$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Tauopatii, w tym choroba Alzheimera (AD), charakteryzują się agregacją i rozprzestrzenianiem się białka tau związanego z mikrotubulami w obrębie obwodów neuronalnych1,2. Glia są coraz bardziej doceniane jako regulatorzy dynamiki choroby tau, w tym pobierania, degradacji i rozprzestrzeniania się3,4,5,6,7,8,9,10,11,12. Zrozumienie, w jaki sposób glia przyczynia się do tauopatii, jest pilnym problemem do rozwiązania kluczowych dynamiki choroby, w tym neuroinflamacji i rozprzestrzeniania się tau. Wśród populacji glejocytów, mikrogleja – komórki fagocytarne zamieszkujące mózg – są unikalnie pozycjonowane, aby pośredniczyć w usuwaniu tau.
Mimo pilnej potrzeby wyjaśnienia mechanizmów obsługi tau w mikroglei, dziedzina ta nadal ogranicza się w zakresie rozdzielczości i przepustowości dostępnych testów. Kluczowe pytania dotyczące wewnętrznego pobierania tau, transportu wewnątrzkomórkowego i usuwania komórkowego pozostają nierozwiązane. Każdy z tych etapów reprezentuje odrębny mechanizmiczny proces: pobieranie odnosi się do wewnętrznego pobierania tau pozakomórkowego w błonie komórkowej; transport obejmuje sortowanie i transport pobranego tau przez endosomalne, lizosomalne i inne komponenty wewnątrzkomórkowe; a degradacja oznacza proteolityczny rozkład tau, głównie przez ścieżki lizosomalne i proteasomowe. Chociaż te kroki są sekwencyjne dla przetwarzania tau pozakomórkowego, ponieważ pobrane tau musi przejść przez komponenty wewnątrzkomórkowe przed osiągnięciem mechanizmów degradacyjnych, są one niezależnie regulowane, a dana eksperymentalna perturbacja może wpływać na jeden krok bez zmiany pozostałych. Na przykład zmniejszenie wewnętrznego sygnału tau może oznaczać upośledzone pobieranie, niewłaściwe kierowane z dala od komponentów degradacyjnych lub zwiększoną degradację. Rozwiązanie tych procesów wymaga nowych platform testowych, które mogą wykrywać obecność białka i mogą być połączone z istniejącymi środkami w celu określenia losu białka w czasie.
Obecne metody rozwiązywania wewnętrznego pobierania i degradacji tau opierają się na immunocytochemii, cytometrii przepływowej, western blottingu i podejściach do fluorescencyjnego oznaczania w celu ilościowego określenia pobierania, lokalizacji subkomórkowej i przetwarzania wewnątrzkomórkowego gatunków tau13,14,15,16,17,18. Jednak każde z tych podejść cierpi na fundamentalne ograniczenia, gdy jest stosowane do badania dynamiki usuwania białka. Immunocytochemia i western blotting nie mają wystarczającej czułości do wykrycia gatunków tau o niskiej obfitości i są pracochłonne. Cytometria przepływowa i testy oparte na fluorescencji nie wiernie raportują usuwanie białka, ponieważ fluorofory mogą utrzymywać się po zdegradowaniu skonjugowanego białka19, rozdzielając sygnał fluorescencyjny od rzeczywistego losu białka interesującego nas. Razem, te ograniczenia pozostawiają krytyczną lukę, bez żadnej istniejącej metody, która jednocześnie zapewnia czułość, rozdzielczość czasową i skalowalność wymaganą do ilościowego śledzenia dynamiki usuwania tau. Dlatego główną przeszkodą w postępie w zrozumieniu dynamiki obsługi tau w mikroglei był brak ilościowych, czasowo rozdzielonych, wysoko-przepustowościowych testów do pomiaru usuwania tau w żywych komórkach.
Aby załatać lukę w braku ilościowej platformy do monitorowania dynamiki tau w żywych komórkach, opracowaliśmy wrażliwy test oparty na luminescencji, który może być używany do wykrywania dynamiki białka tau wewnątrzkomórkowego. To podejście wykorzystuje system dopełniający oparty na podzielonym luciferase, w którym mała tag-peptydowa (High Affinity Binary Technology lub HiBiT) jest scalana z tau, umożliwiając pomiary kinetyczne w żywych komórkach. Po interakcji z komplementarnym partnerem wiązania (Large Binary Technology lub LgBiT), oznaczone białko odtwarza aktywny enzym luciferase, generując ilościowy bioluminescencyjny sygnał20,21,22. Ten luminescencyjny sygnał zapewnia bezpośrednie, wrażliwe odczytywanie obfitości białka, umożliwiając dynamiczne śledzenie zmian w poziomach wewnątrzkomórkowych w czasie. W rezultacie luminescencja może być używana jako solidny reporter obecności lub braku białka, jak w przypadku degradacji wewnątrzkomórkowej. Razem, ta platforma umożliwia precyzyjne, czasowo rozdzielone pomiary obsługi tau i oferuje powszechnie stosowalną strategię do badania obrotu białka.