RESEARCH
Peer reviewed scientific video journal
Video encyclopedia of advanced research methods
Visualizing science through experiment videos
EDUCATION
Video textbooks for undergraduate courses
Visual demonstrations of key scientific experiments
BUSINESS
Video textbooks for business education
OTHERS
Interactive video based quizzes for formative assessments
Products
RESEARCH
JoVE Journal
Peer reviewed scientific video journal
JoVE Encyclopedia of Experiments
Video encyclopedia of advanced research methods
EDUCATION
JoVE Core
Video textbooks for undergraduates
JoVE Science Education
Visual demonstrations of key scientific experiments
JoVE Lab Manual
Videos of experiments for undergraduate lab courses
BUSINESS
JoVE Business
Video textbooks for business education
Solutions
Language
tr_TR
Menu
Menu
Menu
Menu
A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.
Research Article
Quentin Amossé1,2, Kelly Ceyzériat1,3,4, Stergios Tsartsalis1,5, Benjamin B. Tournier1,2, Philippe Millet1,2
1Division of Adult Psychiatry, Department of Psychiatry,University Hospitals of Geneva, 2Department of Psychiatry,University of Geneva, 3Division of Nuclear medicine and Molecular Imaging,University Hospitals of Geneva, 4Division of Radiation Oncology, Department of Oncology,University Hospitals of Geneva, 5Department of Brain Sciences, Faculty of Medicine,Imperial College London
Please note that some of the translations on this page are AI generated. Click here for the English version.
Erratum Notice
Important: There has been an erratum issued for this article. View Erratum Notice
Retraction Notice
The article Assisted Selection of Biomarkers by Linear Discriminant Analysis Effect Size (LEfSe) in Microbiome Data (10.3791/61715) has been retracted by the journal upon the authors' request due to a conflict regarding the data and methodology. View Retraction Notice
Floresan-Aktif Hücre Sıralama-Radyoligand Tedavi Edilen Doku (FACS-RTT), Alzheimer Hastalığında 18 kDa translokatör proteininin veya Serotonin 5HT2A-reseptör ekspresyonunun hücresel ölçekte rolünü incelemek için güçlü bir araçtır. Bu protokol, TgF344-AD sıçan modelinde FACS-RTT'nin ex-vivo uygulamasını açıklar.
Glial hücreler muhtemelen Alzheimer hastalığı (AD) gibi nörodejeneratif bozuklukların patofizyolojisinde önemli bir etkiye sahiptir. Değişiklikleri belki de pro-inflamatuar bir durumla ilişkilidir. TgF344-AD sıçan suşu, insan APP ve insan PS1ΔE9 genlerini ifade etmek, amiloid proteinleri Aβ-40 ve Aβ-42'yi kodlamak ve yaşlanma ile birlikte amiloid patolojisini ve bilişsel eksiklikleri göstermek için tasarlanmıştır. Bu çalışmada TgF344-AD sıçan modeli, 18 kDa translokatör proteininin (TSPO, glial hücre aktivasyonunun bir belirteci) bağlanmasının hücresel kökenini ve AD'de muhtemelen bozulmuş olan 5HT2A-reseptörü (5HT2AR) serotonin reseptör seviyelerini değerlendirmek için kullanılmıştır. Burada sunulan teknik, in vivo PET veya SPECT veya ex vivo / in vitro otoradyografi tekniklerini tamamlayan kantitatif hücre tipine özgü bir teknik olan Radyoligand ile Tedavi Edilen Dokuya Floresan Aktif Hücre Sıralama (FACS-RTT) 'dir. Sitometri hücre sıralamadan sonra bir γ sayacı kullanarak, görüntüleme için daha önce kullanılan aynı radyoaktif etiketli izleyiciyi ölçer. Bu, radyoaktif etiketli proteinin hücresel kökeninin yüksek hücresel özgüllük ve hassasiyetle belirlenmesini sağlar. Örneğin, FACS-RTT ile yapılan çalışmalar, (i) TSPO bağlanmasındaki artışın, lipopolisakkarit (LPS) kaynaklı nöroinflamasyonun bir sıçan modelinde mikroglia ile ilişkili olduğunu, (ii) 12 ve 18 aylarda TSPO bağlanmasındaki bir artışın önce astrositlerle ilişkili olduğunu ve daha sonra TgF344-AD sıçanlarında vahşi tip (WT) sıçanlara kıyasla mikroglia ve (iii) 5HT2A'nın striatal yoğunluğunun ilişkili olduğunu göstermiştir. R, aynı sıçan AD modelinde astrositlerde 18 ayda azalır. İlginç bir şekilde, bu teknik neredeyse tüm radyotracerlere genişletilebilir.
Alzheimer Hastalığı (AD) gibi nörodejeneratif hastalıklar, artan semptomlarla ilişkili nöronal bir kayıp ile karakterizedir. Demansın en sık nedeni olan ve vakaların %60-%70'ini oluşturan AD, dünya çapında yaklaşık 50 milyon insanı etkilemektedir1. Nöropatolojik düzeyde, AH'nin iki ana özelliği, hücre dışı amiloid-β (Aβ) plaklarının ve hücre içi Tau nörofibriler yumakların birikmesidir. Glial hücre değişiklikleri ayrıca AD2 ve çeşitli nörotransmitter sistemlerin olası bozulması ile ilişkilendirilmiştir 3,4.
TgF344-AD sıçan hattı, insan APP ve PS1 ΔE9 transgenlerini eksprese ederekAD'yi modellemek için modifiye edilmiştir, bu da çözünür ve çözünmez Aβ-40 ve Aβ-42 ekspresyonuna ve amiloid plak oluşumuna yol açmıştır5. Aynı zamanda Tau proteininin hiperfosforile formlarının birikmesini ve tauopatiye yol açmasını sağlar. 9-24 aylıktan itibaren, sıçanlar giderek AD'nin patolojik özelliklerini ve bilişsel bir bozukluk 5,6,7,8,9'u geliştirir.
Pozitron Emisyon Tomografisi (PET), Tek Foton Emisyon bilgisayarlı Tomografi (SPECT) ve otoradyografi, γ ışınlarının emisyonuna ve nicelleştirilmesine dayanan tekniklerdir. Radyotracerler in vivo (PET ve SPECT) veya ex vivo/in vitro (otoradyografi) olarak ölçülür. Bu hassas teknikler, AD gibi çeşitli beyin hastalıklarının mekanizmalarının anlaşılmasına katkıda bulunmuştur. Gerçekten de, nöroinflamasyon açısından, bir in vivo nöroinflamasyon belirteci olan 18 kDa Translokatör Proteinini (TSPO), [11 C]-(R)-PK11195 veya [11 C] PBR28 gibi radyoaktif etiketli izleyicilerle değerlendiren birçok çalışma vardır (gözden geçirme için bkz.10). Ek olarak, nörotransmitter sistemlerinin değişiklikleri radyotracer11,12,13 kullanılarak incelenmiştir.
Bununla birlikte, bu teknikler radyoaktif sinyalin hücresel kökenini belirlemez. Bu, PET / SPECT'de bir radyoligandın bağlanmasındaki değişikliğin biyolojik temellerinin yorumlanmasını engelleyebilir. Örneğin, TSPO'nun nöroinflamasyon çalışmaları söz konusu olduğunda, TSPO'nun artmasının veya azalmasının astrositik veya mikroglial değişikliklerden kaynaklanıp kaynaklanmadığını anlamak çok önemlidir. Radyoligand ile Tedavi Edilen Dokuya Floresan Aktive Hücre Sıralama (FACS-RTT) tekniği, bu sorunların üstesinden gelmek için geliştirilmiştir ve her hücre tipinde radyoligand bağlanmasının ayrı ayrı değerlendirilmesine ve hücre başına hedef-protein yoğunluğunun miktarına izin verir. Bu yenilikçi teknik sonuç olarak tamamlayıcıdır ve PET ve SPECT görüntüleme ile son derece uyumludur.
Burada, bu teknik iki eksen boyunca uygulandı: TSPO'ya özgü radyoligandlar kullanılarak nöroinflamasyonun incelenmesi ve serotonerjik sistemin değerlendirilmesi. İlk eksende amaç, akut inflamatuar reaksiyona yanıt olarak TSPO sinyalinin hücresel kökenini anlamaktı. Bu nedenle, FACS-RTT, bir lipopolisakkarit (LPS) enjeksiyonu yoluyla nöroinflamasyonun indüklenmesinden sonra ve in vivo [125I] CLINDE SPECT görüntüleme çalışmasının ardından sıçanların beyin dokularında kullanılmıştır. Ayrıca, aynı görüntüleme ve FACS-RTT protokolü 12 ve 24 aylık TgF344-AD sıçanlarına ve eşleşen vahşi tip (WT) sıçanlara uygulandı. İkinci eksen, bu sıçan modelindeki serotoninerjik sistem değişikliklerinin kökenini, hücre tipine göre ex vivo 5-HT2A Ryoğunluk değerlendirmesi yoluyla belirlemeyi amaçlamıştır.
Tüm deneysel prosedürler, sırasıyla Cenevre Kantonu İnsan ve Hayvan Deneyleri Etik Komitesi, Kanton Araştırma Etiği Komisyonu (CCER) ve Cenevre Kantonu Sağlığının Genel Yönü (İsviçre) ile mutabık kalınarak yürütülmüştür. Veriler, Hayvan Araştırması: In-vivo Deneylerin Raporlanması (ARRIVE) yönergelerini izleyerek bildirilmiştir.
1. SPECT kamera hazırlığı ve kalibrasyonu
2. SPECT görüntüleme için çalışma alanı kurulumu
3. [125I]CLINDE radyotracer sentezi
DİKKAT: Radyoaktivite, canlı hücrelerin atomlarını etkilemek ve genetik materyallerine (DNA) zarar vermek için yeterli iyonlaştırıcı enerjiye sahip olabilir.
4. [125I]R91150 radyotracer sentezi
NOT: CLINDE sentezi bölümünde belirtilenlerle aynı güvenlik kurallarına uyduğunuzdan emin olun.
5. Hayvan hazırlığı
6. SPECT satın alımı
7. Tarama yeniden yapılandırması
8. Sıçan beyni ekstraksiyonu
9. Hücre izolasyonu
10. Hücre sıralama
11. Gama sayımı
WT sıçanları, tek taraflı LPS enjeksiyonundan sonra [125I] CLINDE radyotracer ile in vivo SPECT taraması yaşadı (Şekil 2). Bu tarama (radyotracer enjeksiyon sonrası 45-60 dakikalık görüntülerden elde edilen toplam verileri kullanarak), LPS enjeksiyonu bölgesinde (Şekil 2A) beynin kontralateral bölgesinden daha yüksek [125I] CLINDE bağlanmasını göstermiştir (Şekil 2B). FACS-RTT uygulanan ex vivo örnekler bu sonuçları doğruladı ve beynin ipsilateral tarafındaki [125 I] CLINDE sinyalinin hücresel kökeninin mikroglial olduğunu göstererek, sadece mikroglia'da daha fazla sayıda [125I] CLINDE bağlanma bölgesinin varlığını ortaya koydu (Şekil 3A)15.
Aynı [125I] CLINDE radyotracer kullanılarak, protokol daha sonra eski TgF344-AD Sıçanlarının (12 ve 24 aylık) hipokampüsünde gerçekleştirildi ve 24 aylık WT ile karşılaştırıldı. Sonuçlar, TgF344-AD sıçanlarında 12 ayda TSPO bağlanmasındaki artışın astrositlerle sınırlı olduğunu göstermiştir. 24 aylık sıçanlarda, TSPO bağlanmasındaki artış hem astrositik hem de mikroglial değişikliklerden kaynaklanıyordu (Şekil 3B). Sonuçlar, astrositlerdeki TSPO aşırı ekspresyonunun muhtemelen mikroglial olandan önce gözlendiğini gösterdi. Bağımsız olarak, radyotracer [125I] R91150 kullanılarak, bu teknik, eski TgF344-AD sıçanlarında, striatal astrositlerin WT ile karşılaştırıldığında azalmış bir 5HT2A Ryoğunluğu gösterdiğini göstermek için hücresel ölçekte kullanılmıştır (Şekil 3C)16.
Son olarak, FACS-RTT, insan AD post-mortem örneklerinde uygulandı. Dissosiyasyondan sonra, hücreler boyama ve FACS prosedüründen önce [125I] CLINDE ile inkübe edildi. Bu, TSPO'nun hem astrositlerde hem de AD deneklerin mikroglialarında yaşla eşleşen kontrollerle karşılaştırıldığında kortikal bir aşırı ekspresyonunun keşfedilmesine izin verdi (Şekil 3D).

Resim 1: SPECT Kamera Kurulumu . (A) SPECT kamera genel sunumu. (B) Isıtıcı ve solunum hızı izleme ile yatak sunumu. (C) Anestezi tüpü tıkaçları. (D) Isıtma yatağı ve solunum probu soketi. (E) Yazılımdan hayalet konumlandırma izleme görünümü. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 2: [125I] CLINDE radyotracer ile SPECT kullanarak TSPO beyin görüntüleme. Hipokampusun temsili görüntüleri ([125I]CLINDE'nin enjeksiyonundan 45-60 dakika sonra) (A) LPS veya (B) beynin ipsilateral (beyaz) ve kontralateral (kırmızı) tarafına salin enjeksiyonundan sonra. İlgi hacminde ölçülen in vivo zaman-aktivite eğrileri sağ panelde temsil edilir. SPECT: tek foton emisyonlu bilgisayarlı tomografi; TSPO: translokatör protein; LPS: lipopolisakkarit. n = koşul başına 7 hayvan. Bu rakam Tournier ve ark.15'ten değiştirilmiştir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: TSPO ve 5HT2AR. (A) Tek taraflı bir beyin LPS enjeksiyonundan sonra TSPO aşırı ekspresyonunun hücresel kökeni. Radyoaktivite, enjeksiyonun kontralateral (gri, n = 7) ve ipsilateral (yeşil, n = 7) tarafındaki her hücre popülasyonunda (% enjekte edilen doz / g doku) ölçüldü. Kullanılan istatistiksel test: eşleştirilmiş t-testi. (B) Eski TgF344-AD sıçanlarında TSPO. [125I] CLINDE konsantrasyonları (% enjekte edilen doz / g doku) 24 aylık vahşi tip hayvanlarda (gri, n = 9) ve 12- (yeşil, n = 8) ve 24 aylık (mor, n = 7) TgF344- AD sıçanlarında belirlendi. Kullanılan istatistiksel test: iki yönlü ANOVA. (C) 5HT2AR, eski TgF344-AD sıçanlarında striatumun astrositlerinde azalır. [125I] R91150 konsantrasyonu, WT (gri, n = 7) ve eski TgF344-AD (yeşil, n = 11) sıçanlarında astrositlerde ve mikroglialarda hücresel düzeyde (% enjekte edilen doz / hücre) belirlendi. Kullanılan istatistiksel test: tek yönlü ANOVA. (D) Alzheimer hastalığında (AD) frontal kortekste TSPO aşırı ekspresyonunun hücre kökeni. Her hücre popülasyonunda, radyoaktivite AD deneklerinde (yeşil, n = 9) ve kontrolde (gri, n = 9) ölçülür (% enjekte edilen doz / g doku). Kullanılan istatistiksel test: eşlenmemiş t-testi. Tüm veriler aşağıdaki ek açıklama ile ortalama ±% 95 CI olarak temsil edilir: * p < 0.05, ** p < 0.01, *** p < 0.001 . Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Yazarlar çıkar çatışması olmadığını beyan ederler.
Floresan-Aktif Hücre Sıralama-Radyoligand Tedavi Edilen Doku (FACS-RTT), Alzheimer Hastalığında 18 kDa translokatör proteininin veya Serotonin 5HT2A-reseptör ekspresyonunun hücresel ölçekte rolünü incelemek için güçlü bir araçtır. Bu protokol, TgF344-AD sıçan modelinde FACS-RTT'nin ex-vivo uygulamasını açıklar.
Bu çalışma İsviçre Ulusal Bilim Vakfı tarafından desteklenmiştir (hibe no. 320030-184713). Yazarlar BBT ve KC, Velux Vakfı tarafından desteklenmektedir (proje n. 1123). Yazar ST, İsviçre Ulusal Bilim Vakfı'ndan destek aldı (Early Post-Doc Mobility Scholarship, no. P2GEP3_191446), Prof. Dr. Max Cloetta Vakfı (Klinik Tıp Plus bursu) ve Jean ve Madeleine Vachoux Vakfı.
| Asetik asit | Sigma-Aldrich | ||
| Asetonitril | Sigma-Aldrich | ||
| BioVet | Hayatidurum kontrolü için | BioVet | Yazılımı |
| Bondclone C18 ters fazlı kolon | Phenomenex, Schlieren, İsviçre | ||
| Cenevre | Des-Sur | Üniversite HastanesiVirüsit | |
| Fc Blok / anti-CD32 | BD Biosciences | BDB550270 | Sıçan |
| FITC konjuge sıçan anti-sıçan CD90 | için reaktivite | Sıçan | |
| Heparin | B. Braun | B01AB01 | |
| HPLC | Knauer | ||
| Insyte-W 24 GA 0.75 IN 0.7 x 19 mm | BD Biosciences | 321312 | 24 G kateter |
| İzofluran | Baxter | ZDG9623 | |
| Lacryvisc | Alcon | 2160699 | |
| LS Sütunları | Miltenyi Biotec | 130-042-401 | |
| MACS MultiStand | Miltenyi Biotec | 130-042-303 | |
| Mikro gözenekli yumuşak bant | 3M | F51DA01 | |
| MILabs-Uspect II | SPECT Kamera MoFlo | Astrios Beckman Coulter içinMILabs | Yazılımı |
| Hücre sıralayıcı | |||
| Miyelin Çıkarma Boncukları II | Miltenyi Biotec | 130-096-733 | Boncuklar ve miyelin uzaklaştırma tamponu içerir. |
| NaCl %0.9 Steril çözelti | B. Braun | 395202 | |
| Nöral Dissosiyasyon Kiti (P) | Miltenyi Biotec | 130-092-628 | Enzim karışımlarını, pipet 1, 2 ve 3'ü içerir. |
| Naylon Hasır Levha | Amazon | CMN-0074-10YD | 40 inç genişlik, 80 mikron boyutunda örgü |
| Perasetik asit | Sigma-Aldrich | ||
| QuadroMACS Ayırıcı | Miltenyi Biotec | 130-090-976 | |
| R91150 pré imleç | CERMN | ||
| Sep-Pak C18 Kolonu | Sular | Konsantrasyon sütunu | |
| Sodyum iyodür Na125 | PerkinElmer | ||
| Tribütilin öncüsü | CERMN | ||
| U-SPECT Rec2.38c | MILabs | Sürümü Rec2.38c | SPECT görüntülerinin yeniden yapılandırılması için yazılım |
| USPECT II | MILabs | Spect Kamera | |
| Sihirbazı 3" | PerkinElmer | Gama sayacı |