Инсулиновый рецептор (ИР) представляет собой однопроходный трансмембранный ферментативный рецептор, который опосредует различные физиологические эффекты инсулина. Он функционирует как димерный белок, при этом каждый мономер состоит из двух пептидных цепей, соединенных дисульфидной связью: внеклеточной α-субъединицы, которая содержит лиганд-связывающий домен, и трансмембранной β-субъединицы, внутриклеточная последовательность которой обладаетвнутренней тирозинкиназной активностью. Посредством альтернативного сплайсинга экзона 11 транскрипция гена IR приводит к появлению двух вариантов мРНК IR. В IR-A отсутствует экзон 11, в то время как в IR-B он сохраняется. Следовательно, IR-A и IR-B различаются последовательностью из 12 аминокислот вблизи С-конца α-субъединицы, что приводит к отчетливому связыванию факторов роста помимо зрелого инсулина и различным нисходящим сигнальным свойствам. В то время как оба варианта демонстрируют сходное сродство к инсулину, IR-A имеет более высокое сродство к инсулиноподобному фактору роста-II (ИФР-II) и проинсулину по сравнению с IR-B. Паттерны экспрессии IR-A и IR-B варьируют в зависимости от типа ткани и клеток, а также от состояния заболевания2.
Их дифференциальная экспрессия в тканях и заболеваниях подчеркивает их уникальный вклад в физиологию и патологию. Сосудистое сплетение (ЦП), специализированная структура, которая вырабатывает спинномозговую жидкость (СМЖ) и является частью гемато-ликворного барьера, играет важнейшую роль в транспортировке питательных веществ, выведении отходов и нейропротекции, особенно во время воспаления. Обе изоформы IR экспрессируются в CP, где они, вероятно, регулируют объем и состав ликвора. IR-A, благодаря высокоаффинному связыванию с IGF-II, вероятно, способствует клеточной пролиферации и восстановлению тканей в эпителии CP. IR-B, с другой стороны, участвует в транспортировке инсулина через гемато-ликворный барьер, поддерживая доступность инсулина в мозге для астроцитов, нейронов, глии и гомеостаза глюкозы 3,4.
Преддиабетические уровни ИР были связаны с повышенным уровнем тау-белка в спинномозговой жидкости у бессимптомных лиц с генетическим риском развития болезни Альцгеймера (БА)5, а изменения в соотношении IR-A/IR-B были связаны с резистентностью к инсулину, старением и повышением пролиферативной активности-факторов, которые могут способствовать развитию рака и других патологий6. Идентификация изоформ-специфичных паттернов экспрессии IR-A и IR-B представляет собой важный шаг на пути к разработке новых терапевтических стратегий для сложных расстройств центральной нервной системы. Однако современные подходы, такие как иммуноокрашивание и кПЦР, ограничены: не все белки могут быть надежно иммуномечены из-за отсутствия валидированных антител, и, хотя кПЦР обладает высокой специфичностью, ей не хватает пространственного разрешения.
Чтобы преодолеть эти ограничения, мы использовали Duplex in situ гибридизацию (ISH) — передовую технологию обнаружения РНК, основанную на платформе RNAscope BaseScope. В этом анализе используется уникальная конструкция зонда с двойным Z-покрытием, которая требует тандемного связывания с целевой РНК, что обеспечивает высокую специфичность и чувствительность даже для транскриптов с низким содержанием. Флуоресцентный или хромогенный сигнал усиливается за счет нескольких событий связывания зонда, улучшая обнаружение и снижая фон7. В отличие от стандартного РНК-скопа, этот анализ оптимизирован для обнаружения коротких последовательностей РНК (50-300 оснований), что делает его особенно подходящим для идентификации альтернативных событий сплайсинга, однонуклеотидных вариантов и редких транскриптов в сложных тканях, таких как мозг8.
Этот анализ визуализирует цели одновременно в виде отчетливых зеленых (C1) и красных (C2) хромогенных сигналов в светлом поле. Он обеспечивает успех при использовании тканей, зафиксированных в 4% параформальдегиде (PFA) или 10% нейтральном буферизованном формалине (NBF) и срезанных в 5-15 μm (замороженных/FFPE), содержащих РНК с низким и высоким содержанием. Из-за чувствительности к деградации РНК, чрезмерной фиксации и ошибкам зонда нам необходимо оптимизировать предварительную обработку, конструкцию зонда и контроль для максимальной специфичности и минимизации фона. В данной работе мы применили этот дуплексный анализ ISH для характеристики паттернов экспрессии IR-A и IR-B в мышином CP, что позволило по-новому взглянуть на пространственную биологию изоформ IR и их возможную роль в здоровье мозга и заболеваниях.