Nigrostriatal yolun dopaminerjik nöronlarında AAV vektörlerinin doğru iletiminin doğrulanması
Sinüklein patolojisi tarafından teşvik edilen nöroinflamasyon, nörodejenerasyon ve motor bozukluk süreçlerini incelemek için, SN16,17,30,31'de AAV kodlama hαSyn'in tek taraflı stereotaksik iletimi ile indüklenen Parkinson hastalığının bir fare modeli kullanılmıştır (Ek Şekil 1'deki deneysel tasarıma bakınız). ). Nigrostriatal yolun dopaminerjik nöronlarında AAV vektörlerinin doğru iletimini doğrulamak için, SN'ye GFP (AAV-GFP) kodlayan AAV enjekte edildi ve 12 hafta sonra, GFP floresan ve tirozin hidroksilaz (TH) immünoreaktivitesi SN ve striatumda immünofloresan ile analiz edildi. GFP ile ilişkili floresan sadece ipsilateral tarafta gözlendi ve hem SN hem de striatumda TH immünoreaktivitesi ile anlamlı kolokalizasyon vardı, bu da nigrostriatal yolun dopaminerjik nöronlarında AAV vektörlerinin doğru verildiğini gösterdi (Şekil 1).

Şekil 1: AAV-GFP'nin nigrostriatal yolakta verilmesinin analizi. Farelere AAV-GFP (1 x 1010 vg / fare) verildi ve 12 hafta sonra kurban edildi ve TH, (A) SN'de (ölçek çubukları 118 μm) ve (B) striatumda (ölçek çubukları 100 μm) immünoboyadı. TH- ve GFP ile ilişkili floresan epifloresan mikroskopi ile analiz edildi. Çekirdekler DAPI ile boyandı. TH (kırmızı), GFP (yeşil) ve DAPI'nin (mavi) birleştirilmiş veya tek boyanmasının temsili görüntüleri gösterilir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
AAV-hαSyn tarafından indüklenen Parkinson hastalığının fare modelinde nörodejenerasyon ve motor bozukluğu indüklemek için uygulanan viral vektör dozunun ayarlanması
Nigral dopaminerjik nöronların nörodejenerasyonunu destekleyen hαSyn'in anlamlı bir aşırı ekspresyonunu indüklemek için gereken AAV-hαSyn dozunu test etmek için, AAV-hαSyn'in farklı dozları (1 x 108 viral genom [vg] / fare, 1 x 109 vg / fare veya1 x 10 10 vg / fare) enjekte edildi ve 12 hafta sonra, nigrostriatal yolda hαSyn immünoreaktivitesi ve TH immünoreaktivitesinin derecesi değerlendirildi. SN'de test edilen tüm dozlarda hαSyn immünoreaktivitesi belirgin olmasına rağmen (Şekil 2), sadece 1 x 1010 vg / fare alan fareler striatumda belirgin hαSyn immünoreaktivitesi göstermiştir (Şekil 3). Ayrıca, AAV-hαSyn'den1 x 10 vg / fare alan fareler, SN'de önemli miktarda dopaminerjik nöron kaybı gösterdi (Şekil 4A, B). AAV-GFP'nin 1 x10 10 vg / faresini alan fareler düşük derecede (~% 20) nöronal kayıp göstermesine rağmen (Şekil 4A, B), aynı dozda AAV-hαSyn alan fareler, nigral dopaminerjik nöronların önemli ölçüde daha yüksek bir nörodejenerasyon derecesini göstermiştir (Şekil 4C). Buna göre, AAV-hαSyn'in 1 x10 10 vg / faresi kullanılarak daha ileri deneyler yapıldı. Ek olarak, motor bozukluğun derecesi,25'ten önce açıklandığı gibi, ışın testi (Şekil 5A) kullanılarak farklı dozlarda AAV-hαSyn alan farelerde belirlendi. Motor performansında önemli bir azalma, ışın testinde hem sağ hem de sol pedler tarafından yapılan hataların sayısını karşılaştırırken (Şekil 5B) ve AAV-hαSyn alan farelerin toplam hata sayısını AAV-GFP kontrol vektörünü alan farelerle karşılaştırıldığında (Şekil 5C) sadece 1 x 1010 vg / fare AAV-hαSyn ile tespit edilmiştir (Şekil 5C). Buna göre, AAV-hαSyn'in 1 x10 10 vg / faresi kullanılarak daha ileri deneyler yapıldı.

Şekil 2: Farklı dozlarda AAV-hαSyn ile tedavi edilen farelerin SN'sinde insan α-sinüklein ekspresyonunun analizi. Farelere (A) 1 x 10 10 vg / fare, (B) 1 x 109 vg / fare veya (C)1 x 10 8 vg / farede AAV-hαSyn verildi ve 12 hafta sonra feda edildi ve hαSyn ekspresyonu epifloresan mikroskobu kullanılarak SN'de immünofloresan ile analiz edildi. Çekirdekler DAPI ile boyandı. hαSyn (kırmızı) veya DAPI'nin (mavi) birleştirilmiş veya tek boyanmasının temsili görüntüleri gösterilir. Ölçek çubukları 118 μm'dir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 3: Farklı dozlarda AAV-hαSyn ile tedavi edilen farelerin striatumunda insan α-sinüklein ekspresyonunun analizi. Farelere (A) 1 x 10 10 vg / fare, (B) 1 x10 9 vg / fare veya (C) 1 x 108 vg / fare) AAV-hαSyn verildi ve 12 hafta sonra kurban edildi ve hαSyn ekspresyonu epifloresan mikroskobu kullanılarak striatumdaki immünofloresan ile analiz edildi. Çekirdekler DAPI ile boyandı. hαSyn (kırmızı) veya DAPI'nin (mavi) birleştirilmiş veya tek boyanmasının temsili görüntüleri gösterilir. Ölçek çubukları 100 μm'dir. Birleştirilen görüntülerin sağ üst köşesindeki ek, daha yüksek büyütmeye ilgi duyan bir alanı gösterir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 4: Farklı dozlarda AAV-hαSyn veya kontrol vektörü ile tedavi edilen farelerde SN'nin dopaminerjik nöronlarının kaybı. Farelere AAV-hαSyn (1 x 10 10 vg/fare, 1 x 109 vg/fare veya 1 x 108 vg/fare) veya AAV-GFP (1 x 1010 vg/fare) verildi ve12 hafta sonra kurban edildi ve TH, immünohistokimya ile SNpc'de analiz edildi. (A) Temsili görüntüler. Ölçek çubukları, 100 μm. (B,C) Nöronların yoğunluğu, TH+ nöronların/mm2'nin sayısı olarak ölçüldü. Veriler ortalama ± SEM temsil eder. n = grup başına 3-8 fare. (B) İki kuyruklu eşleştirilmiş Öğrencinin t-testi kullanılarak ipsilateral ile kontralateral tarafların karşılaştırılması yapılmıştır. (C) AAV-hαSyn veya AAV-GFP 1 x10 vg/fare alan farelerden ipsilateral kenarların karşılaştırılması gerçekleştirilmiştir. (B,C) Beyaz çubuklar, AAV-hαSyn alan farelerin ipsilateral tarafındaki TH+ nöronlarının miktarını gösterirken, yeşil çubuklar, AAV-GFP alan farelerin ipsilateral tarafındaki TH+ nöronlarının miktarını gösterir. Gri çubuklar, karşılık gelen grubun karşıt tarafındaki TH+ nöronlarının miktarını gösterir. Karşılaştırmalar iki kuyruklu eşlenmemiş bir Student's t-testi ile yapıldı. *p < 0,05; **p 0,01 <. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 5: Farklı dozlarda AAV-hαSyn ile tedavi edilen farelerde motor performansının analizi. Farelere AAV-hαSyn veya AAV-GFP'nin farklı dozları (1 x 10 10 10 vg / fare, 1 x 109 vg / fare veya 1 x 108 vg / fare) verildi ve 12 hafta sonra motor performansı ışın testi ile değerlendirildi. (A) Kiriş üzerinde yürüyen bir farenin görüntüsü. (B) AAV-hαSyn alan fare gruplarında sol ekstremiteler (kontralateral) ile sağ ekstremiteler (ipsilateral) arasında gerçekleştirilen hataların sayısı ölçülmüştür. (C) Toplam hata sayısı, aynı dozda AAV-hαSyn veya AAV-GFP alan farklı deney grupları arasında karşılaştırılmıştır. Veriler ortalama SEM ± temsil eder. n = grup başına 3-5 fare. Karşılaştırmalar (B) eşleştirilmiş iki kuyruklu bir Öğrencinin t-testi veya (C) eşlenmemiş iki kuyruklu bir Öğrencinin t-testi ile gerçekleştirilmiştir. *p < 0,05; **p 0,01 <. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
AAV-αSyn tarafından indüklenen Parkinson hastalığı modelinin kinetiğinin kurulması
Önemli düzeyde nörodejenerasyon ve motor bozukluğu indüklemek için kullanılan uygun AAV-hαSyn dozunu belirledikten sonra, hαSyn aşırı ekspresyonunun başlangıcını tanımlamak için deneyler yapıldı. Bu amaçla fareler 1 x 10 10vg /fare AAV-hαSyn veya sahte cerrahi ile tedavi edildi. hαSyn ekspresyonunun kapsamı, stereotaksik cerrahiden sonraki 2-5. haftalarda haftada bir kez SN'de analiz edildi ( Ek Şekil 2'deki deneysel tasarıma bakınız). Sonuçlar, hαSyn ekspresyonunun ameliyattan 2 hafta kadar erken bir sürede düşük seviyelerde tespit edilmesine rağmen, hαSyn kümelerinin stereotaksik cerrahiden sonraki 5. haftada ortaya çıktığını göstermektedir (Şekil 6).

Şekil 6: AAV-hαSyn ile tedavi edilen farelerin SN'sinde insan α-sinüklein ekspresyonunun zaman seyrinin analizi. Farelere AAV-hαSyn (1 x10 10 vg / fare) veya sadece sahte stereotaksik cerrahi verildi ve SN'deki hαSyn ekspresyonu (A) 2 hafta, (B) 3 hafta, (C) 4 hafta veya (D) 5 hafta sonra epifloresan mikroskobu kullanılarak immünofloresan ile analiz edildi. Çekirdekler DAPI ile boyandı. hαSyn (kırmızı) veya DAPI'nin (mavi) birleştirilmiş veya tek boyanmasının temsili görüntüleri gösterilir. Ölçek çubukları, 100 μm. Birleştirilen görüntülerin sağ üst köşesindeki ek, daha yüksek büyütmeye ilgi duyan bir alanı gösterir. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Daha sonra, AAV-hαSyn'in stereotaksik dağıtımından sonra merkezi sinir sisteminde (CNS) nöroinflamasyonu ve T-hücresi infiltrasyonunu analiz etmek için uygun zaman noktalarını belirlemek için deneyler yapıldı. AAV-hαSyn ile farelerin tedavisinden sonra mikroglial aktivasyonun zirvesini belirlemek için, steriatumda yüksek Iba1 seviyelerini eksprese eden hücrelerin derecesi, stereotaksik cerrahiden sonraki 2-15. haftalarda haftada bir kez değerlendirildi. Sonuçlar, AAV-hαSyn tedavisinden 15 hafta sonra farelerin kontralateral tarafına kıyasla ipsilateral tarafın mikroglial aktivasyonunda anlamlı bir artış olduğunu göstermektedir (Şekil 7). SNpc'ye sızan Treg (CD4 + Foxp3 +) hücrelerinin sayısı, immünofloresan ve konfokal mikroskopi gözlemi ile AAV-hαSyn'in stereotaksik olarak verilmesinden sonra farklı zaman noktalarında da değerlendirildi. Sonuçlar, Treg infiltrasyonunun SNpc'ye infiltrasyonunun zirvesinin ameliyattan 11 hafta sonra olduğunu, Treg'in beynin bu bölgesine sızma derecesinin ameliyattan sonraki 8. haftada veya 13. haftada daha düşük olduğunu göstermektedir (Şekil 8). Striatuma sızan CD4 + T hücresi tespit edilmedi (veriler gösterilmedi). Toplamda, bu sonuçlar, AAV-hαSyn'in 1 x 10 10 vg / faresini kullanarak, nöroinflamasyonu analiz etmek için en uygun zaman noktasının stereotaksik cerrahiden sonraki 15. hafta olduğunu, CNS'ye T hücresi infiltrasyonunu analiz etmek için uygun bir zaman noktasının AAV-hαSyn tedavisinden sonra11. hafta olduğunu göstermektedir.

Şekil 7: AAV-hαSyn ile aşılanmış farelerde mikroglial aktivasyonun zaman seyrinin analizi. Farelere AAV-hαSyn (1 x 1010 vg/fare) verildi ve mikroglial aktivasyon, ameliyat sonrası farklı zaman noktalarında striatumdaki Iba1'in immünohistokimyasal analizi ile değerlendirildi. (A) AAV-hαSyn ile aşılamadan 5 hafta, 10 hafta veya 15 hafta sonra kurban edilen farelerden Iba1'in immünohistokimyasal analizinin temsili genel görüntüleri gösterilmiştir. Ölçek çubukları, 110 μm. (B) Aktif mikroglianın yoğunluğu, alan başına yüksek düzeyde Iba1 ve ameboid şekli eksprese eden hücre sayısı olarak ölçülmüştür. Veriler ortalama ± SEM temsil eder. n = grup başına 3 fare. Her grupta ipsilateral ve kontralateral Iba1 arasındaki istatistiksel farklılıkları belirlemek için iki kuyruklu eşleştirilmiş bir Öğrenci t-testi kullanıldı. *p 0,05 <. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.

Şekil 8: AAV-hαSyn ile aşılanmış farelerin SN'sine CD4 + T hücresi infiltrasyonunun zaman seyrinin analizi. Foxp3gfp muhabir fareleri AAV-hαSyn (1 x 1010 vg / fare) aldı. Foxp3'ü eksprese eden CD4 + T hücrelerinin varlığı ve TH+ nöronlarının varlığı, immünofloresan ile SN'de farklı zaman noktalarında (8. hafta, 11. hafta ve ameliyattan sonraki 13. hafta) analiz edildi. (A) Tek immün boyama veya birleştirme için temsili görüntüler gösterilir. Ölçek çubukları, 100 μm. (B) SN'de alan başına CD4+ Foxp3+ T hücrelerinin sayısı ölçüldü. Veriler, grup başına 3 fareden ortalama ± SEM'i temsil eder. *p<0.05, iki kuyruklu Öğrenci t-testi ile ipsilateral ve kontralateral CD4+ Foxp3+ T hücreleri. Bu şeklin daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için lütfen buraya tıklayın.
Ek Şekil 1: Farklı dozlarda AAV vektörlerinin sinüklein patolojisi, nörodejenerasyon ve motor bozukluk üzerindeki etkisini değerlendirmek için deneysel tasarım. Vahşi tip erkek C57BL / 6 fareler anestezi altına alındı ve CBA promotörünün kontrolü altında insan α-sinükleini (AAV-hαSyn) veya eGFP (AAV-GFP) kodlayan AAV'nin farklı dozlarında (1 x 10 10 vg / fare, 1 x 109 vg / fare veya 1 x 108 vg / fare) stereotaksik aşılama yapıldı. 12 hafta sonra, SN ve striatumda (Str) GFP ve hαSyn ekspresyonu immünofloresan (IF), tirozin hidroksilaz pozitif (TH+) hücreler SN'de immünohistokimya (IHC) ile ölçüldü ve ışın testi ile motor performans değerlendirildi. Her deney grubundaki fare sayısı parantez içinde belirtilmiştir. * Analizlerden önce bir farenin öldüğü grupları gösterir. Her analiz, parantez içinde, karşılık gelen sonuçların gösterildiği kağıdın gövdesindeki şeklin numarasını gösterir. Bu Dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.
Ek Şekil 2: T-hücresi infiltrasyonu, nöroinflamasyon ve hαSyn ekspresyonunun kinetiğini belirlemek için deneysel tasarım. Foxp3gfp muhabir fareleri anestezi altına alındı ve CBA promotörünün kontrolü altında insan α-sinükleini (AAV-hαSyn) kodlayan AAV'nin (1 x 10 10 vg / fare) stereotaksik aşılaması yapıldı. Fareler farklı zaman noktalarında kurban edildi ve SN ve striatumdaki hαSyn ekspresyonu immünofloresans (IF), GFP (Foxp3), CD4 ile değerlendirildi ve tirozin hidroksilaz pozitif (TH+) hücreler SN'de IF ile ölçüldü ve Iba1 ekspresyonu striatumda (Str) immünohistokimya (IHC) ile analiz edildi. Her deney grubundaki farelerin sayısı belirtilmiştir. Her analize dahil edilen zaman noktaları aralığı belirtilir. Her analiz, parantez içinde, karşılık gelen sonuçların gösterildiği kağıdın gövdesindeki şeklin numarasını gösterir. Bu Dosyayı indirmek için lütfen tıklayınız.