De ziekte van Parkinson (PD) is een veelvoorkomende neurodegeneratieve ziekte die resulteert in progressieve motorische en cognitieve achteruitgang, samen met andere symptomen. Er zijn meer dan 200 jaar verstreken sinds de ontdekking ervan, en toch blijven ziektemodificerende therapeutische benaderingen ongrijpbaar, waardoor miljoenen patiënten en verzorgers over de hele wereld een aanzienlijke last dragen. Standaard moleculaire biologietechnieken zijn niet langer voldoende om deze ziekte te bestuderen, en daarom is het belangrijk dat wij als onderzoeksgemeenschap duidelijke en reproduceerbare methoden produceren die onderzoek in dit veld kunnen versnellen. Daarom hebben we deze methodencollectie gemaakt, bestaande uit artikelen die geavanceerde methodologieën bestrijken, van in vitro tot in vivo technieken, die kunnen helpen om vragen te beantwoorden die verband houden met de pathofysiologie van PD. Deze collectie presenteert verschillende in vitro en in vivo technieken die onderzoekers in staat zullen stellen om de pathofysiologie van PD te bestuderen en therapeutische verlichting te verkennen.
Mitochondriale disfunctie is uitgebreid gekoppeld aan de ziekte van Parkinson in de literatuur1,2,3,4. Dit heeft geleid tot intensief onderzoek naar mitochondriale biologie, morfologie en functie in verschillende PD-modellen. Seahorse-technologie is veel gebruikt om mitochondriale functie te onderzoeken1,5: deze technologie meet zuurstofverbruik via verschillende sensoren na de sequentiële toevoeging van verschillende remmers of activatoren van mitochondriale ademhaling. In vivo gebruik van deze technologie is uitdagend geweest, aangezien deze techniek oorspronkelijk was ontworpen voor celkweekapplicaties. In deze methodencollectie presenteerde Zhi et al. een 24-plex methode voor de evaluatie van mitochondriale ademhaling in striatale hersensneden6. In dit artikel passen ze hun methode toe op jonge en oude Pink1-/- en wild-type muizen en laten zien dat het basale zuurstofverbruik verminderd is bij oude Pink1-/- muizen. Hun methode zal PD-onderzoekers in staat stellen om het zuurstofverbruik in hun modellen te evalueren en biedt een platform voor de in vivo evaluatie van mitochondriale disfunctie in PD6. Evenzo laten Ciceri et al. zien dat de morfologie van mitochondria kan worden geëvalueerd in post-mortem muisweefselsecties7. Verschillende studies suggereren dat abnormale mitochondriale morfologie correleert met functionele dysregulatie in de context van PD1,4,5, en dus zal de evaluatie van mitochondriale morfologie in dergelijke weefselsecties de wijdverbreide evaluatie van mitochondriale gezondheid mogelijk maken zonder het gebruik van specifieke transgene modellen.
Dopaminerge neuronale verlies in de substantia nigra pars compacta (SNc) blijft een van de gouden standaarden voor de ontwikkeling van PD-knaagdiermodellen8. Evenzo blijft de vermindering ervan een van de huidige gouden standaarden voor PD-therapeutische behandelingen8. De kwantificering van tyrosinehydroxylase-positieve (TH+) neuronen is daarom een essentiële techniek voor translationeel en preklinisch onderzoekslaboratoria. Onbevooroordeelde stereologie is de voorkeurstechniek voor de kwantificering van TH+ neuronen, en het is niet alleen arbeidsintensief en tijdrovend, maar ook vaak onmogelijk toegankelijk voor laboratoria met een lager budget omdat het het gebruik van dure eigendomssoftware vereist. In hun artikel beschrijven O’Hara et al. een stapsgewijs protocol voor de beoordeling van TH+ neuronen dat verminderingen in deze neuronale populatie kan detecteren die vergelijkbaar zijn met die geproduceerd door onbevooroordeelde stereologie9. Ten slotte laten ze ook zien dat ze een vermindering in deze neuronale populatie kunnen detecteren in een SNCA-transgene model9. Samen zal dit onderzoek meerdere laboratoria in staat stellen om PD-modellen te onderzoeken om het potentieel van behandelingen bij het verminderen of verhogen van deze neuronale populatie te beoordelen.
Geïnduceerde pluripotente stamcel (iPSC) technologie biedt unieke mogelijkheden voor modellering van menselijke ziekten10. Differentiatieprotocollen voor een groot aantal celtypen zijn wijd beschikbaar en worden door de onderzoeksgemeenschap gebruikt om ziekten te modelleren. Dit is vooral impactvol geweest voor de neurodegeneratieve onderzoeksgemeenschap, omdat deze gemakkelijk geen biopsiemateriaal kan verkrijgen vanwege de aard van het betrokken weefsel. Hoewel we hebben geleerd van iPSC-afgeleide celculturen, lijden deze culturen aan significante variabiliteit: de reproduceerbaarheid tussen sites in iPSC-gebaseerde moleculaire experimenten is slecht, en daarom zijn kwaliteitscontrole en rigoureuze protocollen voor de differentiatie van iPSC van cruciaal belang, en ten slotte zijn collaboratieve studies nodig om systematische vooringenomenheden te onthullen om de reproduceerbaarheid te verbeteren11. Dit benadrukt de noodzaak van robuuste protocollen met uitstekende aandacht voor detail voor de ontwikkeling van deze culturen en de meting van hun bijbehorende fenomenen. In deze methodencollectie presenteren Crompton et al. een protocol om op reproduceerbare wijze ventrale middenhersen-astrocyten te produceren, essentieel voor TH+ neuronale overleving12. Deze cellen zijn ook intiem verbonden met de pathofysiologie van PD12,13,14, en vertegenwoordigen daarom goede kandidaten voor het in vitro onderzoek van ziektemodificatoren. Evenzo hebben Roberts et al. een efficiënt, robuust en schaalbaar protocol geproduceerd voor de fagocytose van cellulair