Болезнь Паркинсона (БП) является распространенным нейродегенеративным заболеванием, приводящим к прогрессирующему двигательному и когнитивному снижению, наряду с другими симптомами. С момента его открытия прошло более 200 лет, и все же модифицирующие болезнь терапевтические подходы остаются неуловимыми, тем самым причиняя значительное бремя миллионам пациентов и ухаживающих за ними лиц по всему миру. Стандартных методов молекулярной биологии уже недостаточно для изучения этого заболевания, и поэтому важно, чтобы мы, как научное сообщество, создавали четкие и воспроизводимые методы, которые могли бы ускорить исследования в этой области. Поэтому мы создали эту коллекцию методов, состоящую из статей, охватывающих передовые методологии от in vitro до техник in vivo , которые могут помочь решить вопросы, связанные с патофизиологией БП. В этой коллекции представлены различные методики in vitro и in vivo , которые позволят исследователям изучить патофизиологию БП и изучить терапевтическое облегчение.
Митохондриальная дисфункция в значительной степени связана с болезнью Паркинсона в литературе 1,2,3,4. Это послужило толчком к интенсивным исследованиям биологии митохондрий, морфологии и функции в различных моделях БП. Технология Seahorse широко используется для исследования митохондриальной функции 1,5: эта технология измеряет потребление кислорода с помощью нескольких датчиков после последовательного добавления различных ингибиторов или активаторов митохондриального дыхания. Использование этой технологии in vivo было сложной задачей, поскольку изначально она была разработана для применения в клеточных культурах. В этой коллекции методов Zhi et al. представили 24-плексный метод для оценки митохондриального дыхания в срезах мозга стриарного тела6. В этой статье они применили свой метод к молодым и старым мышам Pink1-/- и дикого типа и показали, что базальное потребление кислорода снижается у мышей Pink1-/- в возрасте. Их метод позволит исследователям БП оценить потребление кислорода в своих моделях и обеспечит платформу для оценки in vivo митохондриальной дисфункции при БП6. Кроме того, Ciceri et al. показывают, что морфология митохондрий может быть оценена на посмертных срезах мышиной ткани7. Несколько исследований показывают, что аномальная морфология митохондрий коррелирует с функциональной дисрегуляцией в контексте PD 1,4,5, и поэтому оценка морфологии митохондрий в таких срезах тканей позволит широко оценить здоровье митохондрий без использования специфических трансгенных моделей.
Потеря дофаминергических нейронов в черной субстанции pars compacta (SNc) остается одним из золотых стандартов для разработки моделей PD на грызунах8. Кроме того, его снижение остается одним из современных золотых стандартов терапевтического лечения БП8. Таким образом, количественное определение тирозингидроксилазных (TH+) нейронов является важным методом для трансляционных и доклинических исследовательских лабораторий. Непредвзятая стереология является предпочтительным методом количественной оценки TH+ нейронов, и она не только трудоемка и отнимает много времени, но и часто недоступна для малобюджетных лабораторий, поскольку требует использования дорогостоящего проприетарного программного обеспечения. В своей статье О'Хара и др. описывают пошаговый протокол оценки нейронов TH+, который может обнаружить сокращения этой нейронной популяции, сравнимые с теми, которые производятся с помощью непредвзятой стереологии. Наконец, они также показывают, что могут обнаружить сокращение этой нейронной популяции в SNCA-трансгенной модели9. В совокупности это исследование позволит нескольким лабораториям исследовать модели БП с целью оценки потенциала методов лечения для уменьшения или увеличения этой популяции нейронов.
Технология индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) предоставляет уникальные возможности для моделирования заболеваний человека10. Протоколы дифференцировки для множества типов клеток широко доступны и используются исследовательским сообществом для моделирования заболеваний. Это было особенно важно для сообщества нейродегенеративных исследователей, поскольку оно не может легко получить доступ к биопсийному материалу из-за природы вовлеченной ткани. Несмотря на то, что мы узнали о клеточных культурах, полученных из ИПСК, эти культуры страдают от значительной вариабельности: воспроизводимость между сайтами в молекулярных экспериментах на основе ИПСК плохая, и поэтому контроль качества и строгие протоколы для дифференцировки ИПСК имеют решающее значение, и, наконец, необходимы совместные исследования для выявления систематических смещений для улучшения воспроизводимости.. Это подчеркивает необходимость надежных протоколов с исключительным вниманием к деталям для развития этих культур и измерения связанных с ними фенотипов. В этой коллекции методов Crompton et al. представляют протокол для воспроизводимого производства вентральных астроцитов среднего мозга, необходимыхдля выживания нейронов TH+. Эти клетки также тесно связаны с патофизиологией PD 12,13,14 и, следовательно, представляют собой хороших кандидатов для исследования модификаторов заболевания in vitro. Кроме того, Roberts et al. разработали эффективный, надежный и масштабируемый протокол для фагоцитоза клеточного материала с помощьюмакрофагов, полученных из iPSC. Вместе эти две статьи помогут исследовательскому сообществу, предоставив надежные ресурсы для моделирования глиальных клеток при БП, которые слишком часто все еще отбрасываются в качестве вспомогательных клеток. Эти протоколы также обеспечат столь необходимое внимание к нейровоспалительному аспекту БП.
В заключение следует отметить, что самой большой неудовлетворенной потребностью в области БП остается отсутствие болезнь-модифицирующей терапии для пациентов с БП, и поэтому этот сборник статей поможет отрасли продвинуться вперед, обеспечив прочную методологическую основу для нескольких очень актуальных для исследовательского сообщества методов.