この研究は、放射線誘発性脳損傷のマウスにおけるTh17細胞分化経路の活性化を調査することを目的としています。
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この研究は、放射線誘発性脳損傷のマウスにおけるTh17細胞分化経路の活性化を調査することを目的としています。
放射線療法は、頭頸部悪性腫瘍の一般的な治療法です。しかし、それは常に正常な脳組織への放射線誘発性損傷をもたらし、放射線誘発性脳損傷(RBI)で最高潮に達します。放射線誘発性神経炎症に関する広範な研究にもかかわらず、RBIとTh17細胞分化経路との関連は十分に理解されていない。C57BL/6マウスに30Gy頭蓋照射を1回投与し、RBIモデルを構築した。認知機能は、モリス水迷路(MWM)、オープンフィールドテスト、新規物体認識テスト、およびロタロッドテストを通じて評価されました。脳組織の病理組織学的変化を、ヘマトキシリンおよびエオシン(H&E)染色を用いて解析した。免疫蛍光染色を使用して、ミクログリア(IBA-1)およびアストロサイト(GFAP)の活性化を評価しました。RNAシーケンシングは、発現差のある遺伝子を同定するために行われ、Simple WesternおよびqPCRは、Th17細胞分化に関与する主要なシグナル伝達分子を調べるために利用されました。RBIマウスは、特に空間学習と記憶保持において顕著な認知障害を示しました。組織学的検査では、放射線照射を受けたマウスの皮質および海馬内でのミクログリアおよびアストロサイトの活性化が示された。RNAシーケンシング解析により、RBIグループの皮質におけるTh17細胞分化経路の有意な濃縮が同定されました。Simple WesternおよびqPCR解析によるさらなる検証により、RBIマウスの皮質における TGF-β、 IL-6、 RORγt、 IL-17、および P-STAT3 のアップレギュレーションが確認されました。これらの知見は、Th17細胞分化経路が放射線誘発性脳損傷の病因に極めて重要な役割を果たしていることを示唆しています。Th17細胞が介在する神経炎症は、放射線誘発性認知機能障害の根底にある重要なメカニズムである可能性がある。
放射線療法は、原発性および転移性頭頸部腫瘍の両方にとって重要な治療法ですが、放射線誘発性脳損傷(RBI)は、中枢神経系の損傷を特徴とする重篤な合併症として発生する可能性があります。RBIの発生率は腫瘍の種類と治療法によって異なり、報告された率は、髄膜腫1の定位放射線療法後の28%〜50%、鼻咽頭がん2,3の1.9%〜5%、低悪性度の神経膠腫4,5の1%〜24%、および脳転移の8%〜20%の範囲です6,7.RBIは、急性型、早期遅延型、遅発型に分類され、認知機能障害、特に記憶障害、および学習障害は遅発型で顕著です。放射線誘発性認知機能障害(RICD)は、頭頸部がんの長期生存者の50%から90%が罹患しており、生活の質に大きな影響を与えている8が、その病因は未だによく理解されておらず、効果的な予防・治療戦略が不足している。
神経炎症はRBIの重要な病理学的特徴であり、血液脳関門の混乱を悪化させ、海馬の神経新生を妨げます。Th17細胞は、炎症誘発性サイトカインIL-179を産生することで知られるCD4+ T細胞のサブセットであり、多発性硬化症やパーキンソン病10,11を含むさまざまな神経変性疾患に関連しています。これらの細胞は、特定の炎症条件下では、血液脳関門を通過し、神経炎症に寄与する可能性があります12。2005年の発見以来、Th17細胞は、病原体に対する免疫応答と炎症性疾患への関与の両方における役割で注目を集めており、RBIおよび関連する認知機能障害のメカニズムを研究するための潜在的な標的となっています13。
この研究では、オスのマウスのみを使用しました。女性の除外は、プロゲステロンレベルが周期の異なる段階で最大10倍変動する可能性があるため、発情周期に関連する神経炎症性変動から生じる潜在的な交絡効果を回避することを目的としていました14。さらに、私たちの実験モデルは、患者の約72%が男性15歳である頭頸部がん放射線療法の臨床状況を反映するように設計されました。これと一致して、放射線誘発性脳損傷(RBI)のメカニズムを調査した発表された研究の大部分は、ベースラインの病理学的特徴を確立するために雄のげっ歯類を利用しています16。
RBIの研究にはさまざまなモデルが採用されていますが、病理組織学的染色や単純なウェスタンブロッティングなどの従来の方法論は、感度、スループット、および精度の点で制限に直面しています17。RNAシーケンシング(RNA-Seq)やハイスループットプロテオミクスなどの最近の進歩により、RBI18の根底にある分子メカニズムについてより堅牢な洞察が得られました。これらの技術により、遺伝子発現の変化とタンパク質の変化を包括的に理解することができ、以前の方法よりも正確なデータが得られる19。特にSimple Westernは、キャピラリー電気泳動の利点と化学発光によるタンパク質検出を組み合わせた新しい自動化技術であり、最小限のサンプル量でハイスループット分析を促進し、再現性を向上させます20。従来のウェスタンブロッティングと比較して、Simple Westernは膜転写の必要性を排除し、定量的なタンパク質発現データを提供し、特に低存在量のタンパク質検出において、感度と再現性の点でいくつかの利点を提供します21,22。
RNAの抽出と調製に関する実用的なガイドラインは、高品質なシーケンシングと定量を成功させるために重要です。最適なRNA抽出のためには、高品質のRNA単離キットを使用し、濃度が100〜1000 ng/μLの範囲に収まり、RNA完全性数(RIN)が7.0を超えることを確認して劣化を防ぐことをお勧めします。Simple Westernを使用してタンパク質分析を行う場合、タンパク質サンプルが適切に変性し、キャピラリーあたり約1〜5 μgの濃度でロードされていることを確認することが重要です。qPCRの検証には、少なくとも1 μgのRNAから合成された高品質のcDNAを使用し、一貫した逆転写条件を確保します。ゲノムDNAによる汚染やRNA分解など、RNA調製における一般的な落とし穴は、RNAseフリーの装置を使用し、RNA分解を防ぐために迅速に相分離を行うことで回避する必要があります。
これらの方法を取り入れることにより、この研究は、Th17細胞分化経路がRBIのマウスモデルで活性化されるかどうか、およびそれが放射線誘発性認知機能障害の病因にどのように寄与するかを調査することを目的としています。
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ここで行われる実験手順は、ARRIVEガイドライン(Animal Research: Reporting of In Vivo Experiments)に厳密に準拠しています。承認は、北京原爆薬医学研究所の動物施設管理委員会から取得されました(承認番号。AF/SC-08/02;日付:2024年2月25日)。
1. マウスの頭蓋照射
2. 動物行動解析
3.動物の安楽死とサンプル調製
4. ヘマトキシリンおよびエオシンの染色
5. 免疫蛍光
6. qPCR解析
| 遺伝子 | プライマー配列(5'-3'、順方向/逆方向) |
| TGF-β1 | CCACCTGCAAGACCATCGAC |
| CTGGCGAGCCTTAGTTTGGAC | |
| TGF-β3 | GGACTTCGGCCACATCAAGAA |
| タグガックグトキャットカック | |
| IL-6 | CTGCAAGAGACTTCCATCCAG |
| AGTGGTATAGACAGGTCTGTTGG | |
| RORγt(ロルγt) | TCCACTACGGGGTTATCACCT |
| AGTAGGCCACATTACACTGCT | |
| IL-17Aの | TCAGCGTGTCCAAACACTGAG |
| CGCCAAGGGAGTTAAAGACTT | |
| IL-17F | TGCTACTGTTGATGTTGGGAC |
| CAGAAATGCCCTGGTTTTTTTTの | |
| ガプド | AGGTCGGTGTGAACGGATTTG |
| GGGGTCGTTGATGGCAACA |
表1:qPCR配列プライマー。
7. RNAシーケンシング解析
8. シンプルな西洋分析
9. 統計分析
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RBIマウスの認知障害
30Gyの全脳放射線へのばく露後、マウスの体重を毎週モニターした。認知機能は4週目に 評価されました(図1A)。初期測定では、対照群と打点群の体重は類似していることが示されました。しかし、照射後1週間から3週間の間に、RBIグループは体重の有意な減少を示し(図1B)、全脳照射がマウスの成長と発達に悪影響を与えることを示しました。
モリスウォーターメイズ(MWM)のテスト結果は、対照群の脱出潜伏が時間の経過とともに徐々に減少することを示しましたが、RBI群は脱出時間に有意な変化を示さなかった(図1C)。重要なことに、2つのグループ間のエスケープレイテンシの有意差は、テストの4日目と5...
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プロトコル内の重要なステップ
このプロトコルには、マウスでのRBIの誘導が含まれ、続いて神経炎症とTh17細胞分化経路の包括的な評価が行われます(図6)。重要なステップは、C57BL/6マウスに30Gy線量を頭蓋に照射することであり、これはRBI1の確立されたモデルです。イオン化チャンバーを使用した正確な線量校正により、再現性が保証されます28。MWMを含む行動アッセイは、認知障害を評価する29が、RNAシーケンシングは、遺伝子発現の変化、特にTh17細胞分化経路の活性化30に関する洞察を提供し、RBI8の詳細な分子的理解を提供する。
技術の変更とトラブルシューティ...
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著者は、宣言する利益相反を持っていません。
この研究は、北京原爆薬医学研究所によって支援されました
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| 名前 | 会社 | カタログ番号 | コメント |
|---|---|---|---|
| 12-230 kDa 分離モジュール、8 x 25 キャピラリーカートリッジ | ProteinSimple | SM-W004 | SimpleWestern |
| 抗 GAPDH 抗体 | Proteintech | HRP-60004 | 1:500 希釈/抗体 SimpleWestern |
| 抗 GFAP 抗体 | Abcam | ab7260 | 1:2000 希釈/抗体 免疫蛍光 |
| anti-IBA-1 抗体 | Abcam ab178846 | 1:2000 希釈/抗体 免疫蛍光 | |
| 抗 IL-17 A/F 抗体 | Thermo | MA5-23748 | 1:10 希釈/抗体 SimpleWestern |
| 抗 IL-1&β; 抗体 | CST | 12242 | 1:50 希釈/抗体 SimpleWestern |
| 抗 IL-6 抗体 | Thermo | MA5-23800 | 1:5 希釈/抗体 SimpleWestern |
| 抗マウス検出モジュール | SimpleWestern | ||
| 抗P-STAT3(Try705)抗体 | Thermo | MA5-15193 | 1:2希釈/SimpleWestern |
| 抗ウサギ検出モジュール | 抗体 ProteinSimple | DM-001 | SimpleWestern |
| anti-ROR&gamma用二次抗体; | SimpleWestern | ||
| 抗STAT3抗体 | Thermo | 710077 | 1:20希釈/SimpleWestern |
| 抗TGF抗体 &β;-1,2,3 | Thermo | MA5-23795 | 1:10希釈/SimpleWestern |
| BACアッセイ | 抗体 Thermo | A55860 | タンパク質アッセイEZ |
| スタンダードパック1 12-230 kDa | ProteinSimple | PS-ST01EZ-8 | SimpleWestern |
| ヤギ抗ウサギIgG H&L | Abcam | ab150077 | 1:1000 希釈/抗体 免疫蛍光 |
| RNeasy Kit | Qiagen | 74134 | RNA Extraction |
| SuperScript IV First-Strand Synthesis System | Thermo Fisher Scientific | 18091050 | Reverse Transcription |
| SYBR Green Master Mix | Takara Bio | RR820A | Q-PCR |
| トリゾール試薬 | Invitrogen | 15596026 | RNA 抽出 |
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