM | |||
DMSO | Sigma | D2650-100ml | |
PD10 columns | GE Healthcare | 17-0851-01 | |
BCA Protein Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | 23225 | |
Greiner CELLSTAR multiwell culture plates | Greiner | 665180 | |
Falcon 96-Well Assay Plates | Falcon | 353910 | |
Heparin | Sigma | H3393-50KU | |
Trypsin-EDTA 0.25% | Sigma | T4049-100ml | |
BSA | Sigma | A7030-100G | |
EDTA 0.5M, pH8 | |||
FACS Canto II | BD | ||
Hoechst 33342 Solution (20 mM) | Thermo Fisher Scientific | 62249 | |
LysoTracker Deep Red | Thermo Fisher Scientific | L12492 | |
Opera Phenix | Perkin Helmer | HH14000000 |