아 밀 로이드 증 착 다른 질병의 특징은 고 고생 많은 다른 기관. 이 문서에서는 발광 활용된 oligothiophene 형광 형광 현미경 검사 법 기술 함께에서 얼룩의 응용 프로그램을 설명 합니다. 이 얼룩 메서드 검색 및 임상과 과학적인 설정에 단백질의 탐사를 위한 강력한 도구를 나타냅니다.
단백질 전신 조직에 아 밀 로이드로 입금 하는 원인이 나 질병의 큰 숫자의 결과 될 수 있습니다. 이 중 우리가 찾을 주로 중앙 신경 조직, 그리고 조직의 amyloidosis afflicting 알츠하이머병과 파 킨 슨 병 같은 신경 퇴행 성 질환 혈 청 아 밀 로이드 A, transthyretin 그리고 IgG 경 쇄는 간, 손목에 아 밀 로이드로 입금 갱도, 비장, 신장, 심장, 그리고 다른 주변 조직. 아 밀 로이드 알려진 이었고 종종 콩고 빨강 및 Thioflavin T (ThT) 또는 Thioflavin (ThS) 같은 녹말 체 특정 염료를 사용 하 여 보다 더 한 세기에 대 한 공부. 이 문서에서 우리는 최근 개발된 보완 발광 활용된 oligothiophenes (LCOs) 라는이 염료에의 한 예로 heptamer formyl thiophene 초 산 (hFTAA)를 제시. hFTAA 사용 하기 쉬운 이며, 기타 세포 마커 또는 공동 면역 형광에 얼룩과 호환 됩니다. 광범위 한 연구는 기존의 녹말 체 염료 보다는 질병 관련 단백질의 광범위를 감지 하는 그 hFTAA을 입증 했다. 또한, hFTAA 또한 녹말 체 fibril 다형성의 연구 수 있도록 고유한 집계 morphotypes의 광학 할당에 적용할 수 있습니다. 이미징 방법론 적용은 선택 사항, 우리 여기 보여 hyperspectral 화상 진 찰 (HIS), 레이저 스캐닝 confocal 현미경 검사 법 그리고 형광 일생 (FLIM) 이미징. 이 보기 LCOs 사용 될 수 있는 도구로 형성의 더 상세한 지식 및 amyloids의 구조적 속성을 얻기 위해 일부 이미징 기술을 보여준다. 모든 기존의 광학 현미경 검사 법 기술, 탐지를 허용 하려면 집계의 미세한 크기에 대 한 요구 사항에 대해서 기술 하는 중요 한 제한이입니다. 또한, 집계 hFTAA 바인딩 수 있도록 반복적인 β 장 구조를 구성 한다. 과도 한 고정 및/또는 epitope 노출 집계 구조 또는 구조를 수정 하는 가난한 hFTAA 바인딩 렌더링 하 고 따라서 정확한 이미징에 한계를 포즈 수 있습니다.
조직에 아 밀 로이드의 알 츠 하이 머 병, 파 킨 슨 병, 전신 amyloidosis, 프리온 질병 등 숫자 질병에 pathologic 특징 이다. 사실 날짜 40 다른 단백질에 가까운 인간의1녹말 체 선구자로 분류 된 및 아 밀 로이드 관련 된 질병의 퍼짐에도 불구 하 고 약간 녹말 체 증 착 및 질병 표현 형 사이 관계에 대 한 알려져 있다. 인간 환자에서 샘플의 조직학 되었습니다 모두 진단 및 과학적 목적을 위해 사용. 동물 모델의 많은 녹말 체 부담 및 행동, 수명, 및 다른 phenotypic 읽기의 숫자 간의 상관 관계를 조사 하기 위해 설립 되어 질병 진행2,3의 사. 큰 노력은 또한 약물 발견 및 몇몇은의 우리의 가장 두려워 광범위 한 질병을 전투에 디자인에서 만들어지고 있습니다. 그러나, 유전자, 표현 형, 녹말 체 패 부하 및 약국 사이 연결의 평가 아니다 똑 바른 앞으로. 얼룩 및 조직에 아 밀 로이드의 이미징 도구 자주 무딘 고 녹말 체 형성 및 구조에 낮은 해상도 정보를 제공 한다.
콩고 빨강 복굴절, ThT, 그리고 ThS 형광 탐지 하 고 환자의 생 검 및 게시물 부검 샘플, 및 질병4의 동물 모델에서 조직 샘플에서 녹말 체 부담 분석에 대 한 고전적인 방법의 예입니다. 이 기술은 (1920 년대부터 콩고 레드와 ThT와 1960 년대 이후 파생 상품), 수 십년 동안 사용 되 고 계측 되어 상세한 분석에 대 한 수 있지만 착 절차 및 분석 여전히 수행 되 고 에 거의 세기 전에 같은 방식.
이 문서에서 우리는 매우 민감한 소설 녹말 체 염료, hFTAA5, 성숙 아 밀 로이드의 탐지 뿐만 아니라 높은 정확도로 작은 미 숙 단백질 예금의 수의 활용을 설명 합니다. 기존의 염료에 비해, hFTAA 입증 되었다 단백질 집계5,,67관련 질병의 넓은 범위를 검색 하려면. 또한, hFTAA 또한 고유 집계 morphotypes8의 광학 할당에 적용할 수 있습니다. 여기, 우리 hFTAA 얼룩이 지 고 분석 조직 프리온 질병 및 아 밀 로이드 β 선구자 단백질 (APP) 유전자 변형 쥐 알 츠 하이 머 병9,10 패 개발을 모방 하도록 설립된 동물 모델에서의 설명 . 우리 또한 조직의 amyloidosis 고통 받아 환자에서 진단의 분석 및 게시물 부검 샘플 표시. LCOs는 한 패; 내 구조적 차이 대 한 보고서를 수 있도록 기본 속성 그리고 바인딩 및 형광에 대 한 다른 특성을 가진 두 LCOs를 결합 하 여 차이 훨씬 더 발음11. 긴 패스 필터 장착 epifluorescence 현미경 그리고 hyperspectral 카메라 머리 스펙트럼 속성의 객관적인 분류 및 스펙트럼 분석에 대 한 현미경의 녹음 수 있도록 사용 됩니다. 여기 소스로 가변 레이저 공초점 형광 현미경 검사 법 더 자세히 녹말 체 패의 3 차원 속성을 평가 하는 데 사용 됩니다. 가변 레이저의 여기 스펙트럼 컬렉션 수 고 현미경에 덜 방출 파장의 선택 단계 LCO 형광 및 대상 단백질과 아 밀 로이드의 공동 지역화를 결정 하기 위해 면역 형광의 공동 영상. FLIM 구조적 차이 LCOs에 부과에 전례 없이 높은 감도 제공 하 고 형광 방출 스펙트럼에 감지 되지 않을 수 있습니다 차이 보여준다.
설명된 착 방법으로 주요 목표는 작은 녹말 체 예금의 민감한 탐지를 촉진 하 고 아 밀 로이드 예금 내의 구조적 다형성의 특성. 이 지식을 단백질 집계 질병의 기본적인 이해를 위해 중요 하다.
아 밀 로이드로 aberrantly 접힌된 단백질의 증 착은 많은 질병 프로세스의 키 이벤트입니다. Extracellular 녹말 체 패 Aβ 펩 티 드의 구성 및 세포내 neurofibrillary tangles hyperphosphorylated 타우에 의해 형성 된 알 츠 하이 머 병 환자의 뇌에서 찾을 수 있습니다. 다른 단백질, 예를 들면, transthyretin (TTR), 혈 청 아 밀 로이드 A 구성 요소 (SAA), IgG 빛 체인 misfold 및 CNS 외부 조직에 아 밀 로이드 예금으로 매니페스트는 다양 합니다. 아 밀 로이드 예금 알려져 되 고 한 세기 이상, 우리는 여전히에 대 한 공부 방법을 녹말 체의 상세한 지식이 부족 하지만 증 착 분자 수준 및이 프로세스를 방지 하기 위해 할 수 있는 무엇에서 시작 됩니다. Alzheimer의 질병에 대 한 그것은 어떻게 amyloidosis의 과정이 neurodegeneration 연관 확증 해야 합니다. Amyloidosis를 치료 하는 임무에 하나의 주요 모험은 소설 개발 하 끈 녹말 체 개시, 진행 및 회귀; 모니터링을 위한 도구 따라서 타겟된 녹말 체 감지 키입니다. 긴 안목으로 보면, 임상 진단 민감도 선택도 녹말 체 착 방법7,15의 증가에서 도움이 됩니다. 이 점에서 현재도 전에 엄청난 고 매우 활동적인 연구 분야. 임상 개발 및 실험에 대 한 하나의 주요 문제는 예 후 진단. 이러한 질병 가능성이 시작 전에 증상이 나타나지만 시작 거기 치료 해야 질병의 식별. 여기, 감도 소설 방법론에 대 한 핵심 측면 이다. 또한,이 문제는 일부 단백질 집계는 독성, 일부는 보호, 그리고 일부는 중립 때문에 훨씬 더 복잡 한입니다. 따라서 특정 집계 morphotypes를 모니터 하는 능력 때문에 고유한 집계 된 종의 존재 신경 단백질 집계 질병의 다양성에 대 한 보고 유형이 다른 표현 형을 설명 하기 위해 제안 되었습니다 필수적 이다. 예를 들어, 프리온 단백질은 아미노산의 동일한 기본 시퀀스 특정 프리온 긴장을 별개 집계 morphotypes에 misfold 수 있는 어떻게의 고전적인 예입니다. 유사한 다형성 Aβ 펩 티 드, α-synuclein, 및 타우 또한 보고 되었습니다. 이와 관련, LCOs 별개 집계 morphotypes의 광학 지정을 위한 뛰어난 도구를 되도록 표시 되었습니다. 프리온 변형 관련 단백질 집계, 단백질 예금 조직의 amyloidosis, 다형 Aβ의 여러 종류에서 발견 하 고 타우 집계는 LCOs에서 관찰 하는 conformationally 유도 광학 현상으로 인해 구별 되어 있다.
아 밀 로이드 증 착 분자 정밀도의 생화학 또는 생물 방법으로 침투 하기 어려운 조직에서 수행 되는 이벤트입니다. 이벤트 전 비보 vivo에서, 그리고 생체 외에서 동일한 LCO 분자를 사용 하 여 검색을 vivo에서 에서 비보 전 또는 에 적용 하는 기술을 사용 하 여 발생 하는 분열 이벤트 무대 세트 체 외 11,17를 샘플링. 최근 보고 된 고해상도 구조 모델 쇼는 LCO pentameric FTAA (pFTAA) 바인딩합니다 6 레지스터에 병렬 베타 가닥18, 스패닝 fibril 축과 평행 하 게 정렬 된 사이드 체인에 의해 형성 된 구멍에 다는 것을 보여주는 원자 해상도 LCO 대상의 항목에 대 한 지식을 얻기 위해 가능 합니다. 본질적으로 pFTAA의 바인딩 구멍 및 바인딩 모드가 비슷합니다 콩고 레드19, 반복적인 긍정적인 충전된 리스 사이드-체인 늘어서 groove에 의해 규정. LCOs의 선호도 콩고 레드 체인 유연성과 소수 성 구멍으로 thiophene 링의 황 원자의 강한 반 데르 발스 상호작용으로 인해에 비해 더 나은 것으로 나타납니다. (전에 ThT 응답) prefibrillar 종5,20 의 탐지 반복적인 β 시트, 레지스터에 병렬-베타-가닥, 두 thiophene 단위 pFTAA 이상 되 고 hFTAA에 대 한 어느 것이의 구성에 따라 표시 최대 8 베타 가닥의 교차점을 스팬.
얼룩 프로토콜 문제가 다음 단계에서 촬영에 주의 기울이고 필요 합니다: (i) 고정: 조직 샘플의 광범위 한 고정 녹말 체 구조 수 고에 의해 유도 된 형광 스펙트럼에서 변화를 감지 하는 가능성을 제한 hFTAA 분자의 구조적 왜곡입니다. 신선한 냉동 재료에서 cryosections의 가벼운 고정 최적의 스펙트럼 분해능을 달성 하기 위해 선호 된다. 그러나, hFTAA 얼룩 하 고 아 밀 로이드 고정된 조직에서 그러나 감소 효능으로 갈수록 스펙트럼 변화를 형광. (ii) Epitope 노출: epitope 노출 항 체 바인딩 때때로 때문에 바인딩할 hFTAA에 대 한 능력을 줄일 수 있습니다에 대 한 달성 하기 위해 조직의 사전 치료 중단 녹말 체 구조. 이 문제가 있다면 epitope 노출 얼룩 프로토콜, 항 체 및 hFTAA에 대 한 연속 섹션을 사용 하 여 항 체에 있는 중요 한 단계 이다, 각각 수 간주 됩니다. (iii) overstaining: hFTAA은 매우 민감 하다. 작업 솔루션 nM의 낮은 농도에서 유지 되어야 한다. 배경 얼룩 문제가 경우 hFTAA의 농도 줄입니다. HFTAA 바인딩 요소는 조직에 스파스, hFTAA의 초과 집계 하 고 설치 매체에 누적 될 수 있습니다. 이것은 조직 자체의 초점 평면에 있지 않은 형광으로 인식 됩니다. 이 나타나면, 담가 PBS에 탑재 된 슬라이드 때까지 커버 슬립 섹션의 미끄러져 질 수 있다, PBS, 세척 신선한 설치 매체와 새로운 커버 슬립 다시 탑재. (iv) 필터 기반 이미징: 긴 패스 필터 또는 여러 탐지 채널을 사용 하 여 주로 괴기 하 게 해결된 형광 이미징이이 종이 설명 합니다. hFTAA 또한 짧은 패스 필터를 사용 하 여 모니터링할 수 있습니다. 이 대비 감소 되며 여러 색상 검출 하는 가능성을 폐지 유의 하시기 바랍니다.
지난 년 동안 그것은 분명로 연구 도구, 형광 LCOs와 특히 hFTAA 매우 유망한 속성 표시 되고있다. 결과 다양 한 단백질 및 질병 상태, 혈 청 아 밀 로이드 A, transthyretin, 면역 글로불린 경 쇄의 전신 아 밀 로이드 (타우, 포함 신체 근육), 셀 안에 hFTAA 감지에서 배열에 대 한 증명 되었습니다 (카파과 람다) seminogelin 1, 프리온 단백질 (를 포함 하 여 임상 샘플)21, 작은 섬 녹말 체 폴 리 펩 티, 그리고 인슐린7,15. 진단 도구로 hFTAA의 구현에 대 한 제한 요소는 그 형광 현미경 일상적인 녹말 체 병 리 실험실에서 광범위 하 게 사용 되지 않습니다. 또한, 그의 제공 되지 않습니다 쉽게 병원에. 그러나, hFTAA 녹말 체 얼룩 및 형광 현미경 필터 기반된 형광 현미경에서 임상 실험실에서 사용 되 고 한다무료 진단 방법으로 간주 됩니다. 이 최근 근 생 검에 transthyretin amyloidosis 자동된 패션22에 형광에 대 한 기본 설정을 사용 하 여 함께 시연 했다.
또한, 뿐만 아니라 다양 한 단백질, hFTAA 형광 fibril 형식과 미리 원 녹말 체 집계, 예를 들어다양 한 인식, 경로 원 종 감지 되 고 특징. 이 책에서 우리 3 현미경 검사 법 기술을 사용 하 여 다양 한 샘플 형식에 대 한 LCO를 증명 하고있다. 제어 합성의 사용 또한 바이오 대상의 다양 한 검색 예를 들어, 표면 플라스몬 공명 (SPR)23 에 의해 상호 작용의 기록 및 양전자 방출 radiolabeling LCOs의 개발에 대 한 수 있다 컴퓨터 단층 촬영 (PET)24.
날짜 하려면,과 25 다른 LCOs 출판 되었습니다. 어떻게 이러한 질병 관련 집계 조립, 분해, 및 기관과 개인 존재 하는 방해의 이해와 지식을 녹말 체 예금의 이미징 LCOs의 증가 사용을 증가할 것 이다.
The authors have nothing to disclose.
저자는 미카엘 린드그렌과 Chanan Sluzny 형광 현미경 검사 법, 그리고 아드리아누 Aguzzi, 요한 Bijzet, Bouke Hazenberg, 프랭크 Heppner, 마 티아 스 엄마가, 써 리 Klingstedt, 카린 Magnusson, 크리스티나 Sigurdson, 다니엘 Sjölander, 조언에 감사 하고자 크리스토프 Röcken, Gunilla Westermark, Westermark 당 그리고 커트 Zatloukal 기여 조직 단면도 또는 현미경이이 발행물에 표시 됩니다. 표시 데이터 계약의 컬렉션 스웨덴어 뇌 재단 (Hjärnfonden), 스웨덴 츠 협회 (Alzheimerfonden), 스웨덴 연구 위원회 (VR), 예란 Gustafsson 협회, 게오르그에서 기부금에 의해 융자 된 & Astrid Olsson, EU FP7 건강 프로젝트 LUPAS, 고 링 셰 핑 대학.
hFTAA/Amytracker545 | Ebba Biotech | ||
Dako fluorescene mounting medium | Agilent technologies | GM304 | |
LeicaDM6000 | Leica | ||
Lumen 200 | Prior | ||
Spectraview system | ASI spectral imaging | ||
Spectraview software | ASI spectral imaging | ||
LSM780 | Zeiss | ||
Zen 2010b v6.0 software | Zeiss | ||
FLIM system | Becker & Hickl | ||
Ar/ML 458/488/514 | Zeiss | ||
Tunable Laser In Tune | Zeiss |