Receptor insuliny (IR) jest jednoprzebiegowym transbłonowym receptorem enzymatycznym, który pośredniczy w różnych fizjologicznych efektach insuliny. Funkcjonuje jako białko dimeryczne, przy czym każdy monomer składa się z dwóch łańcuchów peptydowych połączonych wiązaniem dwusiarczkowym: zewnątrzkomórkową podjednostką α, która zawiera domenę wiążącą ligand, oraz podjednostką transbłonową β, której sekwencja wewnątrzkomórkowa posiada wewnętrzną aktywność kinazy tyrozynowej1. Poprzez alternatywny splicing eksonu 11, transkrypcja genu IR powoduje powstanie dwóch wariantów mRNA IR. IR-A nie ma eksonu 11, podczas gdy IR-B go zachowuje. W związku z tym IR-A i IR-B różnią się sekwencją 12-aminokwasową w pobliżu C-końca podjednostki α, co skutkuje wyraźnym wiązaniem czynników wzrostu oprócz dojrzałej insuliny i różnymi właściwościami sygnalizacyjnymi. Podczas gdy oba warianty wykazują podobne powinowactwo do insuliny, IR-A ma większe powinowactwo do insulinopodobnego czynnika wzrostu-II (IGF-II) i proinsuliny w porównaniu z IR-B. Wzorce ekspresji IR-A i IR-B różnią się w zależności od typu tkanki i komórki oraz stanu choroby2.
Ich zróżnicowana ekspresja w tkankach i chorobach podkreśla ich wyjątkowy wkład w fizjologię i patologię. Splot naczyniówkowy (CP), wyspecjalizowana struktura, która wytwarza płyn mózgowo-rdzeniowy (CSF) i stanowi część bariery krew-płyn mózgowo-rdzeniowy, odgrywa kluczową rolę w transporcie składników odżywczych, usuwaniu odpadów i neuroprotekcji, zwłaszcza podczas stanu zapalnego. Obie izoformy IR ulegają ekspresji w CP, gdzie prawdopodobnie regulują objętość i skład płynu mózgowo-rdzeniowego. IR-A, poprzez wiązanie o wysokim powinowactwie przez IGF-II, prawdopodobnie sprzyja proliferacji komórkowej i naprawie tkanek w nabłonku CP. Z drugiej strony IR-B bierze udział w transporcie insuliny przez barierę krew-płyn mózgowo-rdzeniowy, wspierając dostępność insuliny w mózgu dla astrocytów, neuronów, gleju i homeostazy glukozy 3,4.
Przedcukrzycowy poziom IR wiąże się z podwyższonym poziomem tau w płynie mózgowo-rdzeniowym u bezobjawowych osób z genetycznym ryzykiem choroby Alzheimera (AD)5, a zmiany w stosunku IR-A / IR-B są związane z insulinoopornością, starzeniem się i zwiększonymi czynnikami aktywności proliferacyjnej, które mogą przyczyniać się do raka i innych patologii6. Identyfikacja specyficznych dla izoform wzorców ekspresji IR-A i IR-B stanowi kluczowy krok w kierunku opracowania nowych strategii terapeutycznych dla złożonych zaburzeń ośrodkowego układu nerwowego. Jednak obecne podejścia, takie jak barwienie immunologiczne i qPCR, są ograniczone: nie wszystkie białka mogą być wiarygodnie znakowane immunologicznie z powodu braku zwalidowanych przeciwciał i chociaż qPCR jest wysoce specyficzny, brakuje mu rozdzielczości przestrzennej.
Aby przezwyciężyć te ograniczenia, zastosowaliśmy hybrydyzację in situ Duplex (ISH), zaawansowaną technologię wykrywania RNA opartą na platformie RNAscope BaseScope. Test ten wykorzystuje unikalną konstrukcję sondy z podwójnym Z, która wymaga tandemowego wiązania z docelowym RNA, co zapewnia wysoką specyficzność i czułość, nawet w przypadku transkryptów o niskiej liczebności. Sygnał fluorescencyjny lub chromogenny jest wzmacniany przez wiele zdarzeń wiązania sondy, co poprawia wykrywalność i redukuje tło7. W przeciwieństwie do standardowego RNAscope, ten test jest zoptymalizowany do wykrywania krótkich sekwencji RNA (50-300 zasad), dzięki czemu jest szczególnie odpowiedni do identyfikacji alternatywnych zdarzeń splicingu, wariantów pojedynczego nukleotydu i rzadkich transkryptów w złożonych tkankach, takich jak mózg8.
Test ten wizualizuje cele jednocześnie jako wyraźne zielone (C1) i czerwone (C2) sygnały chromogenne w jasnym polu. Zapewnia sukces przy użyciu tkanek utrwalonych w 4% paraformaldehydzie (PFA) lub 10% neutralnej buforowanej formalinie (NBF) i poddanych do sekcji w ilości 5 μm-15 μm (zamrożone/FFPE), zawierających RNA o niskiej lub wysokiej obfitości. Ze względu na wrażliwość na degradację RNA, nadmierną fiksację i błędy sondy, musimy zoptymalizować obróbkę wstępną, konstrukcję sondy i kontrole, aby zmaksymalizować specyficzność i zminimalizować tło. Tutaj zastosowaliśmy ten test Duplex ISH do scharakteryzowania wzorców ekspresji IR-A i IR-B w mysim CP, oferując nowy wgląd w biologię przestrzenną izoform IR i ich możliwe role w zdrowiu i chorobie mózgu.