מוטציות ב לאוצין העשיר חזרה לחזור 2 גנים (LRRK2) לגרום למחלת פרקינסון תורשתית. פיתחנו שיטה קלה ואיתנה להערכת זרחון LRRK2 נשלט של Rab10 בדם היקפי הדם נויטרופילים. הדבר עשוי לסייע בזיהוי אנשים עם פעילות מסלול מוגברת של LRRK2 קינאז.
הרשמה ל-JoVE נדרשת לצפייה בתוכן זה. התחברו או התחילו בגרסת ניסיון בחינם.
מאמר שיטה
* These authors contributed equally
מוטציות ב לאוצין העשיר חזרה לחזור 2 גנים (LRRK2) לגרום למחלת פרקינסון תורשתית. פיתחנו שיטה קלה ואיתנה להערכת זרחון LRRK2 נשלט של Rab10 בדם היקפי הדם נויטרופילים. הדבר עשוי לסייע בזיהוי אנשים עם פעילות מסלול מוגברת של LRRK2 קינאז.
הלוצין העשיר חוזר קינאז 2 (LRRK2) הוא הגן השכיח ביותר במחלת פרקינסון תורשתית (PD) וכל מוטציות LRRK2 פתוגניים התוצאה היפרהפעלה של הפונקציה קינאז שלה. כאן, אנו מתארים שיטת קל ויציב לכמת LRRK2 קינאז פעילות מסלול היקפי דם היקפיים על ידי מדידת LRRK2 זרחון מבוקר של אחד מצעים פיזיולוגיים שלה, Rab10 ב טראונין 73. הניתוח החיסוני המתואר מחייב מאוד בררני ופוספנטי הנוגדן כי מזהה את Rab10 Thr73 אפירופה זרחזיום על ידי LRRK2, כגון נוגדן MJFF-pRab10 הארנב מונובטיים. הוא משתמש דם היקפית אנושי נויטרופילים, כי דם היקפי נגיש בקלות נויטרופילים הם מרכיב שופע הומוגנית. חשוב מכך, נויטרופילים לבטא רמות גבוהות יחסית של LRRK2 ו Rab10. חיסרון פוטנציאלי של נויטרופילים הוא הפעילות הפנימית הגבוהה סרין פרוטאז שלהם, אשר מחייבת את השימוש של מעכבי פרוטאז חזק מאוד כגון diisopropylfluorophosphate הרעלן העצבי זרחן (DIFP) כחלק מאגר לפירוק. עם זאת, נויטרופילים הם משאב רב ערך עבור מחקר לתוך פעילות מסלול LRRK2 קינאז ב vivo וצריך להיחשב עבור הכללה לתוך משטרת ביוריאטורי אוספים.
נסיונות להאט או להפסיק את מחלת פרקינסון (PD) נכשלו עד כה. הגילוי של מוטציות היפראותיים ב-לאוצין לחזור על קינאז 2 (LRRK2) הגורמות ו/או הגברת הסיכון למשטרה הובילה לפיתוח מעכבי LRRK2 קינאז1,2,3. אלה נכנסו עכשיו ניסויים קליניים4. הפונקציה המדויקת של LRRK2 אינו ברור, אבל התקדמות מרכזית כבר זיהוי של מערכת החלבונים של רב gtpase, כולל Rab10, כמו מצעים פיסיולוגיים בתום הראשון של הLRRK2 קינאז5,6,7. אתגרים מרכזיים בעידן של מחלות-שינוי therapeutics הם סמנים ביוכימיים של מצב הפעלה LRRK2 קינאז והתחייבות היעד של מעכבי LRRK2 קינאז.
עד כה, הסמן העיקרי של פרמקוטיק לLRRK2 מעכבי ב vivo הייתה מקבץ של שאריות סרין בצורה מצטברת של LRRK2, בפרט סרין 935, אשר הפכו להיות בתגובה למעכבי LRRK2 שונים8,9. עם זאת, סרין 935 זרחון אינו מתאם עם פעילות פנימית LRRK2 קינאז הפנימי משום שהוא אינו זרחי במישרין על-ידי LRRK2 והוא עדיין זרחבקינאז-לא פעיל LRRK210. LRRK2 קינאז פעילות מתאימה היטב עם הוספולציה של סרין 1292, אבל זה במונחים מעשיים לא מתאים לפעילות אנדודוגני LRRK2 קינאז על-ידי ניתוח חיסוני כתמי של תמציות תאים שלמות בשל היעדר הנוכחי של נוגדנים אמינים ופוספוסקיים עבור אתר זה10,11.
פיתחנו שיטת חזק וקל לכמת LRRK2 קינאז פעילות מסלול בתאי הדם היקפיים האדם המודד LRRK2 זרחון מבוקר של חלבון היעד הפיזיולוגי שלה Rab10 ב טראונין 7311. דם היקפי נגיש בקלות על ידי ונציה, שהוא סיכון נמוך והליך מהיר הגורם אי-נוחות מינימלית. אנו מתמקדים בגוף היקפי דם נויטרופילים כי הם מהווים שופע (37-80% של כל כדוריות הדם הלבנות) ואת האוכלוסייה תאים הומוגנית המבטא רמות גבוהות יחסית של שני LRRK2 ו Rab1011. יתר על כן, דם היקפי נויטרופילים יכול להיות מבודד במהירות וביעילות על ידי שימוש בגישה שלילית אימונוגנטית. כדי להבטיח כי הנצפים לאחר מכן Rab10 זילציה מתווכת על ידי LRRK2, כל אצווה של נויטרופילים הוא מודבטים עם או בלי חזק וסלקטיבי LRRK2 קינאז מעכבי (אנו משתמשים וממליצים mli-2)2,12. זה ואחריו לאחר מכן הפירוק התא במאגר המכיל את מעכב פרוטאז diisopropyl fluorophosphate (difp), אשר הכרחי לדיכוי פעילות סרין פרוטאז מהותי כי ידוע להיות גבוה נויטרופילים13. לניתוח הסופי של האנליזה הכמותית, אנו ממליצים על שימוש בנוגדן MJFF-pRab10 הארנב שמזהה במפורש את Rab10 Thr73-פוספופאפיפ ואינו מגיב באמצעות חלבונים אחרים זרחתיים מסוג14. סלקטיביות וספציפיות של נוגדן זה אומת במודלים overexpression של חלבונים שונים של ראב ו A549 Rab10 לנקוש קו תא14. כך, אנו למדוד את ההבדל Rab10 זרחון ב נויטרופילים lysates כי כבר טופלו עם וללא חזק וסלקטיבי LRRK2 קינאז מעכב2. לחילופין, ניתן לנתח דגימות גם בשיטות אחרות, כגון ספקטרומטר מסה כמותי.
לסיכום, LRRK2 שבשליטת Rab10 זרחון הוא סמן מעולה של פעילות LRRK2 קינאז LRRK2 זרחון ב סרין 935 ו-היקפי הדם נויטרופילים היקפיים הם משאב רב ערך עבור מחקר PD לתוך LRRK2. הפרוטוקול שלנו מספק מעשה יציב וקל לחקור פעילות מסלול LRRK2 דם היקפיים נויטרופילים ומאפשר ריבוד ביוכימיים של אנשים עם פעילות מוגברת LRRK2 קינאז15. חשוב מכך, אנשים כאלה עשויים להפיק תועלת מטיפול מעכב LRRK2 קינאז עתידיים.
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
על פי רגולציה בבריטניה המקומית כל המניפולציות וליטוף של דם אנושי נעשים בארון בטיחות בקטגוריה 2. כל ההליכים בוצעו בהתאם לועדת האתיקה המקומית וכל המשתתפים סיפקו הסכמה מושכלת.
1. הכנה
2. בידוד נויטרופילים מכל דם
3. LRRK2 קינאז טיפול מעכבי של נויטרופילים טהור
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הבדיקה שלנו מאפשרת לחקור את ההפעלה של LRRK2 קינאז PD-הקשורים המשטרה הקשורה בדם היקפי דם נויטרופילים עם LRRK2 תלוי Rab10 זרחון כמו בדיקה. נויטרופילים הם היקפיים ושופע היקפי דם לבנים האוכלוסייה המבטא רמות גבוהות של LRRK2 ו Rab10 חלבונים (איור 1). אוכלוסיית התאים היחידה היחידה בקרב תאי הדם ההיקפיים הנותרים (PBMCs) עם מספרי עותקים גבוהים של שני החלבונים הם מונוציטים, אבל אלה מפצות רק 2 – 12% של כדוריות הדם הלבנות. זה מציין כי דם היקפי נויטרופילים הם ביומטריקס מתאים יותר עבור לימוד LRRK2 שבשליטת ...
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
הוכחה משכנעת קלינית, גנטית, וביוכימית מצביע על תפקיד חשוב עבור LRRK2 ובמיוחד הפונקציה קינאז שלה במחלת פרקינסון7. מעכבי LRRK2 קינאז פותחו והם נכנסים ניסויים קליניים2,4,12. ככזה יש צורך לנצל LRRK2 כסמן עבור מעורבות היעד, כמו גם המטופל ריבוד. הפרוטוקול שלנו מתאר שיטת יציב וקלה לניתוח הפעלת מסלול LRRK2 קינאז כפי שמשתקף על ידי זירחון של המצע הפיזיולוגי שלה Rab10 במאגר הומוגנית של האדם ההיקפי דם נויטרופילים
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
. למחברים אין מה לגלות
אנו מודים למתנדבים הבריאים שתרמו באדיבות דם למחקר הנוכחי. אנו מודים לקרן מייקל ג'יי פוקס לחקר פרקינסון (MJFF) ולמנהיגות המחקר פוקס ביונט (FBN) לתמיכה ולכניסה לפרוטוקול הכתוב ולווידאו. אנו מודים לפרופסור אלכסנדר זיפריץ ' מאוניברסיטת וינה באוסטריה על בחינת הפרוטוקול ושיתוף הפעולה שלנו. אנו מעריכים את התרומות של פול דייוויס לפרויקט (מנהל כללי של MRC PPU). אנו מכירים גם את התמיכה הטכנית המצוינת של זרחון חלבון MRC והיחידה אוביקווילציה (PPU) כלומר סינתזה כימית (נטליה שפירו MLi-2), MRC PPU ריאגנטים ושירותים נוגדנים לטיהור צוותים (מתואם על ידי הילארי McLauchlan וג Hastie). אנו מודים מולר מטאולר ו פרייזר מרדוק מ Vivomotion עבור עזרתם עם עשיית קטעי וידאו ואנימציות. אנו מודים לסטיב סואב מ 81 סרטים לסיוע בעריכות הסופיות. אסתר סממלר נתמכת על ידי מלגת לימודים אקדמית בכירה סקוטית וקיבלה מימון של פרקינסון בבריטניה (K-1706).
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.
| שם | חברה | מספר קטלוג | הערות |
|---|---|---|---|
| 1 מ"ל קצות פיפטה | Sarstedt | 70.762 | או שווה ערך |
| 1.5 מ"ל מיקרו צינורות | Sarstedt | 72.690.001 | או שווה ערך |
| 10 מ"ל קצות פיפטה | סרסטדט | 86.1254.025 | או שווה ערך |
| 10 μ L קצות פיפטה | Sarstedt | 70.113 | או שווה ערך |
| 15 מ"ל צינור בז | Cellstar | 188 271 | או שווה ערך |
| 200 μ L קצות פיפטה | Sarstedt | 70.760.002 | או שווה ערך |
| 25 מ"ל טיפים לפיפטה | Sarstedt | 86.1685.001 | או שווה ערך |
| ל-50 מ"ל צינור בז | Cellstar | 227 261 | או שווה ערך |
| BD Vacutainer Hemogard סגירת פלסטיק K2-EDTA צינור | BD | BD 367525 | או שווה ערך |
| בקמן קולטר אלגרה X-15R צנטריפוגה | בקמן | או צנטריפוגה מקבילה עם מסובב דלי שחייה לצינורות בז של 15 מ"ל ו-50 מ"ל במהירות 1000-1200 x | |
| גרם קטגוריה 2 ארון בטיחות ביולוגי | |||
| קוקטייל מעכב פרוטאז cOmplete (ללא EDTA) Roche | 11836170001 | ||
| DIFP (Diisopropylfluorophosphate) | Sigma | D0879 | הכן תמיסת מלאי 0.5M באיזופרופנול תוך שימוש באמצעי זהירות מיוחדים |
| דימתיל סולפוקסיד | Sigma | 6250 | |
| קרח יבש או חנקן | |||
| נוזלי תמיסת מלח חוצצת פוספט של Dulbecco | ThermoFisher | 14190094 | או שווה ערך |
| Easy 50 EasySep Magnet | Stemcell | 18002 | להחזקת 1 x 50 מ"ל צינור חרוטי |
| EasySep Direct Human Neutrophil Isolation Kit | Stemcell | 19666 | זה מכיל פתרונות הנקראים " קוקטייל בידוד" ו- " חרוזים מגנטיים RapidSpheres |
| EGTA | Sigma | E3889 | |
| צנטריפוגה אפנדורף 5417R צנטריפוגה | אפנדורף | ||
| אתנול, בבקבוק | |||
| חומצה אתילנדיאמינטטראצטית | Sigma | E6758 | |
| איזופרופנול קרח | |||
| (דרגה נטולת מים) | Sigma | 278475 | |
| Lysis buffer (50 מ"מ Tris-HCl pH 7.5, 1% (v/v) Triton X-100, 1 mM EGTA, 1 mM Na3VO4, 50 מ"מ NaF, 10 מ"מ & בטא;-גליצרופוספט, 5 מ"מ נתרן פירופוספט, 0.27 M סוכרוז, 0.1% (v/v) & בטא;-מרקפטואתנול, 1x cOmplete (ללא EDTA) קוקטייל מעכב פרוטאז (Roche), 1 μ גרם/מ"ל מיקרוציסטין-LR, 0.5 מ"מ דיאיזופרופילפלואורופוספט (DIFP). | לחלופין, מאגר ליזה קפוא בכמויות ללא Microcystin-LR, DIFP זמין מ-MRC-PPU Reagents (http://mrcppureagents.dundee.ac.uk/) | ||
| מעכב Merck LRRK2 II (MLi-2) | Merck | 438194-10MG | או שווה ערך (אינהיטור LRRK2 חזק וסלקטיבי) |
| מיקרוציסטין-LR | Enzo Life Sciences | ALX-350-012-M001 | 1 מ"ג/מ"ל מלאי ב-DMSO ואחסן ב-80 מעלות צלזיוס. |
| Na3VO4 | Aldrich | 450243 | |
| NaF | Sigma | S7920 | |
| Odyssey CLx סריקת מערכת הדמיה Western Blot | Odyssey | ||
| עט | |||
| ציוד | |||
| RPMI 1640 בינוני | ThermoFisher | 21875034 | או שווה ערך |
| נתרן פירופוספט | Sigma | S22 | |
| סוכרוז | Sigma | S0389 | |
| β-גליצרופוספט | Sigma | 50020 | |
| β-מרקפטואתנול | Sigma | M3148 | |
| <חזק>נוגדנים מומלצים לכתמים מערביים | |||
| נוגדן נגד RAB10 (phospho T73) [MJF-R21] | abcam | ab230261 | |
| anti-α-tubulin | Cell Signaling Technologies | 5174 | בשימוש ב-1:2000 דילול |
| עז נגד עכבר IRDye 680LT | LI-COR | 926-68020 | בשימוש ב-1:10,000 דילול |
| עז נגד עכבר IRDye 800CW | LI-COR | 926-32210 | בשימוש ב-1:10,000 דילול |
| עיזים נגד ארנב IRDye 800CW | LI-COR | 926-32211 | בשימוש בדילול 1:10,000 |
| MJFF-סה"כ נוגדן עכבר Rab10 | שנוצר על ידי nanoTools (nanotools.de) | לא ישים* | בשימוש ב-2 μ ריכוז סופי של גרם/מ"ל; * נוגדן Rab10 הכולל MJFF שנוצר על ידי nanoTools (www.nanotools.de) [11] ימוסחר על ידי קרן מייקל ג'יי פוקס ב-2018 |
| נוגדנים | נגד LRRK2 C-terminus | 75-253 | בשימוש ב-1 μ גרם/מ"ל ריכוז סופי |
| pS935-LRRK2 | MRC PPU ריאגנטים ושירותים | UDD2 | בשימוש ב-1 μ ריכוז סופי של גרם/מ"ל |
הגישה מוגבלת. התחברו או התחילו תקופת ניסיון כדי לצפות בתוכן זה.