La enfermedad de Parkinson (EP) es una enfermedad neurodegenerativa común que resulta en un deterioro motor y cognitivo progresivo, junto con otros síntomas. Han pasado más de 200 años desde su descubrimiento y, sin embargo, los enfoques terapéuticos modificadores de la enfermedad siguen siendo difíciles de alcanzar, lo que causa una carga significativa a millones de pacientes y cuidadores en todo el mundo. Las técnicas estándar de biología molecular ya no son suficientes para estudiar esta enfermedad y, por lo tanto, es importante que nosotros, como comunidad de investigación, produzcamos métodos claros y reproducibles que puedan acelerar la investigación en este campo. Por lo tanto, hemos creado esta colección de métodos que comprende artículos que abarcan metodologías avanzadas desde técnicas in vitro hasta in vivo , que pueden ayudar a abordar cuestiones asociadas con la fisiopatología de la EP. Esta colección presenta diferentes técnicas in vitro e in vivo , que permitirán a los investigadores estudiar la fisiopatología de la EP y explorar el alivio terapéutico.
La disfunción mitocondrial se ha relacionado ampliamente con la enfermedad de Parkinson en la literatura 1,2,3,4. Esto ha impulsado una investigación intensiva sobre la biología, morfología y función mitocondrial en diferentes modelos de EP. La tecnología Seahorse ha sido ampliamente utilizada para investigar la función mitocondrial 1,5: esta tecnología mide el consumo de oxígeno a través de varios sensores después de la adición secuencial de diferentes inhibidores o activadores de la respiración mitocondrial. El uso in vivo de esta tecnología ha sido un desafío, ya que esta técnica se diseñó originalmente para aplicaciones de cultivo celular. En esta colección de métodos, Zhi et al. presentaron un método de 24 plex para la evaluación de la respiración mitocondrial en cortes de cerebro estriatal6. En este artículo, aplican su método a ratones jóvenes y envejecidos de tipo Pink1/- y salvajes y muestran que el consumo basal de oxígeno se reduce en ratones envejecidos con Pink1/-. Su método permitirá a los investigadores de la EP evaluar el consumo de oxígeno en sus modelos y proporcionar una plataforma para la evaluación in vivo de la disfunción mitocondrial en la EP6. Asimismo, Ciceri et al. muestran que la morfología de las mitocondrias puede evaluarse en secciones de tejido de ratón post-mortem7. Varios estudios sugieren que la morfología mitocondrial anormal se correlaciona con la desregulación funcional en el contexto de la DP 1,4,5, por lo que la evaluación de la morfología mitocondrial en dichas secciones de tejido permitirá la evaluación generalizada de la salud mitocondrial sin el uso de modelos transgénicos específicos.
La pérdida neuronal dopaminérgica en la sustancia negra pars compacta (SNc) sigue siendo uno de los estándares de oro para el desarrollo de modelos de roedores con EP8. Asimismo, su reducción sigue siendo uno de los estándares de oro actuales para los tratamientos terapéuticos de la EP8. La cuantificación de neuronas tirosina hidroxilasa positiva (TH+) es, por tanto, una técnica esencial para los laboratorios de investigación traslacional y preclínica. La estereología imparcial es la técnica preferida para la cuantificación de las neuronas TH+, y no solo es laboriosa y requiere mucho tiempo, sino que también suele ser imposible de acceder para los laboratorios de bajo presupuesto, ya que requiere el uso de un costoso software propietario. En su artículo, O'Hara et al. describen un protocolo paso a paso para la evaluación de las neuronas TH+ que puede detectar reducciones en esta población neuronal que son comparables a las producidas por la estereología imparcial9. Finalmente, también muestran que pueden detectar una reducción en esta población neuronal en un modelo transgénico SNCA 9. En conjunto, esta investigación permitirá a múltiples laboratorios investigar modelos de EP para evaluar el potencial de los tratamientos para reducir o aumentar esta población neuronal.
La tecnología de células madre pluripotentes inducidas (iPSC) ofrece posibilidades únicas para el modelado de enfermedades humanas10. Los protocolos de diferenciación para una gran cantidad de tipos de células están ampliamente disponibles y son utilizados por la comunidad de investigación para modelar enfermedades. Esto ha sido especialmente impactante para la comunidad de investigación neurodegenerativa, ya que no puede acceder fácilmente al material de biopsia debido a la naturaleza del tejido involucrado. Si bien hemos aprendido de los cultivos celulares derivados de iPSC, estos cultivos sufren una variabilidad significativa: la reproducibilidad entre sitios en experimentos moleculares basados en iPSC es deficiente y, por lo tanto, el control de calidad y los protocolos rigurosos para la diferenciación de iPSC son críticos y, finalmente, se necesitan estudios colaborativos para revelar sesgos sistemáticos para mejorar la reproducibilidad11. Esto destaca la necesidad de protocolos robustos con exquisita atención al detalle para el desarrollo de estos cultivos y la medición de sus fenotipos asociados. En esta colección de métodos, Crompton et al. presentan un protocolo para producir de manera reproducible astrocitos ventrales del mesencéfalo, esenciales para la supervivencia neuronal TH+12. Estas células también están íntimamente asociadas con la fisiopatología de la EP 12,13,14 y, por lo tanto, representan buenas candidatas para el estudio in vitro de modificadores de la enfermedad. Asimismo, Roberts et al. han producido un protocolo eficiente, robusto y escalable para la fagocitosis de material celular por macrófagos derivados de iPSC15. Juntos, estos dos artículos ayudarán a la comunidad investigadora al proporcionar recursos de modelado sólidos para las células gliales en la EP, que con demasiada frecuencia todavía se descartan como células de soporte. Estos protocolos también brindarán la atención que tanto se necesita al aspecto neuroinflamatorio de la EP.
En conclusión, la mayor necesidad insatisfecha en el campo de la EP sigue siendo la falta de terapia modificadora de la enfermedad para los pacientes con EP, por lo que esta colección de artículos ayudará a que el campo avance al proporcionar una base metodológica sólida para varias técnicas altamente relevantes para la comunidad investigadora.