パーキンソン病 (PD) は一般的な神経変性疾患であり、他の症状とともに進行性の運動機能および認知機能の低下を引き起こします。発見から200年以上が経過しましたが、疾患修飾治療のアプローチは依然としてとらえどころのないままであり、世界中の何百万人もの患者や介護者に大きな負担を与えています。標準的な分子生物学技術では、この病気を研究するにはもはや十分ではないため、研究コミュニティとして、この分野の研究を加速できる明確で再現性のある方法を生み出すことが重要です。したがって、私たちは、PD の病態生理学に関連する問題に取り組むのに役立つ、 in vitro 技術から in vivo 技術までの高度な方法論にまたがる論文で構成されるこのメソッド コレクションを作成しました。このコレクションは、研究者が PD の病態生理学を研究し、治療上の緩和を探求できるようにする、さまざまな in vitro および in vivo 技術を提示します。
ミトコンドリアの機能不全は、文献1,2,3,4でパーキンソン病と広く関連しています。これにより、さまざまな PD モデルにおけるミトコンドリアの生物学、形態、機能に関する集中的な研究が促されました。タツノオトシゴの技術は、ミトコンドリア機能を調べるために広く使用されています 1,5: この技術は、ミトコンドリア呼吸のさまざまな阻害剤または活性化剤を順次追加した後、複数のセンサーを介して酸素消費量を測定します。この技術はもともと細胞培養アプリケーション用に設計されていたため、この技術の in vivo 使用は困難でした。このメソッドコレクションでは、Zhiらは、線条体脳スライスにおけるミトコンドリア呼吸を評価するための24プレックス法を提示しました6。この記事では、彼らは彼らの方法を若年および高齢のPink1-/-および野生型マウスに適用し、Pink1-/-老化マウスで基礎酸素消費量が減少することを示しています。彼らの方法により、PD 研究者はモデル内の酸素消費量を評価できるようになり、PD6 におけるミトコンドリア機能障害の in vivo 評価のためのプラットフォームが提供されます。同様に、Ciceriらは、ミトコンドリアの形態が死後のマウス組織切片で評価できることを示しています7。いくつかの研究は、異常なミトコンドリア形態がPDの文脈における機能的調節不全と相関していることを示唆しており、したがって、そのような組織切片におけるミトコンドリアの形態の評価は、特定のトランスジェニックモデルを使用せずにミトコンドリアの健康状態を広く評価することを可能にするでしょう。
黒質コンパクト部 (SNc) におけるドーパミン作動性ニューロンの喪失は、PD げっ歯類モデルの開発のゴールデン スタンダードの 1 つであり続けています8。同様に、その削減は、PD 治療の現在のゴールデン スタンダードの 1 つであり続けています8。したがって、チロシンヒドロキシラーゼ陽性(TH+)ニューロンの定量化は、トランスレーショナルおよび前臨床研究室にとって不可欠な技術です。偏りのない立体学は、TH+ニューロンの定量化に好まれる手法であり、手間と時間がかかるだけでなく、高価な独自ソフトウェアを使用する必要があるため、低予算のラボではアクセスできないことがよくあります。彼らの論文の中で、O'Haraらは、偏りのない立体学によって生成されるものに匹敵するこのニューロン集団の減少を検出できるTH+ニューロンを評価するための段階的なプロトコルを説明しています9。最後に、彼らはまた、 SNCAトランスジェニックモデル9でこのニューロン集団の減少を検出できることを示しています。この研究を組み合わせることで、複数の研究室が PD モデルを調査して、このニューロン集団を減少または増加させる治療の可能性を評価できるようになります。
人工多能性幹細胞(iPSC)技術は、ヒト疾患モデリングに独自の可能性をもたらします10。多数の細胞型の分化プロトコルは広く利用可能であり、疾患をモデル化するために研究コミュニティによって使用されています。これは、関与する組織の性質上、生検材料に容易にアクセスできないため、神経変性研究コミュニティにとって特に影響を与えています。iPS細胞由来の細胞培養から学びましたが、これらの培養物は大きなばらつきに悩まされています:iPS細胞ベースの分子実験におけるクロスサイト再現性は低いため、iPS細胞の分化のための品質管理と厳格なプロトコルが重要であり、最後に、再現性を改善するための体系的なバイアスを明らかにするための共同研究が必要です11.これは、これらの培養物の開発とそれに関連する表現型の測定のために、細部にまで細心の注意を払った堅牢なプロトコルの必要性を浮き彫りにしています。このメソッドコレクションでは、Cromptonらは、TH+ニューロンの生存に不可欠な腹側中脳星状細胞を再現性よく生成するためのプロトコルを提示します12。これらの細胞は、PD 12,13,14の病態生理学とも密接に関連しているため、疾患修飾因子のin vitro研究の優れた候補となります。同様に、Robertsらは、iPS細胞由来のマクロファージによる細胞物質の食作用のための効率的で堅牢かつスケーラブルなプロトコルを作成しました15。これら 2 つの論文を組み合わせることで、支持細胞として依然として廃棄されがちな PD のグリア細胞の堅牢なモデリング リソースを提供することで、研究コミュニティを支援します。これらのプロトコルは、PD の神経炎症の側面にも切望されている注意を提供します。
結論として、PD の分野における最大の満たされていないニーズは、依然として PD 患者に対する疾患修飾療法の欠如であり、したがって、この記事集は、研究コミュニティにとって関連性の高いいくつかの技術の確固たる方法論的基盤を提供することで、この分野を前進させるのに役立ちます。