Il morbo di Parkinson (PD) è una malattia neurodegenerativa comune che provoca un progressivo declino motorio e cognitivo, insieme ad altri sintomi. Sono passati più di 200 anni dalla sua scoperta, eppure gli approcci terapeutici modificanti la malattia rimangono sfuggenti, causando così a milioni di pazienti e caregiver in tutto il mondo un onere significativo. Le tecniche standard di biologia molecolare non sono più sufficienti per studiare questa malattia e, pertanto, è importante che noi, come comunità di ricerca, produciamo metodi chiari e riproducibili che possano accelerare la ricerca in questo campo. Abbiamo quindi creato questa raccolta di metodi che comprende articoli che spaziano da metodologie avanzate a tecniche in vivo , che possono aiutare ad affrontare le questioni associate alla fisiopatologia del PD. Questa raccolta presenta diverse tecniche in vitro e in vivo , che consentiranno ai ricercatori di studiare la fisiopatologia del Parkinson ed esplorare il sollievo terapeutico.
La disfunzione mitocondriale è stata ampiamente collegata alla malattia di Parkinson in letteratura 1,2,3,4. Ciò ha stimolato un'intensa ricerca sulla biologia, la morfologia e la funzione mitocondriale in diversi modelli di PD. La tecnologia del cavalluccio marino è stata ampiamente utilizzata per studiare la funzione mitocondriale 1,5: questa tecnologia misura il consumo di ossigeno attraverso diversi sensori dopo l'aggiunta sequenziale di diversi inibitori o attivatori della respirazione mitocondriale. L'uso in vivo di questa tecnologia è stato impegnativo, poiché questa tecnica è stata originariamente progettata per applicazioni di coltura cellulare. In questa raccolta di metodi, Zhi et al. hanno presentato un metodo a 24 plessi per la valutazione della respirazione mitocondriale in fette di cervello striatale6. In questo articolo, applicano il loro metodo a topi Pink1-/- giovani e invecchiati e a topi wild-type e mostrano che il consumo basale di ossigeno è ridotto nei topi di età Pink1-/-. Il loro metodo consentirà ai ricercatori di PD di valutare il consumo di ossigeno nei loro modelli e fornirà una piattaforma per la valutazione in vivo della disfunzione mitocondriale nella PD6. Allo stesso modo, Ciceri et al. mostrano che la morfologia dei mitocondri può essere valutata in sezioni di tessuto di topo post-mortem7. Diversi studi suggeriscono che la morfologia mitocondriale anomala è correlata con la disregolazione funzionale nel contesto della PD 1,4,5, e quindi la valutazione della morfologia mitocondriale in tali sezioni di tessuto consentirà una valutazione diffusa della salute mitocondriale senza l'uso di specifici modelli transgenici.
La perdita neuronale dopaminergica nella substantia nigra pars compacta (SNc) rimane uno degli standard d'oro per lo sviluppo di modelli di roditori PD8. Allo stesso modo, la sua riduzione rimane uno degli attuali standard d'oro per i trattamenti terapeutici del Parkinson8. La quantificazione dei neuroni tirosina idrossilasi positiva (TH+) è, quindi, una tecnica essenziale per i laboratori di ricerca traslazionale e preclinica. La stereologia imparziale è la tecnica preferita per la quantificazione dei neuroni TH+, ed è non solo laboriosa e dispendiosa in termini di tempo, ma anche spesso impossibile da accedere per i laboratori a basso budget in quanto richiede l'uso di costosi software proprietari. Nel loro articolo, O'Hara et al. descrivono un protocollo passo-passo per la valutazione dei neuroni TH+ in grado di rilevare riduzioni in questa popolazione neuronale paragonabili a quelle prodotte dalla stereologia imparziale9. Infine, hanno anche dimostrato di poter rilevare una riduzione di questa popolazione neuronale inun modello 9 transgenico SNCA. Insieme, questa ricerca consentirà a più laboratori di studiare i modelli di PD al fine di valutare il potenziale dei trattamenti nel ridurre o aumentare questa popolazione neuronale.
La tecnologia delle cellule staminali pluripotenti indotte (iPSC) offre possibilità uniche per la modellazione delle malattie umane10. I protocolli di differenziazione per una pletora di tipi cellulari sono ampiamente disponibili e utilizzati dalla comunità di ricerca al fine di modellare la malattia. Ciò è stato particolarmente incisivo per la comunità di ricerca neurodegenerativa in quanto non può accedere facilmente al materiale bioptico a causa della natura del tessuto coinvolto. Sebbene abbiamo imparato dalle colture cellulari derivate da iPSC, queste colture soffrono di una variabilità significativa: la riproducibilità cross-site negli esperimenti molecolari basati su iPSC è scarsa e, pertanto, il controllo di qualità e protocolli rigorosi per la differenziazione delle iPSC sono fondamentali e, infine, sono necessari studi collaborativi per rivelare distorsioni sistematiche per migliorare la riproducibilità11. Ciò evidenzia la necessità di protocolli robusti con una squisita attenzione ai dettagli per lo sviluppo di queste colture e la misurazione dei fenotipi associati. In questa raccolta di metodi, Crompton et al. presentano un protocollo per produrre in modo riproducibile astrociti ventrali del mesencefalo, essenziali per la sopravvivenza neuronale TH+12. Queste cellule sono anche intimamente associate alla fisiopatologia di PD 12,13,14 e, pertanto, rappresentano buoni candidati per lo studio in vitro dei modificatori di malattia. Allo stesso modo, Roberts et al. hanno prodotto un protocollo efficiente, robusto e scalabile per la fagocitosi di materiale cellulare da parte di macrofagi derivati da iPSC15. Insieme, questi due articoli aiuteranno la comunità di ricerca fornendo solide risorse di modellazione per le cellule gliali nella malattia di Parkinson, che troppo spesso vengono ancora scartate come cellule di supporto. Questi protocolli forniranno anche l'attenzione necessaria all'aspetto neuroinfiammatorio del PD.
In conclusione, il più grande bisogno insoddisfatto nel campo della malattia di Parkinson rimane la mancanza di una terapia modificante la malattia per i pazienti con malattia di Parkinson, e quindi, questa raccolta di articoli aiuterà il campo a progredire fornendo una solida base metodologica per diverse tecniche altamente rilevanti per la comunità di ricerca.