JoVE Logo

Sign In

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

In This Article

  • Summary
  • Abstract
  • Introduction
  • Protocol
  • תוצאות
  • Discussion
  • Disclosures
  • Acknowledgements
  • Materials
  • References
  • Reprints and Permissions

Summary

Cell-to-cell transfer of protein aggregates, or proteopathic seeds, may underlie the progression of pathology in neurodegenerative diseases. Here, a novel FRET flow cytometry assay is described that enables specific and sensitive detection of seeding activity from recombinant or biological samples.

Abstract

Increasing evidence supports transcellular propagation of toxic protein aggregates, or proteopathic seeds, as a mechanism for the initiation and progression of pathology in several neurodegenerative diseases, including Alzheimer's disease and the related tauopathies. The potentially critical role of tau seeds in disease progression strongly supports the need for a sensitive assay that readily detects seeding activity in biological samples.

By combining the specificity of fluorescence resonance energy transfer (FRET), the sensitivity of flow cytometry, and the stability of a monoclonal cell line, an ultra-sensitive seeding assay has been engineered and is compatible with seed detection from recombinant or biological samples, including human and mouse brain homogenates. The assay employs monoclonal HEK 293T cells that stably express the aggregation-prone repeat domain (RD) of tau harboring the disease-associated P301S mutation fused to either CFP or YFP, which produce a FRET signal upon protein aggregation. The uptake of proteopathic tau seeds (but not other proteins) into the biosensor cells stimulates aggregation of RD-CFP and RD-YFP, and flow cytometry sensitively and quantitatively monitors this aggregation-induced FRET. The assay detects femtomolar concentrations (monomer equivalent) of recombinant tau seeds, has a dynamic range spanning three orders of magnitude, and is compatible with brain homogenates from tauopathy transgenic mice and human tauopathy subjects. With slight modifications, the assay can also detect seeding activity of other proteopathic seeds, such as α-synuclein, and is also compatible with primary neuronal cultures. The ease, sensitivity, and broad applicability of FRET flow cytometry makes it useful to study a wide range of protein aggregation disorders.

Introduction

ההצטברות של amyloids טאו תאיים מגדירה tauopathies כגון מחלת אלצהיימר. בשלבים המוקדמים של מחלה, פתולוגיה בדרך כלל מקומית לאזורים הנפרדים של המוח, אך עם התקדמות מחלה, פתולוגיה תמיד מתפשטת לאורך רשתות עצביות שונות 1-5. ראיות מצטברות מצביעות על התפשטות transcellular של אגרגטים חלבון רעילים בבסיס הפתולוגיה זה (שנסקר ב6-10). במודל זה, זרעי proteopathic (למשל, באוניברסיטת תל אביב) משתחררים מתאי תורם ולהיכנס תאי שכנים, הפיכת חלבון טאו ילידים לטופס misfolded באמצעות שינוי קונפורמציה בתבניות 11-15. Assay המתואר כאן פותח כדי לזהות פעילות זריעה כגון רגישות. זה תואם עם חלבון רקומביננטי ודגימות ביולוגיות ומאפשר כימות של רמות דקות של פעילות זריעת proteopathic 16.

תאי HEK 293T שיציבות להביע ד חוזר טאוomain (RD) המכיל את המוטציה P301S הקשורים למחלות התמזגו או CFP או YFP (להלן כתאי טאו-RD-CFP / YFP) לשמש כbiosensor יציב של פעילות זריעה. בהעדר זרעי proteopathic, התאים לשמור על טאו כמונומר מסיס, ואין להם סריג רקע ניכר. ספיגה ספונטנית או התמרה תיווך liposome של זרעי טאו לתאים, עם זאת, תוצאות בRD-CFP וצבירת RD-YFP, אשר מייצר אות סריג שנמדד בתוך תאים בודדים באמצעות cytometry זרימה.

רכיבים רבים של assay זה הונדסו כדי לשפר את הרגישות ולהפחית השתנות. שורת תאים חד שבטי עם יחס של 1: ביטוי RD-CFP / YFP 1 נבחרה, כפי שהיא מספקת אות אופטימלית: רעש. כדי להגביר את הרגישות, פוספוליפידים משמשים להציג זרעים ישירות לתוך תאים (למרות ללמוד מנגנונים ביולוגיים של ספיגה, זה יכול להיות מושמט). לבסוף, cytometry זרימת צגי סריג ברמת אוכלוסייה ותא בודד רמה, שלא כמו מבחני צבירת חלבון אחרים. מדד התוצאה הסופי, צפיפות סריג משולבת, היא כמותי מאוד והחשבונות הן למספר תאים עם צבירה, והמידה שבה צבירה התרחשה בתוך כל תא. כל פרמטרים האופטימליים אלה לשפר את הרגישות ולהבטיח שחזור.

מערכת זו הועסקה לאחרונה במחקר מקיף בעכברים מהונדסים tauopathy P301S 17 שהעריך את תחילת הזמן והתקדמות של פעילות ביחס זריעת טאו לסמנים פתולוגיים טאו הנפוץ אחרים (לדוגמא, MC1, AT8, PG5, וThioflavinS). פעילות זריעה היא רחוקה סמן המוקדם וחזק ביותר של פתולוגיה באוניברסיטת תל אביב העריך, שקדמו לגילוי היסטולוגית על ידי לפחות 6 שבועות. פעילות זריעה מופיעה ב 1.5 חודשים ועליות בהדרגה עם גיל, מה שמרמז תפקיד סיבתי של זרעי proteopathic בתחילה ו / או ההתקדמות של ניוון מוחיים 16.

e_content "> כימות מדויק של רמות דקות של חומר זרע מדגימות ביולוגיות יכול להקל על מחקרים העוקבים אחר התקדמות מחלה מוקדמת. על ידי קיצור משך משפט ומאפשר שימוש בבעלי החיים צעירים, זה יכול להגביר את היעילות והדיוק של ניסויים בבעלי חיים פרה-קליניים. לדוגמא, ב עכבר P301S שתואר קודם לכן, תרכובות עופרת יכולות להיות מועברות מוקדם ככל 4-6 שבועות (מייד לפני, או בתחילתה של פעילות זריעה), ופיקוח על יעילות 2-4 שבועות לאחר מכן. assay צריך במדויק לכמת הפחתה כלשהי בזריעה פעילות. סריג cytometry זרימה שניתן לבדוק במבחנה יישומי הקרנה גם כן. לדוגמא, ריאגנטים אנטי-טאו (למשל, נוגדנים, מולקולות קטנות, וכו ') במהירות ליכולתם לחסום זריעת אינדוקציה ישירות בתרבות, או באמצעות טאו רקומביננטי אגרגטים או lysates נגזר מוח כמקור זרע (איור 5). עם התקנה זו, מהרגע שחומר זרע מוכן, לשעברperiment לוקח רק שלושה ימים כדי להשלים, כולל ניתוח נתונים. הכימות המהיר של פעילות זריעת proteopathic יכול כך להקל על מחקרים רבים של ניוון של מערכת עצבים.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Protocol

הערה: פרוטוקול זה מדגיש את השימוש בסריג cytometry זרימה לאיתור פעילות זריעה מדגימות ביולוגיות עכבר. זה גם תואם עם סיבי רקומביננטי ודגימות ביולוגיות אנושיות. קציר המתת חסד ומוח עכבר בוצע בהתאם לנהלים שאושרו על-IACUC.

1. מוח הפקה

  1. בעקבות הרדמה עמוקה עם isoflurane (2%), perfuse עכבר עם PBS קר כקרח המכיל הפרין 0.03%, ולחלץ את המוח בעקבות הפרטים שתוארו בet al גייג. 18
  2. מניחים רקמות חולצו בcryo-בקבוקון, ולהצמיד הקפאה על ידי הצבת בחנקן נוזלי. לחלופין, להקפיא רקמה על קרח יבש. ברגע קפוא, להעביר רקמות -80 ° C וחנות לתקופה ארוכה של זמן, במידת צורך.
    הערה: פרוטוקול זה תואם homogenates המוח כולו או אזורים במוח-גזור מיקרו. ראה אל Hagihara et. לפרוטוקול מיקרו לנתיחה מפורט 19.

2. הכנת חומר זרע הביולוגי

  1. הכן חיץ הומוגניזציה ידי המסת מעכבי פרוטאז (EDTA חינם) לTBS 1x (לוח 1 לכל 10 מיליליטר). וורטקס במרץ, וחנות על קרח. מעכבי פרוטאז חייבים להיות EDTA חופשי כדי לשמור על כדאיות תא biosensor.
  2. שוקל רקמת מוח קפוא בסירה לשקול חד פעמית, ולהעביר צינור חרוטי 5 מיליליטר. הוסף חוצץ הומוגניזציה קר כקרח, כך שהפתרון הסופי הוא 10% במשקל / נפח. באופן זמני לאחסן על קרח. מסת רקמה ויצירת הומוגניות הבאה חיץ נפח ישתנה בהתאם לגודל המוח ו / או האזורים בשימוש. כאן, hemibrain עכבר בוגר במשקל 0.2 גרם מושעה ב 2 מיליליטר ל- 10% w / פתרון כרך.
  3. העברת דגימות לחדר קר, ולהתאים sonicator בדיקה להגדרות המתאימות. עבור sonication בדיקה עם Ruptor Omni (המוצג כאן), להגדיר את הכח ל -20%, אשר תואם את כ -75 W. השתמש מצב דופק כדי להבטיח דגימות לא OVאה-מחומם במהלך sonication. הגדר את Pulser 30%, המקביל לכ 500 אלפיות שניים.
  4. נקה את קצה sonicator הבדיקה על ידי שטיפה במים, isopropanol, ומים שוב, מנגבים את הבדיקה בין כל פתרון. להיות בטוח כדי לשטוף ולנגב את שני הצדדים ותחתונים של הבדיקה עם מעבדה-מגבונים.
  5. עבודה עם מדגם אחד בכל פעם, להטביע את קצה הבדיקה למאגר הומוגניות, ולהתחיל sonicator. שימוש בהגדרות צריכת החשמל וPulser שתוארו לעיל, לספק 25 פולסים כולל. ודא רקמה שהיא לגמרי בהשעיה. להיות זהיר, כדי למנוע הקצפה של המדגם במהלך שלב זה.
    הערה: דוגמאות רגישות להקצפה אם) הנפח הכולל הוא נמוך או ב) homogenate מתחמם. עם המכשיר הספציפי הזה, לא sonicate עם כמויות פחות מ -250 μl. כדי להבטיח דגימות להישאר קרות, צינורות עשויים להיות מאוחסנים על קרח במהלך שלב זה.
  6. נקה את הבדיקה על ידי מוחה lysate שייר, אז לספק 10 פעימות לo כוסמים נקיים ו. יש לשטוף את הצדדים ותחתונים של הבדיקה עם מים, isopropanol, ומים שוב (כמו בשלב 2.4), ניגוב היבש בין כל שלב. כדי למנוע זיהום, לשטוף ביסודיות את הבדיקה בין דגימות.
    הערה: עם אגרגטים טאו, לא מצאה כי שיטות ניקוי מחמירות יותר נחוצות למניעת זיהום מדגם למדגם. amyloids אחר, לעומת זאת, עשוי לדרוש טיפול נוסף אשר תואר בהרחבה בספרות 20,21.
  7. חנות homogenates על קרח עד שכל הדגימות עובדו.
  8. ספין homogenates ב21,300 XG במשך 15 דקות ב 4 מעלות צלזיוס.
  9. מעבירים את supernatant לצינור נקי, נזהר שלא להפריע את הכדור. זורק את הכדור. Aliquot supernatant, וlysates החנות ב -80 ° C לשימוש נוסף. הימנע מחזורי הקפאה / הפשרה של homogenates, עם זאת, כפי שזה מפחית את יעילות זריעה.

3. תאי replating biosensor

הערה:השתמש בארבע שורות תאים לassay זה: HEK 293T (# קו תא 1), RD-P301S-CFP (קו # תא 2), RD-P301S-YFP (קו מס '3 תאים), וRD-P301S-CFP / YFP ( קו תא מס '4). אנא טבלת עזר 1 לתרומתו של כל קו תא assay.

  1. בסביבת סטרילית, תרבות בינונית לשאוב. יש לשטוף את תאים עם PBS החם, ולשאוב. Trypsinize תאים (3 מיליליטר של טריפסין EDTA (0.05%)) במשך 3 דקות, להרוות עם מדיום תרבות החמה (9 מיליליטר של DMEM, 10% FBS, 1% עט / סטרפטוקוקוס, 1% Glutamax), ולהעביר מייד לתאים צינור חרוטי.
  2. תאי צנטריפוגה XG ב 1000 במשך 5 דקות ב RT. בינוני לשאוב, ותא גלולה גלול במדיום התרבות החם.
  3. באמצעות hemocytometer, לקבוע את צפיפות תאים לכל שורת תא. צפיפות תאים תשתנה בהתאם confluency בזמן קציר וresuspension הנפח. תאי Resuspend נקטפו מצלחת 10 סנטימטרים בconfluency 90% ב 10 מיליליטר תקשורת, לצפיפות תאים להיות כ 1 מיליון תאים / מיליליטר.
  4. לַעֲשׂוֹתתערובת אב של תאים + תקשורת באופן שכל גם צלחת גם 96 תכיל 35,000 תאים בתקשורת 130 μl (למשל, כדי להפוך את תערובת אב 100 בארות, resuspend 3.5 מיליון תאים בתקשורת 13 מיליליטר). לשנות את מספר התא כדי להתאים עיצובים ניסיוניים בודדים ולוחות זמנים. לטיפול בתא ~ 18 שעות לאחר ציפוי, להוסיף 35,000 תאים היטב בכל צלחת 96-היטב.
  5. באמצעות pipet רב ערוצית, פיפטה לאט 130 μl של השעיה תא תערובת האמן לבאר כל תחתית שטוחה, שטופלה בתרבית רקמת 96 צלחת גם. בעוד ציפוי, למקם את קצה pipet במרכז הבאר, לא נוגע בתחתית הצלחת.
    הערה: למרות שניתן לשנות פורמט ציפוי, מה שהופך את n = 4 בארות לכל אחת משורות תאי 1-3 לכל צלחת מומלצת. שארית הפלטה (n = 84) שמורה לקו תא # 4 (תאי biosensor).
  6. אפשר התאים להתיישב על ידי השארת הצלחת ללא הפרעה במשך 10 דקות ב RT. דגירה O / N ב 37 מעלות צלזיוס, 5% CO 2, ו# 8805; 80% לחות יחסית.

4. תאי טיפול

הערה: היום הבא, כאשר תאי biosensor טאו הם 60-65% ומחוברות, להכין מתחמי התמרה זרע כדלקמן:

  1. בצינור אחד, לשלב מגיב transfection, כגון Lipofectamine, עם תקשורת מופחתת בסרום, כגון Opti-ממ, כדי להפוך את תערובת אמן. בכל טוב, להוסיף 1.25 מגיב transfection μl ו8.75 μl תקשורת מופחת בסרום. צינור קפיצי בעדינות לתערובת, בקצרה ספין למטה, ודגירה של 5 דקות על RT.
  2. בצינור אחר, לשלב חומרי זרע (aliquot של lysate מהשלב 2.9) עם תקשורת מופחתת בסרום.
    הערה: כרך של חומר זרע ישתנה בהתאם לניסוי הבודד. בעת בחירת זרע נפח, לקחת בחשבון: שפע של זרעים במדגם ורעילות פוטנציאלית. homogenates הגולמי יכולה להיות רעילה לתאים. ככזה, להשתמש בנפח הנמוך ביותר האפשרי לעקוב אחר ההשפעה הרצויה. כרכים נבדקו בעבר של lysate / גם מגוון fr אום 1-5 μl, מתאים לחלבון כולל 5-20 מיקרוגרם. ודא שהנפח הכולל לכל גם (זרעים + התקשורת מופחתת בסרום) הוא 10 μl.
  3. לשלב תוכן משני הצינורות שתוארו ב4.1 ו -4.2, קפיצי בעדינות לתערובת, בקצרה ספין למטה (1,000 XG, 5 שניות), ולדגור על RT לפחות 20 דקות ועד שעה 2.
  4. בעדינות פיפטה 20 μl של התמרה מורכבת בצד של בארות biosensor בודדות. להשתמש בשלוש משכפל טכני, אם אפשר. חזור תאים שטופלו לחממה עבור 24-48 שעות. דגירה באותם תנאים כפי שתואר בשלב 3.6.
    הערה: מצב השליטה השלילי המתאים להתקנה זו היא תאים שטופלו בbiosensor יפוזומים ריקים (כלומר, מגיב liposome + תקשורת מופחתת בסרום) כי יישום של פוספוליפידים מציג שינוי קל בביחס פרופיל הקרינה לתאים שלא נחשפו לbiosensor מגיב יפוזום.

5. תאי קציר לסריג cytometry הזרימה

class = "jove_content"> הערה: לפני קצירת תאים-כלל 24-48 שעות שלאחר טיפול-אפשר לקבל קריאת נתונים ראשוניות של פעילות זריעה באמצעות מסנן GFP במיקרוסקופ פלואורסצנטי סטנדרטי הפוך. תאים שטופלו ללא חומר זרע (כלומר, ליפוזומים ריקים) יציגו הקרינה מפוזרת, ואילו תאים שטופלו בחומר זרע יציגו punctate אינטנסיבית ותכלילים רשתי תאיים (איור 1 א - ב).

  1. באמצעות pipet רב ערוצית, לשאוב את כל המדיום הסלולרי (150 μl). Trypsinize (50 μl) תאים למשך 5 דקות, ולהרוות עם 150 μl מדיום תרבות מצונן. אינו כולל שטיפת PBS לפני trypsinization בשלב זה, כפי שהוא עלול לגרום להרמת תא ואובדן תא שלאחר מכן. תכלול כל תאים מתים זיהום ופסולת במהלך cytometry זרימה באמצעות אסטרטגיות gating.
  2. מייד לאחר מרווה, תאי העברה לצלחת תחתונה גם עגולה 96, ו צנטריפוגות XG ב 1000 עבור 5 ק"מn ב RT.
  3. לשאוב ולזרוק בינוני, לטפל כדי למנוע הפרעה לתא גלולה.
  4. בעדינות, אך ביסודיות, resuspend תא גלולה בparaformaldehyde 50 μl 2%, ודגירה של 10 דקות. לחלופין, תאים לרוץ לחיות, אם כי קיבעון מספק תוצאות נקיות ועקביות יותר.
  5. תאי צנטריפוגה XG ב 1000 במשך 5 דקות ב RT. לשאוב ולזרוק paraformaldehyde, לטפל כדי למנוע הפרעה לתא גלולה.
  6. בעדינות, אך ביסודיות, resuspend התא גלולה ב200 μl זרימה מצוננת cytometry חיץ (HBSS, FBS 1%, 1 mM EDTA) ולהפעיל את הצלחת בהקדם האפשרי, כדי למנוע clumping תא.

6. סריג cytometry הזרימה

הערה: השתמש cytometer זרימה כגון MACSQuant VYB, אשר מצויד בסריג תואם קווי לייזר ומערכות סינון (טבלה 2). לכל שלב בסעיף זה, לחץ גם עניין באמצעות תבנית 96 גם של התוכנה, ולחץ על"לשחק" כדי להתחיל ספיגת מדגם וזרימה. הפוך חלקות או טבלאות סטטיסטיקה על ידי לחיצה על הסמל 'חלון הניתוח החדש ". לשנות פרמטרים ציר על מגרשי bivariate בודדים על ידי לחיצה על הכותרת על X או ציר Y ובחירת המסנן המתאים. להעביר אוכלוסיות תאים או אותות הקרינה, להגדיל או להקטין את המתחים הקשורים למסננים המתאימים. עם המכשיר הזה, לרוץ <1,000 אירועים / sec כדי להבטיח ניטור תא בודד מדויק.

  1. הפוך פיזור-פינת צד (SSC-) לעומת קדימה פיזור-פינת (FSC-) עלילת bivariate, ועם ריצת # 1 שורת תאים, להתאים את מתחי SSC וFSC עד אוכלוסיית התא היא ברבע השמאלי התחתון. לחץ על כלי המצולע, ולהגדיר את אוכלוסיית התא (שער P1). לכל הפרמטרים gating ראה איור 2.
  2. הפוך FSC-H (גובה) לעומת עלילת FSC-bivariate, ולהחיל שער P1 לעלילה זו על ידי לחיצה על "חי" לעיל העלילה, ובחירת P1. עם קו תא מס '1פועל, לחץ על כלי המצולע, ולהגדיר תאים בודדים (שער P2).
  3. לעשות 3 חלקות היסטוגרמה, אחד לכל אחד מהמסננים של עניין: CFP, YFP, והסריג. החל השער P2 לכל חלקות אלה על ידי לחיצה על "חי" מעל החלקות, ובחירת P2. עם ריצת # 1 שורת תאים, להתאים מתחים כך שאוכלוסיית תאים החציוני בCFP, YFP, וסריג היסטוגרמות כל בין 0 ל -1 כדי למדוד CFP וסריג, לרגש תאים עם לייזר 405 ננומטר, וקרינת לכידה עם 450/50 ננומטר ומסנן 525/50 ננומטר, בהתאמה. כדי למדוד YFP, לרגש תאים עם הקרינה לייזר ולכיד 488 ננומטר עם 525/50 ננומטר מסנן. הגדרות לייזר ומסנן מתוארות נוספות בלוח 2.
  4. בצע פיצוי לגלישת CFP לתוך ערוצי סריג וYFP.
    הערה: פיצוי הוא התהליך של תיקון זליגת הקרינה. זליגת הקרינה מתרחשת בכל פעם פליטת הקרינה של fluorochrome אחד מזוהה בתוך desi מסנןgned למדוד אות מfluorochrome אחר. עם פיצוי הולם, הקרינה גלישת CFP ניתן להסיר מערוצי סריג וYFP.
    הערה: פיצויים מחייבים הנוכחות של שני תאים החיוביים ול-שלילי הקרינה. לכן, כדי לפצות על תאי CFP-חיובי (קו # תא 2), תאים שליליים (# קו תא 1) יש להוסיף למדגם לפני הריצה.
    1. ספייק בμl 30 של השעיה # 1 שורת תאים מאחד גם לתוך 200 μl של השעיה # 2 קו התא מייד לפני הפיצוי.
    2. לחץ על סמל "הגדרות מכשיר", ולאחר מכן כרטיסייה 'פיצוי', וסמן את "מטריקס" לפתוח שולחן הפיצוי.
    3. הפוך סריג-לעומת-CFP עלילת bivariate, ולהחיל P2 שער, כמתואר בשלב 6.3. עם ריצת 1 + 2 שורות תאים, לחץ על הסמל 'ברבע ולצייר רביעים (כך שקרינת -שלילי וחיובי לאוכלוסיות מופרדות על ידי שני רביעים הנמוכים גייטס LL3ND LR3, בהתאמה).
    4. צור טבלת הנתונים הסטטיסטיים המציגה את עוצמת הקרינה החציונית (MFI) של סריג לLL3 והשערים LR3. התאם את פרמטר סריג במטריצת הפיצויים עד MFI של אות סריג שווה בין LL3 וLR3. בעקבות צעד זה, MFI של אות סריג שווה בין תאים בלא כתם ותאי CFP-חיוביים, המצביע על היעדר גלישת CFP לתוך תעלת סריג.
    5. הפוך YFP-לעומת-CFP עלילת bivariate, ולהחיל P2 שער, כמתואר בשלב 6.3. לצייר רביעים (LL4 וLR4) דומים לזו שנעשתה בשלב 6.4.3.
    6. צור טבלת הנתונים הסטטיסטיים המציגה את MFI של YFP לLL4 וLR4. התאם את פרמטר YFP במטריצת הפיצויים עד MFI של אות YFP שווה בין LL4 וLR4. בעקבות צעד זה, MFI של אות YFP שווה בין תאים בלא כתם ותאי CFP-חיוביים, המצביע על היעדר גלישת CFP לתוך תעלת YFP.
  5. Follבשל התקנת שער ופיצוי, לסמן בארות של עניין ולהפעיל את שארית הצלחת.
  6. לאחר כל הדגימות כבר לרוץ, קבצי נתוני יצוא ידי לחיצה על 'קובץ', אז 'העתק'. בחר בכרטיסייה 'קבצי נתונים', סמן את תיקיית הניסוי, ולחץ על 'עותק'.

ניתוח 7. נתונים

הערה: פרמטרים ציר שינוי על מגרשי bivariate בודדים על ידי לחיצה על הכותרת על X או ציר Y ובחירת המסנן המתאים.

  1. קבצי FCS פתוחים בcytometry זרימת תכנית ניתוח.
  2. בהתבסס על מאפייני פיזור, להשתמש שער מצולעים להגדיר את אוכלוסיית התא (SSC לעומת FSC) ואוכלוסיית גופייה (FSC-H לעומת FSC-A) מהתאים שטופלו ביפוזומים ריקים, באופן דומה לזה שתואר בסעיף 6.
  3. אם פיצוי CFP בוצע במהלך התקנה, לא להתאים נוסף CFP.
  4. צור סריג לעומת עלילת bivariate YFP. שימוש בקו תא מס '3, מגדיר את שער סריג שווא על ידי ציור שער מצולעים המשתרע לאורך המדרון של אוכלוסיית תאי סריג-חיובי. שער זה אינו כולל תאים בודדים חיוביים YFP שפולטים אות בתוך מסנן סריג, והוא נמשך דומה לזה שהראה בעבר על ידי איסור et al. 22
  5. להגדיר שער סריג על ידי התוויית תאי CFP / YFP טופל liposome ריקים על סריג לעומת עלילת bivariate CFP. להציג את שער מצולעים במדרון של האוכלוסייה המשתרעת כלפי מעלה ושמאלה מן האוכלוסייה. שער זה צריך לכלול את רוב התאים (~ 99%), כך שרקע סריג הוא ≥1% מתאים. כל אירועים שיעברו לשער הזה נחשבים סריג-חיובי.
    הערה: כל שער בודד שתואר לעיל חל על כל הדגימות לפני הקמת שערים שלאחר מכן. בעקבות ניתוח, ארבעה שערים בודדים מוגדרים (אוכלוסיית תא; גופייה; סריג כוזב; סריג).
  6. פרמטרים שיא ניתוח של עניין, ובכלל זה: חיוביות סריג אחוזים וMFIשל תאי סריג-חיובי. באופן ידני לחשב את צפיפות סריג המשולבת על ידי מדידת המוצר של חיוביות אחוזים וMFI.
    הערה: אם צפיפות סריג משולבת משמשת כמדד תוצאה, סריג רקע להגדיר (כהגדרתו בשלב 7.5) וMFI לגדול או שווה ל -1 על מנת להימנע מחישוב מוצר שהוא פחות משני גורמים הבודדים שלה.

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

תוצאות

סריג cytometry זרימה מאפשר רגיש, כמותי, וזיהוי מהיר של פעילות זריעה מדגימות רקומביננטי או ביולוגיות. התקנת assay היא קלילה: שורות תאי יציבות הנגזר חד שבטיים להביע טאו-RD-CFP / YFP הם transduced עם חומר זרע, טופח במשך 24-48 שעות, ונתונים לניתוח תזרים cytometry (איור 1 א). בהעדר זרעים, תא?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Discussion

מערכת cytometry זרימת סריג המתוארת כאן היא כלי רב עוצמה להערכת פעילות זריעת טאו במהירות ובכמותית. זה דורש רק ניסיון מתון תרבית תאים וידע בסיסי של סריג וcytometry זרימה. מבחני זריעה אחרים, כגון Thioflavin T - אשר מציגה משופר הקרינה כאשר חייב מבנה גיליון בטא - הם מייגע ודורשים מצע חלבו?...

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Disclosures

This assay has been licensed to Janssen Pharmaceuticals.

Acknowledgements

This work was supported by the Tau Consortium (M.I.D); National Institutes of Health Grant 1R01NS071835 (M.I.D.), a Department of Defense Grant PT110816 (to M.I.D.), 1F32NS087805 (to J.L.F.), and 1F31NS079039 (to B.B.H.).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Materials

NameCompanyCatalog NumberComments
TBSSigmaT5912
cOmplete Protease Inhibitors (EDTA-free)Roche4693159001
Cryo-vialsSarstedt72.694.006
Analytical BalanceMettler ToledoXSE 105DU
Weighing BoatsFisher Scientific13-735-743
15 ml conical tubeUSA Scientific1475-0501
Omni Sonic Ruptor Ultrasonic HomogenizerOmni International18-000-115
Micro-Tip for Ultrasonic HomogenizerOmni InternationalOR-T-156
2-PropanolFisher ScientificA451
Noise Cancelling Ear MuffsFisher Scientific19-145-412
KimwipesFisher ScientificS47299
1.5 ml tubesUSA Scientific1615-5510
Microcentrifuge Eppendorf5424 000.215
DPBSLife Technologies14190-136
DMEMLife Technologies11965-084
Fetal Bovine SerumHyCloneSH30071.03
Penicillin-StreptomycinLife Technologies15140-122
GlutaMaxLife Technologies35050-061
Trypsin-EDTALife Technologies25300-054
50 ml Conical TubesPhenix ResearchSS-PH15
25 ml reagent resevoirsVWR41428-954
Multi channel pipetFisher ScientificTI13-690-049
96 well flat bottom platesCorning3603
Opti-MEMLife Technologies31985-070
Lipofectamine 2000Invitrogen11668019
96 well round bottom platesCorning3788
16% ParaformaldehydeElectron Microscopy SciencesRT 15710
PBSSigma-AldrichP5493
EDTASigma-AldrichED2SS
HBSSLife Technologies14185-052
Sorvall ST 40 CentrifugeThermo Scientific75004509
BIOLiner Swinging Bucket RotorThermo Scientific75003796
HemacytometerVWR15170-172
MACSQuant VYB Flow CytomterMiltenyi Biotec130-096-116
Chill 96 RackMiltenyi Biotec130-094-459
Flow Jo analysis softwareFlow Jo
20 μl pipet tipsRaininGPS-L10
200 μl pipet tipsRaininGPS-250
1 ml pipet tipsRaininGPS-1000
200 μl pipet tipsUSA Scientific1111-1800
5 ml serological pipettPhenix ResearchSPG-606180
10 ml serological pipettPhenix ResearchSPG-607180
25 ml Serological pipettPhenix ResearchSPG-760180

References

  1. Seeley, W. W., Crawford, R. K., Zhou, J., Miller, B. L., Greicius, M. D. Neurodegenerative diseases target large-scale human brain networks. Neuron. 62 (1), 42-52 (2009).
  2. Zhou, J., Gennatas, E. D., Efstathios, D., Kramer, J. H., Miller, B. L., Seeley, W. W. Predicting Regional Neurodegeneration from the Healthy Brain Functional Connectome. Neuron. 73 (6), 1216-1227 (2012).
  3. Raj, A., Kuceyeski, A., Weiner, M. A Network Diffusion Model of Disease Progression in Dementia. Neuron. 73 (6), 1204-1215 (2012).
  4. Braak, H., Braak, E. Neuropathological stageing of Alzheimer-related changes. Acta Neuropathol. 82 (4), 239-259 (1991).
  5. Braak, H., Braak, E. Staging of Alzheimer's disease-related neurofibrillary changes. Neurobiol Aging. 16 (3), 271-278 (1995).
  6. Frost, B., Diamond, M. I. Prion-like mechanisms in neurodegenerative diseases. Nat Rev Neurosci. 11 (3), 155-159 (2009).
  7. Holmes, B. B., Diamond, M. I. Cellular mechanisms of protein aggregate propagation. Current Opinion in Neurology. 25 (6), 721-726 (2012).
  8. Kaufman, S. K., Diamond, M. I. Prion-like propagation of protein aggregation and related therapeutic strategies. Neurotherapeutics. 10 (3), 371-382 (2013).
  9. Holmes, B. B., Diamond, M. I. Prion-like properties of Tau protein: the importance of extracellular Tau as a therapeutic target. J Biol Chem. 289 (29), 19855-19861 (2014).
  10. Guo, J. L., Lee, V. M. Cell-to-cell transmission of pathogenic proteins in neurodegenerative diseases. Nat Med. 20 (2), 130-138 (2014).
  11. Frost, B., Jacks, R. L., Diamond, M. I. Propagation of tau misfolding from the outside to the inside of a cell. J Biol Chem. 284 (19), 12845-12852 (2009).
  12. Guo, J. L., Lee, V. M. Y. Seeding of normal tau by pathological tau conformers drives pathogenesis of Alzheimer-like tangles. Journal of Biological Chemistry. , (2011).
  13. Holmes, B. B., et al. Heparan sulfate proteoglycans mediate internalization and propagation of specific proteopathic seeds. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (33), E3138-E3147 (2013).
  14. de Calignon, A., et al. Propagation of Tau Pathology in a Model of Early Alzheimer's Disease. Neuron. 73 (4), 685-697 (2012).
  15. Liu, L., et al. Trans-Synaptic Spread of Tau Pathology In Vivo. PLoS One. 7 (2), e31302(2012).
  16. Holmes, B. B., et al. Proteopathic tau seeding predicts tauopathy in vivo. Proc Natl Acad Sci U S A. 111 (41), E4376-E4385 Forthcoming.
  17. Yoshiyama, Y., et al. Synapse loss and microglial activation precede tangles in a P301S tauopathy mouse model. Neuron. 53 (3), 337-351 (2007).
  18. Gage, G. J., Kipke, D. R., Shain, W. Whole animal perfusion fixation for rodents. J Vis Exp. 65 (65), (2012).
  19. Hagihara, H., Toyama, K., Yamasaki, N., Miyakawa, T. Dissection of hippocampal dentate gyrus from adult mouse. J Vis Exp. (33), (2009).
  20. Yan, Z. X., Stitz, L., Heeg, P., Pfaff, E., Roth, K. Infectivity of prion protein bound to stainless steel wires: a model for testing decontamination procedures for transmissible spongiform encephalopathies. Infect Control Hosp Epidemiol. 25 (4), 280-283 (2004).
  21. McDonnell, G., et al. Cleaning, disinfection and sterilization of surface prion contamination. J Hosp Infect. 85 (4), 268-273 (2013).
  22. Banning, C., et al. A flow cytometry-based FRET assay to identify and analyse protein-protein interactions in living cells. PLoS One. 5 (2), e9344(2010).
  23. Morozova, O. A., March, Z. M., Robinson, A. S., Colby, D. W. Conformational Features of Tau Fibrils from Alzheimer's Disease Brain Are Faithfully Propagated by Unmodified Recombinant Protein. Biochemistry. , (2013).
  24. Sui, D., Liu, M., Kuo, M. H. In vitro aggregation assays using hyperphosphorylated tau protein. J Vis Exp. (95), e51537(2015).

Access restricted. Please log in or start a trial to view this content.

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

106cytometryTranscellularHuntingtin

This article has been published

Video Coming Soon

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved