De insulinereceptor (IR) is een single-pass transmembraan enzymatische receptor die de diverse fysiologische effecten van insuline medieert. Het functioneert als een dimeer eiwit, waarbij elk monomeer bestaat uit twee peptideketens die met elkaar verbonden zijn door een disulfidebinding: de extracellulaire α-subeenheid, die het ligandbindende domein bevat, en de transmembraan β-subeenheid, waarvan de intracellulaire sequentie intrinsieke tyrosinekinase-activiteit bezit1. Door alternatieve splicing van exon 11 geeft transcriptie van het IR-gen aanleiding tot twee IR-mRNA-varianten. IR-A mist exon 11, terwijl IR-B het behoudt. Bijgevolg verschillen IR-A en IR-B door een sequentie van 12 aminozuren nabij de C-terminus van de α-subeenheid, wat resulteert in een duidelijke binding van groeifactoren naast rijpe insuline, en variërende stroomafwaartse signaleringseigenschappen. Hoewel beide varianten een vergelijkbare affiniteit voor insuline vertonen, heeft IR-A een hogere affiniteit voor insuline-achtige groeifactor-II (IGF-II) en pro-insuline in vergelijking met IR-B. De expressiepatronen van IR-A en IR-B variëren afhankelijk van het weefsel- en celtype en de ziektetoestand2.
Hun differentiële expressie in weefsels en ziekten onderstreept hun unieke bijdrage aan fysiologie en pathologie. De plexus choroides (CP), een gespecialiseerde structuur die cerebrospinale vloeistof (CSF) produceert en deel uitmaakt van de bloed-CSF-barrière, speelt een cruciale rol bij het transport van voedingsstoffen, de afvoer van afvalstoffen en neuroprotectie, vooral tijdens ontstekingen. Beide IR-isovormen worden tot expressie gebracht in de CP, waar ze waarschijnlijk het volume en de samenstelling van de CSF reguleren. IR-A bevordert, door zijn hoge affiniteitsbinding door IGF-II, waarschijnlijk cellulaire proliferatie en weefselherstel in het CP-epitheel. IR-B, aan de andere kant, is betrokken bij insulinetransport door de bloed-CSF-barrière, ter ondersteuning van de beschikbaarheid van insuline in de hersenen voor astrocyten, neuronen, glia en glucosehomeostase 3,4.
Pre-diabetische IR-spiegels zijn in verband gebracht met verhoogde CSF-tau bij asymptomatische personen met een genetisch risico op de ziekte van Alzheimer (AD)5, en veranderingen in de IR-A/IR-B-ratio zijn in verband gebracht met insulineresistentie, veroudering en verhoogde proliferatieve activiteitsfactoren die kunnen bijdragen aan kanker en andere pathologieën6. Het identificeren van isovormspecifieke expressiepatronen van IR-A en IR-B is een cruciale stap in de richting van de ontwikkeling van nieuwe therapeutische strategieën voor complexe aandoeningen van het centrale zenuwstelsel. De huidige benaderingen, zoals immunokleuring en qPCR, zijn echter beperkt: niet alle eiwitten kunnen betrouwbaar worden geimmunolabeld vanwege een gebrek aan gevalideerde antilichamen, en hoewel qPCR zeer specifiek is, mist het ruimtelijke resolutie.
Om deze beperkingen te overwinnen, hebben we gebruik gemaakt van Duplex in situ hybridisatie (ISH), een geavanceerde RNA-detectietechnologie op basis van het RNAscope-platform BaseScope. Deze test maakt gebruik van een uniek dubbel-Z-sondeontwerp dat tandembinding aan het doel-RNA vereist, waardoor een hoge specificiteit en gevoeligheid mogelijk is, zelfs voor transcripten met een lage abundantie. Het fluorescerende of chromogene signaal wordt versterkt door meerdere sondebindingsgebeurtenissen, waardoor de detectie wordt verbeterd en de achtergrondwordt verminderd 7. In tegenstelling tot standaard RNAscope is deze test geoptimaliseerd om korte RNA-sequenties (50-300 basen) te detecteren, waardoor deze bijzonder geschikt is voor het identificeren van alternatieve splitsingsgebeurtenissen, single-nucleotide varianten en zeldzame transcripten in complexe weefsels zoals de hersenen8.
Deze test visualiseert doelen tegelijkertijd als verschillende groene (C1) en rode (C2) chromogene signalen onder helderveld. Het zorgt voor succes met behulp van weefsels gefixeerd in 4% paraformaldehyde (PFA) of 10% neutraal gebufferd formaline (NBF) en doorgesneden op 5 μm-15 μm (bevroren/FFPE), met RNA met een lage tot hoge abundantie. Vanwege de gevoeligheid voor RNA-degradatie, overfixatie en sondefouten, moeten we de voorbehandeling, het ontwerp van de sonde en de controles optimaliseren om de specificiteit te maximaliseren en de achtergrond te minimaliseren. Hier hebben we deze Duplex ISH-test toegepast om de expressiepatronen van IR-A en IR-B in de muizen CP te karakteriseren, wat nieuwe inzichten biedt in de ruimtelijke biologie van IR-isovormen en hun mogelijke rol in de gezondheid en ziekte van de hersenen.