Métodos avançados na pesquisa da doença de Parkinson

A doença de Parkinson (DP) é uma doença neurodegenerativa comum que resulta em declínio motor e cognitivo progressivo, juntamente com outros sintomas. Mais de 200 anos se passaram desde sua descoberta e, no entanto, as abordagens terapêuticas modificadoras de doenças permanecem indefinidas, causando um fardo significativo a milhões de pacientes e cuidadores em todo o mundo. As técnicas padrão de biologia molecular não são mais suficientes para estudar essa doença e, portanto, é importante que nós, como comunidade de pesquisa, produzamos métodos claros e reprodutíveis que possam acelerar a pesquisa nesse campo. Criamos, portanto, esta coleção de métodos composta por artigos que abrangem metodologias avançadas de técnicas in vitro e in vivo , que podem ajudar a abordar questões associadas à fisiopatologia da DP. Esta coleção apresenta diferentes técnicas in vitro e in vivo , que permitirão aos pesquisadores estudar a fisiopatologia da DP e explorar o alívio terapêutico.

A disfunção mitocondrial tem sido amplamente associada à doença de Parkinson na literatura 1,2,3,4. Isso levou a pesquisas intensivas sobre biologia, morfologia e função mitocondrial em diferentes modelos de DP. A tecnologia Seahorse tem sido amplamente utilizada para investigar a função mitocondrial ^1,5: essa tecnologia mede o consumo de oxigênio por meio de vários sensores após a adição sequencial de diferentes inibidores ou ativadores da respiração mitocondrial. O uso in vivo dessa tecnologia tem sido um desafio, pois essa técnica foi originalmente projetada para aplicações de cultura de células. Nesta coleta de métodos, Zhi et al. apresentaram um método 24-plex para a avaliação da respiração mitocondrial em fatias de cérebro estriatal⁶. Neste artigo, eles aplicam seu método a camundongos jovens e idosos Pink1-/- e selvagens e mostram que o consumo basal de oxigênio é reduzido em camundongos Pink1-/-. Seu método permitirá que os pesquisadores de DP avaliem o consumo de oxigênio em seus modelos e forneçam uma plataforma para a avaliação in vivo da disfunção mitocondrial na DP⁶. Da mesma forma, Ciceri et al. mostram que a morfologia das mitocôndrias pode ser avaliada em seções de tecido post-mortem de camundongo⁷. Vários estudos sugerem que a morfologia mitocondrial anormal se correlaciona com a desregulação funcional no contexto da DP ^1,4,5 e, portanto, a avaliação da morfologia mitocondrial em tais seções de tecido permitirá a avaliação generalizada da saúde mitocondrial sem o uso de modelos transgênicos específicos.

A perda neuronal dopaminérgica na substância negra pars compacta (SNc) continua sendo um dos padrões de ouro para o desenvolvimento de modelos de roedores com DP⁸. Da mesma forma, sua redução continua sendo um dos atuais padrões-ouro para os tratamentos terapêuticos da DP⁸. A quantificação de neurônios positivos para tirosina hidroxilase (TH+) é, portanto, uma técnica essencial para laboratórios de pesquisa translacional e pré-clínica. A estereologia imparcial é a técnica preferida para a quantificação de neurônios TH+, e não é apenas trabalhosa e demorada, mas também muitas vezes impossível de acessar para laboratórios de baixo orçamento, pois requer o uso de software proprietário caro. Em seu artigo, O'Hara et al. descrevem um protocolo passo a passo para a avaliação de neurônios TH+ que pode detectar reduções nessa população neuronal que são comparáveis àquelas produzidas pela estereologia imparcial⁹. Finalmente, eles também mostram que podem detectar uma redução nessa população neuronal em um modelo transgênico SNCA ⁹. Juntos, esta pesquisa permitirá que vários laboratórios investiguem modelos de DP para avaliar o potencial dos tratamentos na redução ou aumento dessa população neuronal.

A tecnologia de células-tronco pluripotentes induzidas (iPSC) oferece possibilidades únicas para a modelagem de doenças humanas¹⁰. Protocolos de diferenciação para uma infinidade de tipos de células estão amplamente disponíveis e são usados pela comunidade de pesquisa para modelar doenças. Isso tem sido especialmente impactante para a comunidade de pesquisa neurodegenerativa, pois não pode acessar prontamente o material da biópsia devido à natureza do tecido envolvido. Embora tenhamos aprendido com culturas de células derivadas de iPSC, essas culturas sofrem de variabilidade significativa: a reprodutibilidade entre locais em experimentos moleculares baseados em iPSC é ruim e, portanto, o controle de qualidade e protocolos rigorosos para a diferenciação de iPSC são críticos e, finalmente, estudos colaborativos são necessários para revelar vieses sistemáticos para melhorar a reprodutibilidade¹¹. Isso destaca a necessidade de protocolos robustos com atenção requintada aos detalhes para o desenvolvimento dessas culturas e a medição de seus fenótipos associados. Na coleta deste método, Crompton e col. apresentam um protocolo para produzir astrócitos do mesencéfalo ventral de forma reprodutível, essenciais para a sobrevivência neuronal do TH+¹². Essas células também estão intimamente associadas à fisiopatologia da DP 12,13,14 e, portanto, representam boas candidatas para o estudo in vitro de modificadores da doença. Da mesma forma, Roberts et al. produziram um protocolo eficiente, robusto e escalável para a fagocitose de material celular por macrófagos derivados de iPSC¹⁵. Juntos, esses dois artigos ajudarão a comunidade de pesquisa, fornecendo recursos robustos de modelagem para células gliais na DP, que muitas vezes ainda são descartadas como células de suporte. Esses protocolos também fornecerão a atenção necessária ao aspecto neuroinflamatório da DP.

Em conclusão, a maior necessidade não atendida no campo da DP continua sendo a falta de terapia modificadora da doença para pacientes com DP e, portanto, esta coleção de artigos ajudará o campo a avançar, fornecendo uma base metodológica sólida para várias técnicas altamente relevantes para a comunidade de pesquisa.