Choroba Parkinsona (PD) jest powszechną chorobą neurodegeneracyjną powodującą postępujący spadek motoryczny i poznawczy, a także inne objawy. Od jej odkrycia minęło ponad 200 lat, a mimo to podejścia terapeutyczne modyfikujące przebieg choroby pozostają nieuchwytne, co stanowi znaczne obciążenie dla milionów pacjentów i opiekunów na całym świecie. Standardowe techniki biologii molekularnej nie wystarczają już do badania tej choroby, dlatego ważne jest, abyśmy jako społeczność badawcza opracowali jasne i powtarzalne metody, które mogą przyspieszyć badania w tej dziedzinie. W związku z tym stworzyliśmy ten zbiór metod składający się z artykułów obejmujących zaawansowane metodologie, od technik in vitro do in vivo , które mogą pomóc w rozwiązaniu problemów związanych z patofizjologią choroby Parkinsona. Kolekcja ta przedstawia różne techniki in vitro i in vivo , które umożliwią naukowcom badanie patofizjologii choroby Parkinsona i poszukiwanie ulg terapeutycznych.
Dysfunkcja mitochondriów została szeroko powiązana z chorobą Parkinsona w literaturze 1,2,3,4. Skłoniło to do intensywnych badań nad biologią, morfologią i funkcją mitochondriów w różnych modelach PD. Technologia Seahorse jest szeroko stosowana w celu zbadania funkcji mitochondriów 1,5: technologia ta mierzy zużycie tlenu za pomocą kilku czujników po sekwencyjnym dodaniu różnych inhibitorów lub aktywatorów oddychania mitochondrialnego. Zastosowanie tej technologii in vivo było wyzwaniem, ponieważ technika ta została pierwotnie zaprojektowana do zastosowań w hodowlach komórkowych. W tym zbiorze metod Zhi i wsp. przedstawili 24-pleksową metodę oceny oddychania mitochondrialnego w wycinkach mózgu prążkowia6. W tym artykule stosują swoją metodę do młodych i starszych myszy typu Pink1-/- i dzikiego i pokazują, że podstawowe zużycie tlenu jest zmniejszone u myszy w wieku Pink1-/-. Opracowana przez nich metoda pozwoli naukowcom zajmującym się chorobą Parkinsona ocenić zużycie tlenu w swoich modelach i zapewni platformę do oceny in vivo dysfunkcji mitochondriów w PD6. Podobnie Ciceri i wsp. wykazują, że morfologię mitochondriów można ocenić w pośmiertnych skrawkach tkanek myszy7. Kilka badań sugeruje, że nieprawidłowa morfologia mitochondriów koreluje z dysregulacją funkcjonalną w kontekście PD 1,4,5, a zatem ocena morfologii mitochondriów w takich skrawkach tkanek umożliwi powszechną ocenę zdrowia mitochondriów bez użycia specyficznych modeli transgenicznych.
Utrata neuronów dopaminergicznych w istocie czarnej pars compacta (SNc) pozostaje jednym ze złotych standardów w rozwoju modeli PD gryzoni8. Podobnie, jego redukcja pozostaje jednym z obecnych złotych standardów w leczeniu PD8. Kwantyfikacja neuronów dodatnich pod względem hydroksylazy tyrozynowej (TH+) jest zatem niezbędną techniką dla laboratoriów badań translacyjnych i przedklinicznych. Bezstronna stereologia jest preferowaną techniką kwantyfikacji neuronów TH+ i jest nie tylko pracochłonna i czasochłonna, ale także często niedostępna dla laboratoriów o niższym budżecie, ponieważ wymaga użycia drogiego zastrzeżonego oprogramowania. W swoim artykule O'Hara i in. opisują krok po kroku protokół oceny neuronów TH+, który może wykryć redukcje w tej populacji neuronów, które są porównywalne z tymi wytwarzanymi przez bezstronną stereologię9. Wreszcie, pokazują również, że mogą wykryć zmniejszenie tej populacji neuronów w transgenicznym modelu SNCA 9. Łącznie badania te umożliwią wielu laboratoriom zbadanie modeli PD w celu oceny potencjału leczenia w zmniejszaniu lub zwiększaniu tej populacji neuronów.
Technologia indukowanych pluripotencjalnych komórek macierzystych (iPSC) zapewnia unikalne możliwości modelowania chorób u ludzi10. Protokoły różnicowania dla wielu typów komórek są powszechnie dostępne i wykorzystywane przez społeczność badawczą w celu modelowania chorób. Miało to szczególny wpływ na społeczność badawczą zajmującą się neurodegeneracją, ponieważ nie ma ona łatwego dostępu do materiału biopsyjnego ze względu na charakter zaangażowanej tkanki. Chociaż nauczyliśmy się z kultur komórkowych pochodzących z iPSC, kultury te cierpią ze względu na znaczną zmienność: odtwarzalność między miejscami w eksperymentach molekularnych opartych na iPSC jest słaba, a zatem kontrola jakości i rygorystyczne protokoły różnicowania iPSC mają kluczowe znaczenie, a także potrzebne są wspólne badania, aby ujawnić systematyczne odchylenia w celu poprawy odtwarzalności11. Podkreśla to potrzebę solidnych protokołów z niezwykłą dbałością o szczegóły dla rozwoju tych kultur i pomiaru związanych z nimi fenotypów. W tym zbiorze metod Crompton i in. przedstawiają protokół w celu powtarzalnego wytwarzania astrocytów brzusznej śródmózgowia, niezbędnych do przeżycia neuronów TH +12. Komórki te są również ściśle związane z patofizjologią PD 12,13,14 i dlatego stanowią dobrych kandydatów do badania in vitro modyfikatorów choroby. Podobnie Roberts i in. opracowali wydajny, solidny i skalowalny protokół fagocytozy materiału komórkowego przez makrofagi pochodzące z iPSC15. Razem te dwa artykuły pomogą społeczności naukowej, dostarczając solidnych zasobów do modelowania komórek glejowych w chorobie Parkinsona, które zbyt często są nadal odrzucane jako komórki podporowe. Protokoły te zapewnią również bardzo potrzebną uwagę neurozapalnemu aspektowi choroby Parkinsona.
Podsumowując, największą niezaspokojoną potrzebą w dziedzinie choroby Parkinsona pozostaje brak terapii modyfikującej przebieg choroby dla pacjentów z chorobą Parkinsona, dlatego ten zbiór artykułów pomoże tej dziedzinie posunąć się naprzód, zapewniając solidną podstawę metodologiczną dla kilku bardzo istotnych technik dla społeczności badawczej.