המטרה של מאמר זה היא לתאר את השלבים הדרושים עבור הדור של סיבים אלפא-synuclein, בקרת איכות הבאים, והשימוש של סיבים מראש בvivo.
השימוש ב-vivo alpha-syנוקלאוניקיים מראש fibril ריל (α-syn PFF) מודל של syנוקלאונופתיה הוא צובר פופולריות בקרב החוקרים במטרה לדגמן מחלת פרקינסון הניוון והתנוונות. הסטנדרטיזציה של α-syn PFF הדור וביישום vivo הוא קריטי על מנת להבטיח עקבית, בעלי α-syn פתולוגיה. כאן, אנו מציגים פרוטוקול מפורט עבור הדור של סיבים מ-monomeric α-syn, לאחר fibriliטיזציה בקרת איכות שלבים, ופרמטרים הציע הזרקת נוירוכירורגית מוצלחת של α-לאחר pffs syn לחולדות או עכברים. החל ב-monomeric α-syn, fibrilization מתרחשת על תקופת דגירה של 7 ימים תוך כדי טלטול על תנאי מאגר אופטימלי, ריכוז, וטמפרטורה. לאחר fibrilization בקרת איכות מוערך על ידי הנוכחות של שולחן סיבים באמצעות שיקוע, היווצרות של מערך עמילואיד ב-סיבים עם מבנה T thioflavin, ו הדמיה אלקטרונים מיקרוסקופיים של סיבים. בעוד אימות מוצלח באמצעות בחני אלה הוא הכרחי להצלחה, הם לא מספיקים כדי להבטיח pffs יהיה זרע α-הכללות syn בנוירונים, כמו פעילות צבירה כגון של כל אצווה pffs צריך להיבדק בתרבות התאים או כנופיית בעלי חיים טייס. לפני השימוש, PFFs חייב להיות sonicated תחת תנאים סטנדרטיים בדיוק, ואחריו בדיקה באמצעות אלקטרון מיקרוסקופ או פיזור אור דינמי כדי לאשר אורכי בריל הם בטווח גודל אופטימלי, עם אורך ממוצע של 50 ננומטר. לאחר מכן ניתן להוסיף PFFs למדיית התרבות של התאים או לשימוש בבעלי חיים. מחלות הזיהוי על-ידי כתמים חיסוני זרחן-syn (psyn; סרין 129) הוא לכאורה ימים או שבועות מאוחר יותר בתרבות התא מודלים מכרסמים, בהתאמה.
מחלת פרקינסון (PD) מאופיינת בעיקר לאחר המוות על ידי שני מאפיינים פתולוגיים עיקריים: אלפא-סינוקלינים נפוצים ומתקדמים (α-syn) פתולוגיה, והתנוונות שונות. בעקבות ההזרקה לתוך עכברים ומסוג ובחולדות, α-syn סיבים מראש (pffs) לגרום הצטברות מתקדמת של מהלך פתולוגי-syn, אשר יכול לגרום ניוון ממושך של compacta הכושי pars (snpc) דופמין נוירונים במהלך הרבה חודשים, כמו גם sensorimotor,1,2,3,4,5,6. נוירונים חשופים α-syn fibrils, או באמצעות הזרקה ישירה גרם או הוסיף התקשורת של נוירונים מתורבתים. כאשר ה-pffs נלקחים אל הנוירונים, מפעל ה-pffs כדי “זרע” היווצרות הכללות באמצעות בתבנית, והצטברות של אנדוגני α-syn לתוך הכללות זרחניים1,7,8, . בסדר, תשע הכללות לחלוק מאפיינים דומים לגופי הלוי: המכיל α-syn זרחני ב סרין 129 (pSyn), אוביקווילין, ו p62; בעל מבנים בעלי עמילואיד כמוצג עם הצביעת thioflavin חיובית; והינם עמידים בפני העיכול הפרוטאינאז1,3,5,7,8,9,10,11, . שתיים עשרה חשיפה pff מוביל α-syn הכללה היווצרות בראשי וכמה מונצח נוירונים בתרבות, כמו גם עכברים, חולדות, ופרימטים לא אנושיים ב vivo1,2,3,4, . חמש,שש,שבע,שמונה,תשע,13 חשוב לציין כי PFFs לא יוביל α-הכללה צין היווצרות במודלים כל תרבות התא ומספר נוירונים תרבותיים יהיה זרע טוב יותר מאחרים.
תכונה חשובה נוספת של מודל PFF vivo α-syn הוא השלבים הפתולוגיים ברורים שצצים במשך מספר חודשים. ב מכרסמים, בעקבות הזרקת הפנימי, α-הכללה syn היווצרות בדרך כלל פסגות בתוך SNpc ואזורים קורטיקליים רבים בתוך 1-2 חודשים. שיא זה לאחר מצבור של nigrostriאטאטאל ניוון ≈ 2-4 חודשים מאוחר יותר1,3,5. אלה שלבים פתולוגיים שונים לספק לחוקרים את הפלטפורמה שבה ללמוד ולפתח אסטרטגיות כי 1) ירידה α-מצבור syn, 2) ברור כבר הקימו-הכללות syn, ו/או 3) למנוע ניוון שלאחר מכן. מודל PFF מציע יתרונות וחסרונות ברורים לעומת הנוירוטוקסיונים, הטרנסגניים, ויראלי וקטורי מתווכת α-ביטוי מודלים syn כפי שנבדקו קודם לכן6. הבחירה של איזה מודל או גישה לקחת צריך להיקבע על ידי איזה מודל המתאים ביותר לשאלה שהחוקרים שואלים.
למרות המודל pff כבר מנוצל בהצלחה על ידי מעבדות רבות, יש עדיין קבוצות שחוו חוסר עקביות עם הפקת סיבים והפקה עקבית α-syn פתולוגיה14. דוגמאות של חוסר עקביות נע בין pffs כי לייצר מעט או ללא α-syn פתולוגיה, אצווה כדי זריעה האצווה, ואף הכישלון של סיבים לטופס. כך, את הסטנדרטיזציה של α-syn PFF הדור וביישום vivo הוא קריטי על מנת לאפשר פרשנויות מדויקות לגבי ההשפעה של התערבויות הספר הטיפולית. הפרוטוקול הבא מתאר את הצעדים הנדרשים עבור דור PFFs מ-α-מונומרים syn, בקרת איכות מחוץ גופית של PFFs נוצר פעם, sonication ומדידה של PFFs לפני השימוש, והצעות כדי להקל בהזרקה vivo של PFFs לתוך חולדות או עכברים.
הפקה של α-פפס syn מסוגל לזריעה נוירונים והמוביל הגוף ההכללות כמו לולי הוא תלוי בגורמים מרובים ומדרגות. גורם קריטי הוא כי ונומרים המשמש ליצירת סיבים צריך להיות מגובש במיוחד עבור fibriliטיזציה4,9,14,15. אם ונומרים אינם מנוסחים עבור fibrilization, סיבים לא יכול להיווצר או סיבים שעושים טופס לא יכול לייצר α-syn פתולוגיה. כמו כן, המאגר שהמונומרים משפיעים גם על הפיבריזציה. ככזה, עבור התוצאות הטובות ביותר, ריכוז המלח צריך להיות כ 100 מ”מ ו-pH בין 7.0 ו 7.3. השלב ההתחלתי המציג את השונות היא השיטה שבה נקבעת תוכן החלבון ההתחלתי, עם המדידה ב-A280, העשויה להפיק תוצאות מדויקות יותר ולכן היא השיטה המועדפת. הפער בריכוז חלבונים יכול להקטין את היעילות של תהליך fibrilization, כמו גם לשנות את הריכוז PFF הניח בשימוש ניסויים. שניהם יכולים לגרום ירידה בזריעת יעילות והשתנות האצווה בין ניסויים.
שלבי בקרת איכות התחלתיים יאשרו תכונות קריטיות של PFFs, במיוחד כי יש להם conbrillary (המיקרוסקופיה אלקטרונים), מכילים מבני עמילואיד (thioflavin T שיטת), ו-הם הפלטטבלה (שיקוע שיטת). חשוב לציין כי התוצאות של שיטת thioflavin T להשתנות עם הזמן הם לא מדד ישיר של כמות מבני עמילואיד להציג, במקום, את התשובה thioflavin צריך לשמש רק כאינדיקטור של נוכחות מבני עמילואיד בתוך הדגימה. Thioflavin T הוא בדרך כלל בשימוש בתוך מבחנה מחוץ לספר, כמו הדבר האמור לעיל להראות את סיבים מכילים מבני עמילואיד. לחילופין, thioflavin S משמש ברקמה כדי לזהות מבני עמילואיד, כפי שמוצג באיור 7. בנוגע לבחינת השאיפה, התוצאות מראות רק כי PFFs נמצאים בעיקר בשבריר שולחן. כמו הדגימות מופעל בתנאים המבודדים, להקה בולטת אחת של כ 14 kDa, הגודל של α-monomers syn, נמצא על ג’לים. הדבר אינו דומה ללהקות המרובות הקיימות במשקולות מולקולריות גבוהות יותר, שצפויות בשימוש ב-PFFs אם נעשה שימוש בג’ל מקורי או בלתי מבוקר. לבסוף, העברת מוצלח של כל הצעדים הראשוניים הללו בקרת איכות אינה מבטיחה α-הכללת הכללה syn פעילות. מסיבה זו, יש להשתמש בניסויים בתרבות התא או בקבוצה קטנה של חיות מוזרקים בניתוח כדי לבדוק את יעילותם של PFFs לפני השימוש בניסויים גדולים יותר.
Sonication הוא צעד מכריע בתהליך ופרמטרים יהיה שונה בהתאם למודל של sonicator בשימוש. יש להחיל את הפרמטרים Sonication ולוודא שקטעים קצרים של PFF הופקו. גודל fibril ריל יש הנושאת על הזריעה, עם סיבים קצר זריעה יותר ביעילות. למרות זרעי סיבים קצר יותר ביעילות רבה יותר, אפקט זה ברמות ואת אורך pff אופטימלית הוא כ 50 ננומטר4,18. חשוב גם לא לsonicate מחדש את הדגימות ולחשוף את PFFs לחום מוגזם, כי זה עלול להפחית את היעילות לזריעה. Sonicated PFFs אלה צריך להיבדק עבור יעילות בתרבות התא קטן או בניסויים vivo לפני השימוש בניסויים בקנה מידה גדול יותר. כמו הפעלות sonication שונות יש את הפוטנציאל להציג את השונות, קבוצות הטיפול הניסיוני צריך להיות מתוכנן בהתאם.
בעת אספקת pffs ב vivo, לוקליזציה של אתר ההזרקה (s) ואת pffs הסכום הכולל שימוש יכול להשפיע על מספר הנוירונים שיפתחו הכללות, כמו גם את היקף ניוון נוירואני7,14. הקואורדינטות בפרוטוקול לספק מקום להתחיל, אבל יש לבדוק בתוך המעבדה כדי להבטיח את אזור היעד הרצוי מפתחת α-syn פתולוגיה לפני שימוש בניסויים בקנה מידה גדול. במקרה הצורך, ניתן להשתמש בחרוזי צבע מעקב או בצבעי פלורסנט כדרך לבדיקת המיקוד האזורי לפני השימוש ב-PFFs. כמות pffs המשמש ב-vivo משתנה בין קבוצות, עם רוב הקבוצות באמצעות סך של 5 עד 20 μg של pffs אחד או מחולק בין שני אתרי הזרקה1,2,3,4,5 , מיכל בן 6 , מיכל סבן , 14. כמספר אתרי הזרקה, מיקום אתרי הזרקה, וכמות pffs מוזרק יכול להשפיע על תוצאות והתקדמות של synucleinopathy, את תוצאות הזרם של הפרמטרים המשמשים צריך להיות מאופיין לפני באמצעות המודל כדי ל בדוק התערבויות פוטנציאליות או בחינת תכונות הזמני של המודל.
בעת בחירת מודל לשימוש עבור בדיקות therapeutics או לימוד התקדמות המחלה, המודל המשמש יש לבחור כדי לענות במידה הטובה ביותר את השאלה שנשאלה. לא כל הדגמים יהיו בעלי תכונות מחלות מסוימות של PD, או להציע את פרק הזמן הדרוש כדי לבדוק התערבויות פוטנציאליות. מודל PFF מסכם את תכונות המפתח של PD, כגון α-syn פתולוגיה וניוון שולי, והוא יכול להוביל ליקויים מוטוריים צנוע. המודל מציע קורס זמן צפוי וממושך, שבו הכללות הטופס חודשים לפני ניוון שונות. זה מאפשר לחוקרים לבחון ולנצל את השלבים השונים במהלך ההתקדמות הממושכת של הסיננופתיה. השימוש הנוכחי והעתידי של המודל הכולל צפוי להיות מועיל במחקר של התקדמות המחלה ופיתוח של טיפולים חדשניים.
The authors have nothing to disclose.
מחקר זה היה נתמך על ידי מענקים הקרן מייקל ג’יי פוקס, המכון הלאומי של הפרעות נוירולוגיות שבץ (NS099416) ואת מכון המוח ווסטון.
1x Dulbecco’s phosphate buffered saline | Thermo Fisher (Gibco) | 14190144 | |
Anti-alpha-synuclein (phosphorylated at serine 129) antibody | Abcam | AB184674 | |
Anti-alpha-synuclein antibody | Abcam | AB15530 | |
Bicinchonic acid | Thermo Fisher (Pierce) | PI23228 | |
Clear Medical Shrink Tubing (0.036″ inner diameter) | Nordson Medical | 103-0143 | |
Clear Medical Shrink Tubing (0.044″ inner diameter) | Nordson Medical | 103-0296 | |
Copper sulfate | Thermo Fisher (Pierce) | PI23224 | |
Eppendorf ThermoMixer C | Eppendorf | 2231000574 | |
Eppendorf ThermoTop heated lid | Eppendorf | 5308000003 | |
Formvar/Carbon coated electron microscopy grids | Eletron Microscopy Sciences | FCF300-Cu | |
Glass capillary tube (0.53 mm outer diameter; 0.09 mm inner diameter; 54 mm length) | Drummond | 22-326223 | |
Glass needle puller | Narishige | PC-10 | |
Hamilton syringe | Hamilton | 80000 | |
Human alpha-synuclein monomer to generate preformed fibrils | Proteos | RP-003 | |
Mouse alpha-synuclein monomer to generate preformed fibrils | Proteos | RP-009 | |
Orange Medical Shrink Tubing (0.021″ inner diameter) | Nordson Medical | 103-0152 | |
Parafilm M | Sigma-Aldrich | P7543 | |
Proteinase K | Invitrogen | 25530015 | |
Qsonica 3.2 mm tip | Qsonica | 4422 | |
Qsonica Q125 sonicator | Qsonica | Q125 | |
Thioflavin S | Sigma-Aldrich | T1892 | |
Thioflavin T | EMD Millipore | 596200 | |
ToxinSensor Chromogenic LAL Endotoxin Assay Kit | Genscript | L00350C | |
Uranyl acetate | Eletron Microscopy Sciences | 22400 |