파킨슨병(PD)은 다른 증상과 함께 진행성 운동 및 인지 기능 저하를 초래하는 일반적인 신경퇴행성 질환입니다. 발견된 지 200년이 넘었지만 질병 수정 치료 접근법은 여전히 파악하기 어렵기 때문에 전 세계 수백만 명의 환자와 간병인에게 상당한 부담을 안겨주고 있습니다. 표준 분자 생물학 기술은 더 이상 이 질병을 연구하기에 충분하지 않으므로 연구 커뮤니티로서 이 분야의 연구를 가속화할 수 있는 명확하고 재현 가능한 방법을 생산하는 것이 중요합니다. 따라서 우리는 PD의 병태생리학과 관련된 질문을 해결하는 데 도움이 될 수 있는 시험 관 내 기술에서 생체 내 기술에 이르기까지 고급 방법론을 아우르는 기사로 구성된 이 방법 모음을 만들었습니다. 이 컬렉션은 연구자들이 PD의 병태생리학을 연구하고 치료 완화를 탐색할 수 있도록 하는 다양한 시험관 내 및 생체 내 기술을 제시합니다.
미토콘드리아 기능 장애는 문헌 1,2,3,4에서 파킨슨병과 광범위하게 연관되어 있습니다. 이로 인해 다양한 PD 모델에서 미토콘드리아 생물학, 형태 및 기능에 대한 집중적인 연구가 촉발되었습니다. 해마 기술은 미토콘드리아 기능을 조사하기 위해 널리 사용되었습니다 1,5: 이 기술은 미토콘드리아 호흡의 다양한 억제제 또는 활성화제를 순차적으로 추가한 후 여러 센서를 통해 산소 소비량을 측정합니다. 이 기술은 원래 세포 배양 응용 분야를 위해 설계되었기 때문에 생체 내 사용은 어려웠습니다. 이 방법 모음에서 Zhiet al. 선조체 뇌 절편에서 미토콘드리아 호흡 평가를 위한 24-플렉스 방법을 제시했습니다6. 이 기사에서 그들은 젊고 노령의 Pink1-/- 및 야생형 마우스에 그들의 방법을 적용하고 Pink1-/- 노령 마우스에서 기초 산소 소비가 감소한다는 것을 보여줍니다. 그들의 방법을 통해 PD 연구자는 모델에서 산소 소비량을 평가하고 PD6에서 미토콘드리아 기능 장애의 생체 내 평가를 위한 플랫폼을 제공할 것입니다. 마찬가지로, Ciceri et al. 미토콘드리아의 형태가 사후 마우스 조직 절편에서 평가될 수 있음을 보여줍니다7. 여러 연구에서 비정상적인 미토콘드리아 형태가 PD 1,4,5의 맥락에서 기능적 조절 장애와 상관관계가 있음을 시사하므로 이러한 조직 절편에서 미토콘드리아 형태를 평가하면 특정 형질전환 모델을 사용하지 않고도 미토콘드리아 건강을 광범위하게 평가할 수 있습니다.
SNc(Substantia nigra pars compacta)의 도파민성 신경 손실은 PD 설치류 모델 개발을 위한 황금 표준 중 하나로 남아 있습니다8. 마찬가지로, 그 감소는 PD 치료 치료에 대한 현재 황금 표준 중 하나로 남아 있습니다8. 따라서 티로신 하이드록실라제 양성(TH+) 뉴런의 정량화는 중개 및 전임상 연구 실험실에 필수적인 기술입니다. 편향되지 않은 입체학은 TH+ 뉴런의 정량화에 선호되는 기술이며, 힘들고 시간이 많이 소요될 뿐만 아니라 값비싼 독점 소프트웨어를 사용해야 하기 때문에 저예산 실험실에서는 액세스가 불가능한 경우가 많습니다. 그들의 기사에서, O'Hara et al. 편향되지 않은 입체학에 의해 생성된 것과 유사한 이 뉴런 집단의 감소를 감지할 수 있는 TH+ 뉴런 평가를 위한 단계별 프로토콜을 설명합니다9. 마지막으로, 그들은 또한 SNCA-형질전환 모델9에서 이 뉴런 집단의 감소를 감지할 수 있음을 보여줍니다. 이 연구를 통해 여러 실험실에서 이 신경 집단을 줄이거나 증가시키는 치료의 잠재력을 평가하기 위해 PD 모델을 조사할 수 있습니다.
유도만능줄기세포(iPSC) 기술은 인간 질병 모델링에 고유한 가능성을 제공합니다10. 수많은 세포 유형에 대한 분화 프로토콜은 질병을 모델링하기 위해 연구 커뮤니티에서 널리 사용 가능하고 사용됩니다. 이는 관련 조직의 특성으로 인해 생검 자료에 쉽게 접근할 수 없기 때문에 신경퇴행성 연구 커뮤니티에 특히 영향을 미쳤습니다. 우리는 iPSC 유래 세포 배양에서 배웠지만, 이러한 배양은 상당한 가변성을 가지고 있습니다: iPSC 기반 분자 실험에서 교차 부위 재현성이 좋지 않으므로 iPSC의 분화를 위한 품질 관리 및 엄격한 프로토콜이 중요하며, 마지막으로 재현성을 개선하기 위해 체계적인 편향을 밝히기 위한 공동 연구가 필요합니다11. 이는 이러한 배양의 개발과 관련 표현형의 측정을 위해 세부 사항에 세심한 주의를 기울인 강력한 프로토콜의 필요성을 강조합니다. 이 방법 모음에서 Crompton et al. TH+ 뉴런 생존에 필수적인 복부 중뇌 성상세포를 재현 가능하게 생성하기 위한 프로토콜을 제시합니다12. 이 세포는 또한 PD 12,13,14의 병태생리학과 밀접하게 연관되어 있으므로 질병 조절제의 시험관 내 연구를 위한 좋은 후보를 나타냅니다. 마찬가지로, Roberts et al. iPSC 유래 대식세포에 의한 세포 물질의 식균 작용을 위한 효율적이고 강력하며 확장 가능한 프로토콜을 제작했습니다15. 이 두 기사는 여전히 지지 세포로 너무 자주 폐기되는 PD의 신경교 세포에 대한 강력한 모델링 리소스를 제공함으로써 연구 커뮤니티에 도움이 될 것입니다. 이러한 프로토콜은 또한 PD의 신경염증 측면에 절실히 필요한 관심을 제공할 것입니다.
결론적으로, PD 분야에서 가장 큰 미충족 요구는 여전히 PD 환자를 위한 질병 수정 요법의 부족이므로 이 기사 모음은 연구 커뮤니티에 관련성이 높은 여러 기술에 대한 견고한 방법론적 기반을 제공함으로써 이 분야가 발전하는 데 도움이 될 것입니다.