مقالة منهجية
* These authors contributed equally
تدعم الأدلة المتزايدة التكاثر عبر الخلايا لمجاميع البروتين السامة ، أو البذور البروتينية ، كآلية لبدء وتطور علم الأمراض في العديد من الأمراض التنكسية العصبية ، بما في ذلك مرض الزهايمر واعتلال التاوبخاطر ذي الصلة. يدعم الدور الحاسم المحتمل لبذور تاو في تطور المرض بقوة الحاجة إلى اختبار حساس يكتشف بسهولة نشاط البذر في العينات البيولوجية. < p class = 'jove_content'> من خلال الجمع بين خصوصية نقل طاقة الرنين الفلوري (FRET) ، وحساسية قياس التدفق الخلوي ، واستقرار خط الخلايا أحادي النسيلة ، تم تصميم مقايسة بذر فائقة الحساسية ومتوافقة مع اكتشاف البذور من العينات المؤتلفة أو البيولوجية ، بما في ذلك متجانسات دماغ الإنسان والفأر. يستخدم الاختبار خلايا HEK 293T أحادية النسيلة التي تعبر بثبات عن مجال التكرار المعرض للتجميع (RD) من تاو الذي يؤوي طفرة P301S المرتبطة بالمرض المدمجة إما في CFP أو YFP ، والتي تنتج إشارة FRET عند تجميع البروتين. يؤدي امتصاص بذور تاو البروتيوباتية (ولكن ليس البروتينات الأخرى) في خلايا المستشعر الحيوي إلى تحفيز تراكم RD-CFP و RD-YFP ، ويراقب قياس التدفق الخلوي بحساسية وكمية هذا FRET الناجم عن التجميع. يكتشف الاختبار تركيزات الفيمتومولار (مكافئ المونومر) لبذور تاو المؤتلفة ، وله نطاق ديناميكي يمتد على ثلاثة أوامر من حيث الحجم ، وهو متوافق مع تجانس الدماغ من الفئران المعدلة وراثيا والأشخاص الذين يعانون من اعتلال التاو البشري. مع تعديلات طفيفة ، يمكن للمقايسة أيضا اكتشاف نشاط البذر للبذور البروتينية الأخرى ، مثل α-synuclein ، وهو متوافق أيضا مع الثقافات العصبية الأولية. إن سهولة وحساسية وقابلية التطبيق الواسعة لقياس التدفق الخلوي FRET تجعل من المفيد دراسة مجموعة واسعة من اضطرابات تجميع البروتين.
تراكم داخل الخلايا تاو amyloids يعرف tauopathies مثل مرض الزهايمر. في مراحل المرض المبكرة، يتم ترجمة الأمراض عموما إلى مناطق منفصلة من الدماغ، ولكن مع تطور المرض، والأمراض ينتشر دائما على طول الشبكات العصبية متميزة 1-5. وتشير الأدلة المتراكمة الانتشار العابر للمن المجاميع البروتين السامة راء هذه الأمراض (إعادة النظر في 10/6). في هذا النموذج، يتم الافراج بذور proteopathic (على سبيل المثال، تاو) من الخلايا المانحة، وتدخل الخلايا المجاورة، وتحويل البروتين تاو الأصلي في شكل تتجمع عبر قالب تغيير متعلق بتكوين 11-15. وقد تم تطوير هذا الفحص الموصوفة هنا للكشف عن حساسية هذا النشاط البذر. وهو متوافق مع المؤتلف البروتين والعينات البيولوجية وتمكن الكمي لمستويات دقيقة من النشاط البذر proteopathic 16.
خلايا كلوة 293T التي تعبر عن ثابت تاو تكرار دomain (RD) التي تحتوي على طفرة P301S الأمراض المرتبطة تنصهر فيها إما CFP أو YFP (يشار إليها فيما يلي باسم خلايا تاو-RD-CFP / YFP) بمثابة جهاز الاستشعار البيولوجي مستقر من النشاط البذر. في غياب البذور proteopathic، الخلايا تحافظ تاو كما مونومر القابلة للذوبان، وليس لها أي الحنق خلفية ملموس. امتصاص عفوية أو بوساطة الحويصلية تنبيغ من بذور تاو في الخلايا، ولكن النتائج في RD-CFP وRD-YFP التجميع، التي تنتج إشارة الحنق أن يقاس داخل الخلايا واحدة عن طريق التدفق الخلوي.
تم هندستها مكونات عديدة من هذا الاختبار لتعزيز الحساسية والحد من التقلبات. وقد تم اختيار 1 RD-CFP / YFP نسبة التعبير، كما أنه يوفر إشارة الأمثل:: خط خلية وحيدة النسيلة مع 1 الضوضاء. لزيادة حساسية، وتستخدم الدهون الفوسفاتية لتقديم البذور مباشرة في الخلايا (على الرغم من أن دراسة الآليات البيولوجية للامتصاص، وهذا يمكن أن يتم حذف). وأخيرا، التدفق الخلوي المراقبين الحنق على مستوى السكان وخلية واحدة مستوى، خلافا لغيرها من فحوصات البروتين التجميع. وقياس النتيجة النهائية، والكثافة الحنق متكاملة، كمي للغاية ويمثل على حد سواء لعدد من الخلايا مع التجميع، والدرجة التي حدث التجميع داخل كل خلية. كل هذه المعلمات الأمثل تعزيز حساسية وضمان التكاثر.
كان يعمل هذا النظام مؤخرا في دراسة شاملة في المعدلة وراثيا P301S الفئران tauopathy 17 التي قيمت بداية الزمني وتطور تاو النشاط البذر نسبة إلى أخرى تاو تستخدم عادة علامات مرضية (على سبيل المثال، MC1، AT8، PG5، وThioflavinS). النشاط البذر هو إلى حد بعيد أقرب وأقوى علامة من تاو أمراض تقييمها، وذلك قبل الكشف النسيجي بنسبة 6 أسابيع على الأقل. يبدو النشاط البذر في 1.5 شهر ويزيد تدريجيا مع التقدم في السن، مما يشير إلى دور المسببة للبذور proteopathic في بداية و / أو تقدم من التنكس العصبي 16.
e_content "> الكميات الدقيقة لمستويات دقيقة من المواد البذور من العينات البيولوجية يمكن أن تسهل الدراسات التي ترصد تطور المرض في وقت مبكر. بتقصير مدة المحاكمة وتمكين استخدام الحيوانات الأصغر سنا، وهذا يمكن أن يزيد من كفاءة ودقة التجارب على الحيوانات قبل السريرية. على سبيل المثال، في وP301S الماوس سبق وصفها، يمكن أن يتم تسليم مركبات الرصاص في وقت مبكر من 4-6 أسابيع (مباشرة قبل أو في بداية النشاط البذر)، ورصدت لفعالية 2-4 أسابيع في وقت لاحق. الفحص يجب تحديد بدقة أي تخفيضات في البذر النشاط. الحنق التدفق الخلوي ويمكن اختبارها في المختبر فحص التطبيقات كذلك. على سبيل المثال، الكواشف مكافحة تاو (على سبيل المثال، والأجسام المضادة، والجزيئات الصغيرة، وغيرها) بسرعة لقدرتها على منع البذر تحريض مباشرة في الثقافة، وذلك باستخدام إما تاو المؤتلف المجاميع أو لست] المستمدة من الدماغ كمصدر البذور (الشكل 5). مع هذا الإعداد، بعد الانتهاء من إعداد المواد البذور، وهو رئيس سابقملصقة يأخذ ثلاثة أيام فقط لإكمال، بما في ذلك تحليل البيانات. وبالتالي يمكن تحديد الكميات السريع النشاط البذر proteopathic تسهيل العديد من الدراسات من التنكس العصبي.الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ملاحظة: يؤكد هذا البروتوكول استخدام الحنق قياس التدفق الخلوي للكشف عن النشاط البذر من العينات البيولوجية الماوس. كما أنه متوافق مع الألياف المؤتلف والعينات البيولوجية البشرية. تم تنفيذ القتل الرحيم الماوس والدماغ الحصاد وفقا للإجراءات المعتمدة IACUC.
1. استخراج الدماغ
2. إعداد البيولوجية البذور المواد
3. خلايا Replating جهاز الاستشعار البيولوجي
ملاحظة:استخدام أربعة خطوط الخلايا لهذا الاختبار: كلوة 293T (خلية خط رقم 1)، RD-P301S-CFP (خلية خط 2 #)، RD-P301S-YFP (خلية خط # 3)، وRD-P301S-CFP / YFP ( خط الخلية رقم 4). الرجاء الرجوع الجدول رقم 1 لمساهمة كل سطر الخلية إلى الفحص.
4. خلايا علاج
ملاحظة: في اليوم التالي، عندما خلايا جهاز الاستشعار البيولوجي تاو هي 60-65٪ متموجة، وإعداد مجمعات تنبيغ البذور على النحو التالي:
5. الخلايا حصاد لالحنق التدفق الخلوي
الطبقة = "jove_content"> ملاحظة: قبل حصاد الخلايا عموما 24-48 ساعة بعد المعاملة فمن الممكن الحصول على قراءات أولية من النشاط البذر باستخدام فلتر GFP على مستوى مقلوب مضان المجهر. والخلايا المعالجة بدون مواد البذور (أي الجسيمات الشحمية فارغة) تظهر مضان منتشر، في حين أن الخلايا المعالجة بمادة البذور سوف تظهر منقط المكثف والادراج شبكي داخل الخلايا (الشكل 1A - B).
6. الحنق التدفق الخلوي
ملاحظة: استخدام قياس التدفق الخلوي مثل MACSQuant VYB، وهو مجهز الحنق متوافق مع خطوط الليزر ومجموعات فلتر (الجدول 2). لكل خطوة في هذا القسم، انقر فوق البئر ذات الاهتمام باستخدام قالب 96 جيدا البرمجيات، وانقر"مسرحية" لبدء امتصاص العينة والتدفق. جعل المؤامرات أو جداول الإحصاءات بالنقر على "تحليل نافذة جديدة" رمز. تغيير معالم محور على قطع ذات المتغيرين الفردية من خلال النقر على عنوان إما X أو Y محور واختيار المرشح المناسب. لتحويل السكان الخلية أو إشارات مضان، زيادة أو نقصان الفولتية المرتبطة الفلاتر المناسبة. مع هذه الأداة، تشغيل <1000 أحداث / ثانية لضمان دقة الرصد وحيدة الخلية.
تحليل 7. البيانات
ملاحظة: تغيير المعلمات محور على قطع ثنائية المتغيرات bivariate الفردية من خلال النقر على عنوان إما X أو Y محور واختيار المرشح المناسب.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
التدفق الخلوي الحنق تمكن الحساسة، الكمية، والكشف السريع عن النشاط البذر من عينات المؤتلف أو البيولوجية. إعداد الاختبار هو سطحي: يتم transduced خطوط الخلايا مستقرة وحيدة النسيلة مشتقة من التعبير عن تاو-RD-CFP / YFP مع المواد البذور، والمحتضنة لمدة 24-48 ساعة، وتعرض لتحليل التدفق الخلوي (الشكل 1A). في غياب البذور، وخلايا جهاز الاستشعار البيولوجي الحفاظ تاو في القابلة للذوبان، شكل أحادى (الشكل 1B). في ظل وجود البذور، ولكن خلايا جهاز الاستشعار البيولو...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الحنق التدفق الخلوي النظام المذكور هنا هو أداة قوية لبسرعة وكميا تقييم النشاط تاو البذر. لا يتطلب سوى المعتدلة تجربة زراعة الخلايا ومعرفة عمل من الحنق والتدفق الخلوي. المقايسات البذر الأخرى، مثل Thioflavin T - الذي يسلك تعزيز مضان عندما يتجهون إلى هيكل رقة بيتا - هي شاقة وتتطلب نقية، البروتين المؤتلف الركيزة. بالإضافة إلى ذلك، فحوصات في المختبر لبذر تاو ليست سوى نصف الكمية ويتأثر عموما إلى مستويات subnanomolar المواد البذور 23،24. الحنق التدفق الخلوي، ومع ذلك، ...
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
تم ترخيص هذا الفحص لشركة Janssen Pharmaceuticals.
تم دعم هذا العمل من قبل اتحاد تاو (M.I.D) ؛ منحة المعاهد الوطنية للصحة 1R01NS071835 (MD) ، ومنحة وزارة الدفاع PT110816 (إلى MED) ، و 1F32NS087805 (إلى JLF) ، و 1F31NS079039 (إلى B.B.H.).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| TBS | Sigma | T5912 | |
| cمثبطات البروتياز Omplete (خالية من EDTA) | قوارير Roche | 4693159001 | |
| Cryo-Vials | Sarstedt | 72.694.006 | |
| قوارب الوزن التحليلية | Mettler Toledo | XSE 105DU | |
| Weighing Boats Fisher Scientific | 13-735-743 | ||
| 15 مل أنبوب مخروطي | الولايات المتحدة الأمريكية Scientific | 1475-0501 | |
| Omni Sonic Ruptor الخالط بالموجات فوق الصوتية | Omni International | 18-000-115 | |
| طرف صغير للمجانس بالموجات فوق الصوتية | Omni International | OR-T-156 | |
| 2-Propanol | Fisher Scientific | A451 | |
| إلغاء الضوضاء أغطية الأذن | فيشر Scientific | 19-145-412 | |
| Kimwipes | فيشر Scientific | S47299 | |
| 1.5 مل أنابيب | الولايات المتحدة الأمريكية العلمية | 1615-5510 < / a> | |
| أجهزة الطرد المركزي الدقيقة ؛ | Eppendorf | 5424 000.215 | |
| DPBS | Life Technologies | 14190-136 | |
| DMEM | Life Technologies | 11965-084 | |
| مصل الأبقار الجنيني | HyClone | SH30071.03 | |
| بنسلين ستربتومايسين | لايف تكنولوجيز | 15140-122 | |
| تقنيات الجلوتا ماكس | لايف | 35050-061 | |
| Trypsin-EDTA | Life Technologies | 25300-054 | |
| 50 مل أنابيب مخروطية | Phenix Research | SS-PH15 | |
| كاشف 25 مل | VWR | 41428-954 | |
| ماصة متعددة القنوات | فيشر Scientific | TI13-690-049 | |
| 96 ألواح قاع مسطحة بئر | Corning | 3603 | |
| Opti-MEM | Life Technologies | 31985-070 | |
| ليبوفيكتامين 2000 | Invitrogen | 11668019 | |
| 96 ألواح قاع مستديرة | جيدا Corning | 3788 | |
| المجهر الإلكتروني | بارافورمالديهايد | RT 15710 | |
| PBS | Sigma-Aldrich | P5493 | |
| EDTA | Sigma-Aldrich | ED2SS | |
| HBSS | لايف تكنولوجيز | 14185-052 | |
| سورفال ST 40 الطرد المركزي | الحراري العلمي | 75004509 | |
| BIOLiner متأرجح دلو دوار | حراري علمي | 75003796 | |
| مقياس الدم | VWR | 15170-172 | |
| MACSuant VYB Flow Cytomter | Miltenyi Biotec | 130-096-116 | |
| Chill 96 Rack | Miltenyi Biotec | 130-094-459 | |
| برنامج تحليل Flow | Jo Flow Jo | ||
| 20 & ل نصائح الماصة | Rainin | GPS-L10 | |
| 200 & mu ؛ ل نصائح الماصة | Rainin | GPS-250 | |
| 1 مل أطراف ماصة | Rainin | GPS-1000 | |
| 200 & mu ؛ ل نصائح ماصة | الولايات المتحدة الأمريكية العلمية | 1111-1800 | |
| 5 مل ماصة مصلية | فينيكس | ريسيرش SPG-606180 | |
| 10 مل ماصة مصلية | فينيكس ريسيرش | SPG-607180 | |
| 25 مل ماصة مصلية | فينيكس ريسيرش | SPG-760180 |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن