RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
ko_KR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Quentin Amossé1,2, Kelly Ceyzériat1,3,4, Stergios Tsartsalis1,5, Benjamin B. Tournier1,2, Philippe Millet1,2
1Division of Adult Psychiatry, Department of Psychiatry,University Hospitals of Geneva, 2Department of Psychiatry,University of Geneva, 3Division of Nuclear medicine and Molecular Imaging,University Hospitals of Geneva, 4Division of Radiation Oncology, Department of Oncology,University Hospitals of Geneva, 5Department of Brain Sciences, Faculty of Medicine,Imperial College London
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
형광-활성화된 세포 분류-방사성리간드 처리된 조직(FACS-RTT)은 알츠하이머병에서 세포 규모로 18kDa 트랜스로케이터 단백질 또는 세로토닌 5HT2A-수용체 발현의 역할을 연구하는 강력한 도구입니다. 이 프로토콜은 TgF344-AD 래트 모델에서 FACS-RTT의 생체외 적용을 기술한다.
신경교세포는 아마도 알츠하이머병(AD)과 같은 신경퇴행성 장애의 병태생리학에 상당한 영향을 미칠 것이다. 그들의 변화는 아마도 전염증성 상태와 관련이 있습니다. TgF344-AD 래트 균주는 아밀로이드 단백질 Aβ-40 및 Aβ-42를 코딩하는 인간 APP와 인간 PS1ΔE9 유전자를 발현하도록 설계되었으며 노화와 함께 아밀로이드 병리학 및 인지 결핍을 나타낸다. TgF344-AD 래트 모델은 AD에서 교란될 가능성이 있는 18 kDa 트랜스로케이터 단백질 (TSPO, 신경교세포 활성화의 마커) 결합 및 5HT 2A 수용체 (5HT2AR) 세로토닌 수용체 수준의 세포 기원을 평가하기 위해 본 연구에 사용된다. 여기에 제시된 기술은 방사성 리간드 처리 조직에 대한 형광 활성화 세포 분류 (FACS-RTT), 생체 내 PET 또는 SPECT 또는 생체 외 / 시험관 내 자가방사선 촬영 기술과 보완적인 정량적 세포 유형 특이적 기술입니다. 그것은 세포 측정 세포 분류 후 γ 카운터를 사용하여 이미징에 이전에 사용 된 것과 동일한 방사성 표지 추적기를 정량화합니다. 이것은 높은 세포 특이성 및 민감도를 갖는 방사성 표지된 단백질의 세포 기원을 결정할 수 있게 한다. 예를 들어, FACS-RTT를 사용한 연구는 (i) TSPO 결합의 증가가 리포폴리사카라이드(LPS)-유도된 신경염증의 래트 모델에서 미세아교세포와 연관되었고, (ii) 12개월 및 18개월에서의 TSPO 결합의 증가는 성상세포와 먼저 연관되었고, 이어서 야생형(WT) 래트와 비교하여 TgF344-AD 래트에서의 미세아교세포, 및 (iii)5HT2A의 삼중항 밀도와 관련이 있다는 것을 보여주었다. R은 동일한 래트 AD 모델에서 18개월에 성상세포에서 감소한다. 흥미롭게도,이 기술은 거의 모든 방사선 추적기로 확장 될 수 있습니다.
알츠하이머 병 (AD)과 같은 신경 퇴행성 질환은 증상 증가와 관련된 신경 세포 손실을 특징으로합니다. 치매의 가장 흔한 원인 인 AD는 사례의 60 % -70 %를 차지하며 전 세계 약 5 천만 명의 사람들에게 영향을 미칩니다1. 신경 병리학 적 수준에서 AD의 두 가지 주요 특징은 세포 외 아밀로이드 β (Aβ) 플라크와 세포 내 타우 신경 세동 엉킴의 축적입니다. 신경교 세포 변화는 또한 AD2 및 여러 신경 전달 물질 시스템 3,4의 가능한 파괴와 관련이 있습니다.
TgF344-AD 래트 라인은 인간 APP 및 PS1ΔE9 전이유전자를 발현함으로써 AD를 모델로 변형시켜 가용성 및 불용성 Aβ-40 및 Aβ-42 발현 및 아밀로이드 플라크 형성5를 유도하였다. 또한 타우병증으로 이어지는 타우 단백질의 과인산화 형태의 축적을 제시한다. 9-24 개월의 나이부터, 쥐는 점차적으로 AD의 병리학 적 특징과인지 장애 5,6,7,8,9를 개발합니다.
양전자 방출 단층 촬영 (PET), 단일 광자 방출 컴퓨터 단층 촬영 (SPECT) 및 자기 방사선 촬영은 γ선의 방출 및 정량화에 기반한 기술입니다. 방사성 추적기는 생체 내 (PET 및 SPECT) 또는 생체 외 / 시험관 내 (자기 방사선 촬영)에서 정량화됩니다. 이러한 민감한 기술은 AD와 같은 여러 뇌 질환의 메커니즘에 대한 이해에 기여했습니다. 실제로, 신경 염증의 관점에서, [11 C]-(R)-PK11195 또는 [11C]PBR28과 같은 방사성 표지 추적기를 갖는 생체내 신경염증 마커인 18 kDa 트랜스로케이터 단백질 (TSPO)을 평가하는 많은 연구가 있다 (검토를 위해10 참조). 또한, 신경 전달 물질 시스템의 변화는 방사성 추적기11,12,13을 사용하여 연구되었습니다.
그러나, 이러한 기술들은 방사성 신호의 세포 기원을 결정하지 않는다. 이것은 PET/SPECT에서 방사성 리간드의 결합의 변경에 대한 생물학적 토대에 대한 해석을 방해할 수 있다. 예를 들어, 신경 염증에 대한 TSPO 연구의 경우, TSPO의 증가 또는 감소가 성상세포 또는 미세 아교 변화로 인한 것인지 여부를 이해하는 것이 가장 중요합니다. 방사성리간드 처리된 조직으로의 형광-활성화 세포 분류(FACS-RTT) 기술은 이러한 문제를 해결하기 위해 개발되었으며, 이를 통해 모든 세포 유형에서 방사성리간드 결합을 개별적으로 평가하고 세포당 표적 단백질 밀도를 정량화할 수 있습니다. 이 혁신적인 기술은 결과적으로 보완적이며 PET 및 SPECT 이미징과 매우 호환됩니다.
여기에서이 기술은 TSPO 특이적 방사성 리간드를 사용한 신경 염증 연구와 세로토닌성 시스템을 평가하는 두 축을 따라 적용되었습니다. 첫 번째 축에서, 목표는 급성 염증 반응에 반응하여 TSPO 신호의 세포 기원을 이해하는 것이 었습니다. 따라서, FACS-RTT는 리포폴리사카라이드(LPS) 주사를 통해 신경염증을 유도한 후 생체내 [125I]CLINDE SPECT 이미징 연구를 통해 래트의 뇌 조직에 사용되었다. 또한, 동일한 이미징 및 FACS-RTT 프로토콜이 12개월 및 24개월령의 TgF344-AD 래트 및 매칭된 야생형(WT) 래트에 적용되었다. 두 번째 축은 세포 유형별 생체외 5-HT2A R 밀도 평가를 통해 이러한 래트 모델에서 세로토닌성 시스템 변경의기원을 결정하는 것을 목표로 하였다.
모든 실험 절차는 제네바 광저우의 인간 및 동물 실험 윤리위원회, 연구 윤리를위한 광저우위원회 (CCER) 및 제네바 광저우 건강 (스위스)의 일반 방향과 각각 합의하여 수행되었습니다. 데이터는 동물 연구: 생체 내 실험(ARRIVE) 지침 보고에 따라 보고됩니다.
1. SPECT 카메라 준비 및 보정
2. SPECT 이미징을 위한 작업 공간 설정
3. [125I]CLINDE 방사성 추적기 합성
주의: 방사능은 살아있는 세포의 원자에 영향을 미치고 유전 물질 (DNA)을 손상시키기에 충분한 이온화 에너지를 가질 수 있습니다.
4. [125I]R91150 방사성 추적기 합성
참고: CLINDE 합성 섹션에서 언급한 것과 동일한 보안 규칙을 따라야 합니다.
5. 동물 준비
6. 스펙트 획득
7. 스캔 재구성
8. 쥐 뇌 추출
9. 세포 분리
10. 셀 정렬
11. 감마 카운팅
WT 래트는 일방적 LPS 주사 후 [125I]CLINDE 방사성추적기를 사용한 생체내 SPECT 스캔을 경험하였다(도 2). 이 스캔 (방사선 추적기 주사 후 45-60 분의 이미지로부터의 합산 데이터 사용)은 뇌의 대측성 영역에서보다 LPS 주사 부위 (도 2A)에서 [125I]CLINDE의 더 높은 결합을 보였다 (도 2B). FACS-RTT를 시행한 생체외 샘플은 이러한 결과를 확인하고 미세아교세포에서만 더 많은 수의 [125I]CLINDE 결합 부위의 존재를 밝혀냈으며, 이는 뇌의 동측성 측에서 [125I]CLINDE 신호의 세포 기원이 미세아교세포였음을 보여준다(도 3A)15.
동일한 [125I]CLINDE 방사성추적기를 사용하여, 프로토콜을 이어서 오래된 TgF344-AD 래트(12개월 및 24개월령)의 해마에서 수행하고 24개월된 WT와 비교하였다. 결과는 TgF344-AD 래트에서 12개월째에 TSPO 결합의 증가가 성상세포로 제한된다는 것을 입증하였다. 24개월 된 래트에서, TSPO 결합의 증가는 성상세포 및 미세아교세포 변화 둘 다에 기인하였다(도 3B). 결과는 성상세포에서의 TSPO 과발현이 아마도 미세아교세포 이전에 관찰된다는 것을 보여주었다. 독립적으로, 방사성추적자[125I]R91150을 사용하여, 이 기술은 더 오래된 TgF344-AD 래트에서, 삼중항 성상세포가 WT와 비교했을 때 감소된5HT2AR 밀도를 나타냈다는 것을 보여주기 위해 세포 규모에서 사용되었다(도 3C)16.
마지막으로, FACS-RTT를 인간 AD 사후 샘플에 대해 수행하였다. 해리 후, 세포를 FACS 절차 및 염색 전에 [125I]CLINDE와 함께 인큐베이션하였다. 이것은 연령 일치 대조군과 비교하여 AD 피험자의 성상세포 및 미세아교세포 둘 다에서 TSPO의 피질 과발현을 발견하는 것을 허용하였다 (도 3D).

그림 1: SPECT 카메라 설정. (A) SPECT 카메라 전체 프레젠테이션. (B) 히터 및 호흡률 모니터링을 통한 침대 프리젠 테이션. (C) 마취 튜브 플러그. (D) 가열 침대 및 호흡 프로브 소켓. (E) 소프트웨어에서 팬텀 포지셔닝 모니터링보기. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

그림 2: [125I]CLINDE 방사성추적기를 사용한 SPECT를 이용한 TSPO 뇌 영상. 대표적인 이미지([125I]CLINDE)의 주사 후 해마의 (A) LPS 또는 (B) 식염수 주사 후 뇌의 동측성(백색) 및 대측방(적색) 측에서의 주사 후 45-60분. 생체내 시간-관심 부피에서 측정된 활성 곡선은 오른쪽 패널에 표시된다. 스펙트: 단일 광자 방출 컴퓨터 단층 촬영; TSPO: 트랜스로케이터 단백질; LPS: 리포폴리사카라이드. n = 조건 당 7 마리의 동물. 이 수치는 Tournier et al.15에서 수정되었습니다. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.

도 3: TSPO 및 5HT2A R. (A) LPS의 일방적 뇌 주사 후 TSPO 과발현의 세포 기원의 정량화. 방사능은 주사의 대측성 (회색, n = 7) 및 동측성 (녹색, n = 7) 측의 각 세포 집단에서 측정되었다 (조직의 % 주입 용량 / g). 사용 된 통계 테스트 : 쌍을 이룬 t- 테스트. (b) 오래된 TgF344-AD 래트에서의 TSPO. [125I]CLINDE 농도 (조직의 % 주입 용량 / g)는 24 개월 된 야생형 동물 (회색, n = 9) 및 12- (녹색, n = 8) 및 24 개월 된 (보라색, n = 7) TgF344- AD 래트에서 결정되었습니다. 사용 된 통계 테스트 : 양방향 ANOVA. (c) 5HT2A R은 오래된 TgF344-AD 래트에서 선조체의 성상세포에서 감소된다. [125I]R91150 농도는 WT (회색, n = 7) 및 오래된 TgF344-AD (녹색, n = 11) 래트의 세포 수준 (% 주사 용량 / 세포)에서 성상 세포 및 미세 아교세포에서 결정되었습니다. 통계 테스트 사용 : 단방향 ANOVA. (D) 알츠하이머병(AD)에서 전두엽 피질에서 TSPO 과발현의 세포 출처. 각 세포 집단에서, 방사능은 AD 피험자 (녹색, n = 9) 및 대조군 (회색, n = 9)에서 측정된다 (조직의 % 주사량 / g). 사용 된 통계 테스트 : 페어링되지 않은 t- 테스트. 모든 데이터는 다음의 주석과 함께 평균 ± 95% CI로 표현된다: * p < 0.05, **p < 0.01, *** p < 0.001. 이 그림의 더 큰 버전을 보려면 여기를 클릭하십시오.
저자는 이해 상충을 선언하지 않습니다.
형광-활성화된 세포 분류-방사성리간드 처리된 조직(FACS-RTT)은 알츠하이머병에서 세포 규모로 18kDa 트랜스로케이터 단백질 또는 세로토닌 5HT2A-수용체 발현의 역할을 연구하는 강력한 도구입니다. 이 프로토콜은 TgF344-AD 래트 모델에서 FACS-RTT의 생체외 적용을 기술한다.
이 연구는 스위스 국립 과학 재단 (보조금 번호 320030-184713)의 지원을 받았다. 저자 BBT와 KC는 Velux Foundation (프로젝트 n. 1123)의 지원을 받습니다. 저자 ST는 스위스 국립 과학 재단 (Early Post-Doc Mobility Scholarship, no. P2GEP3_191446), Max Cloetta Foundation (Clinical Medicine Plus 장학금) 교수, Jean and Madeleine Vachoux Foundation.
| 아세트산 | 시그마 Aldrich | ||
| 아세토니트릴 | Sigma-Aldrich | ||
| BioVet | 바이탈 체크를 위한 | BioVet | 소프트웨어 |
| Bondclone C18 역상 칼럼 | Phenomenex, Schlieren, 스위스 | ||
| 네바 | 데스-쉬르 | 대학 병원Virucide | |
| Fc 블록/안티-CD32 | BD Biosciences | BDB550270 | 쥐에 대한 반응 |
| FITC-conjugated anti-rat CD90 | Biolegend | 202504 | 쥐에 대한 반응 |
| Heparin | B. Braun | B01AB01 | |
| HPLC | Knauer | ||
| Insyte-W 24 GA 0.75 IN 0.7 x 19 mm | BD Biosciences | 321312 | 24 G 카테터 |
| Isoflurane | Baxter | ZDG9623 | |
| Lacryvisc | Alcon | 2160699 | |
| LS Columns | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| MACS MultiStand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | |
| Micropore soft tape | 3M | F51DA01 | |
| MILabs-Uspect II | MILabs | Software for SPECT Camera | |
| MoFlo Astrios | Beckman Coulter | Cell sorter | |
| Myelin Removal Beads II | Miltenyi Biotec | 130-096-733 | 비즈와 미엘린 제거 완충액이 함유되어 있습니다. |
| NaCl 0.9% 멸균 용액 | B. Braun | 395202 | |
| 신경 해리 키트 (P) | Miltenyi Biotec | 130-092-628 | 효소 혼합물, 피펫 1, 2 및 3을 포함합니다. |
| 나일론 메쉬 시트 | Amazon | CMN-0074-10YD | 40인치 너비, 80미크론 크기 메쉬 |
| 과아세트산 | Sigma-Aldrich | ||
| QuadroMACS 분리기 | Miltenyi Biotec | 130-090-976 | |
| R91150 pré cursor | CERMN | ||
| Sep-Pak C18 컬럼 | Waters | Concentration column | |
| Sodium iodide Na125 | PerkinElmer | ||
| 트리부틸린 전구체 | CERMN | ||
| U-SPECT Rec2.38c | MILabs | 버전 Rec2.38c | SPECT 이미지 재구성용 소프트웨어 |
| USPECT II | MILabs | Spect Camera | |
| Wizard 3" | PerkinElmer | 감마 카운터 |