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Qui descriviamo un'analisi basata sulle celle per valutare quantitativamente l'assorbimento tau da microglia con l'obiettivo di creare uno strumento in fase di sperimentazione per caratterizzare meglio i meccanismi di azione degli anticorpi anti-tau.
Morbo di Alzheimer (annuncio) è una condizione neurodegenerativa progressiva in cui aggregati tau e dell'amiloide proteine si accumulano nel cervello che causano la disfunzione neuronale che finalmente conduce al declino conoscitivo. Aggregati di tau iperfosforilata nel neurone sono creduti per causare la maggior parte della patologia associata con l'annuncio. Questi aggregati sono assunto per essere rilasciato nel compartimento extracellulare e ripreso da neuroni sani adiacenti dove inducono ulteriore aggregazione tau. Questa diffusione "del prion-like" può essere interrotto dagli anticorpi in grado di legare e di "neutralizzare" aggregati extracellulare tau come mostrato nei modelli preclinici del topo dell'annuncio. Uno dei meccanismi proposti da cui gli anticorpi terapeutici riducono la patologia è anticorpo-mediato l'assorbimento e la clearance di forme patologiche aggregate di tau di microglia. Qui, descriviamo un dosaggio quantitativo basato a cellula per valutare l'assorbimento tau da microglia. Questo test utilizza la linea cellulare di topo microglial BV-2, permette di alta specificità, bassa variabilità e rendimento medio. I dati generati con questo test possono contribuire a una migliore caratterizzazione delle funzioni effettrici degli anticorpi anti-tau.
Morbo di Alzheimer (annuncio) è una condizione neurodegenerativa caratterizzata dal cambiamento conformazionale e auto-assemblaggio della proteina tau e del peptide amiloide β in aggregati patologici. Il peptide β amiloide solubile normale viene convertito in β amiloide oligomerici e fibrillare, mentre tau anormalmente fosforilata si accumula come oligomeri e grovigli neurofibrillary1,2. Questi aggregati di proteina causano morte neuronale che porta alla perdita di memoria e declino conoscitivo progressivo successivo. Altri fattori, tra cui non produttivi neuroinflammation e una ridotta capacità di eliminare le proteine misfolded, possono aggravare e accelerare la malattia. Attualmente, le strategie di intervento contro AD fornire sollievo sintomatico in gran parte, ma non ci è cura o prevenzione modificante la malattia.
La prova aumentante suggerisce un ruolo chiave degli aggregati di tau iperfosforilata in patologia dell'annuncio. Nel suo stato non patologico, tau è una nativo spiegata della proteina che si lega ai microtubuli e promuove il loro assemblaggio in del citoscheletro neuronale. Quando tau diventa hyperphosphorylated, esso si stacca dal citoscheletro e cluster in aggregati di tau nel neurone, che si credevano per causare la maggior parte della patologia associata AD3. Aggregate tau inizia ad accumulare prima intracellulare, ma come la malattia progredisce, si presume di essere rilasciato dai neuroni interessati nello spazio extracellulare, da cui possono essere presi dai neuroni sani adiacenti o sinapticamente connessi in un " prione-come il modo". Una volta interiorizzato, l'aggregato di tau induce ulteriore aggregazione tau via cambiamento conformazionale basato su modelli4.
Secondo questa ipotesi, terapie in grado di interrompere tau semina potrebbero rallentare o invertire il corso della malattia neurodegenerative tau-mediata. A sostegno di ciò, topi reso suscettibile di tauopathy da mutazione genetica e passivamente iniettato con gli anticorpi anti-tau mostrano ridotta taupatia e miglioramento della funzione cognitiva5,6,7,8 ,9. Tuttavia, i meccanismi da cui gli anticorpi terapeutici riducono patologia rimangono ancora sfuggenti.
Uno dei meccanismi proposti è l'assorbimento dell'anticorpo-mediata e la clearance di forme patologiche aggregate di tau da microglia, residente cellule immunitarie del cervello. Pubblicazioni recenti suggeriscono che il microglia in modo efficiente può interiorizzare e degradare specie patologiche tau e questa capacità è arricchita da anticorpi anti-tau tramite un Fc-dipendente meccanismo che coinvolge Fc recettori espressi sulla superficie di microglia e recettore mediata fagocitosi10,11. Questi dati per identificare microglia come potenzialmente importanti effettori di anticorpi terapeutici.
Descriviamo qui un'analisi basata sulle celle per valutare quantitativamente l'assorbimento tau da microglia. I dati generati con questo test possono aiutare a chiarire i meccanismi di azione degli anticorpi anti-tau, rappresentando così uno strumento utile per avanzare gli anticorpi anti-tau ulteriore procedura del loro sviluppo come trattamento potenziale AD.
1. cultura di cellule BV-2
Nota: Cellule di maniglia BV-2 sotto contenimento di livello 2 di biosicurezza. La linea cellulare BV-2 produce un ecotropic ricombinante avvolta retrovirus (in grado di infettare cellule murine solo)12; questi virus sono noti per il loro in vitro trasformare capacità e in vivo il potenziale cancerogeno.
2. etichetta ricombinante Tau aggregati con colorante fluorescente pH sensibili
Nota: Aggregati di Tau sono stati preparati come descritto in Apetri et al. 13 con la differenza che nessun Tioflavina T (ThT) è stato aggiunto al buffer di reazione. Campioni aggregati sono stati raccolti in provette per centrifuga da 1,5 mL. Segnale di fluorescenza finale stato controllato mescolando 118 µ l del campione piscina con 12 µ l di una soluzione di ThT 50 µM. Gli aggregati sono stati separati mediante centrifugazione la miscela di reazione di aggregazione a 20.000 x g per 1 h a 4 ° C. Il surnatante è stato analizzato da SEC-MALS per confermare che tutto il tau monomerico è stato convertito in aggregati. Pellet (aggregati di tau) erano snap congelati e conservati in un congelatore a-80 ° C.
3. l'assorbimento Assay con fluorescenza-attivato delle cellule ordinano (FACS) lettura
4. FACS analisi
Nota: Fare riferimento alla Figura 1 per la strategia di gating.
5. assorbimento immunocomplessi con lettura di microscopia
Aggregati tau ricombinante covalentemente era etichettato con un colorante verde sensibili al pH. Questa tintura aumenta drammaticamente la sua fluorescenza su sua interiorizzazione in organelli acidi, consentendo in tal modo per quantificazione intracellulare. Aggregati con etichetta tau sono stati incubati con anticorpi monoclonali anti-tau. In particolare, abbiamo utilizzato una versione chimerica (regione di Fc di IgG1 di topo) di CBTAU-28.1. Questo anticorpo umano si lega alla regione N-terminale inserto di tau ed è in grado di legarsi in vitro generato tau fibrille13. In questa analisi, abbiamo anche testato una versione migliorata di affinità di CBTAU-28.1 – dmCBTAU-28.1. Formato di frammenti Fab di CBTAU-28.1, nel mutante parentale e ad alta affinità, e un mouse IgG1 isotipo controllo sono stati utilizzati come controlli.
BV-2 cellule sono state incubate con i pre-formate degli immunocomplessi o aggregati da solo per due ore in presenza di eparina per bloccare l'assorbimento dell'anticorpo-indipendente tau tau. Dopo l'incubazione, le cellule sono state tripsinizzate per rimuovere il tau associato alla membrana extracellulare e sono state analizzate per l'assorbimento di tau tramite flusso cytometry. Come abbiamo recentemente descritto13, abbiamo osservato che l'assorbimento varianti promossi CBTAU-28.1 di tau in cellule BV-2 in un modo dipendente dalla dose. L'assorbimento era Fc mediata poiché frammenti Fab CBTAU-28.1 non hanno aumentato l'assorbimento basale tau (Figura 2). Inoltre, l'anticorpo di dmCBTAU-28.1 alta affinità mediato l'assorbimento tau in cellule BV-2 in misura superiore rispetto l'anticorpo di selvaggio-tipo (Figura 2).
L'assorbimento dell'anticorpo-mediata tau e localizzazione degli aggregati di tau nel compartimento endolisosomiale è stata confermata mediante microscopia confocale (Figura 3) dove il compartimento cellulare acido era macchiato usando una sonda selettiva per gli organelli basso pH. Puncta intracellulare della tintura di verde pH etichettato tau complessi sono stati osservati all'interno delle cellule che sono state incubate con CBTAU-28.1. Inoltre, gli aggregati intracellulari tau spesso colocalized con il colorante basso pH vano selettiva rosso suggerendo la presenza di aggregati di tau in organelli acidi. CBTAU-28.1 Fab frammenti non hanno aumentato l'assorbimento di tau che indica un meccanismo di internalizzazione di Fc-recettore mediato (Figura 3).
Figura 1: Gating strategia usata in analisi di citometria a flusso per rilevare interiorizzazione tau dalle cellule BV-2. Campioni di dati dal controllo unico BV-2 (A-C), controllo di isotipo (D-F) e dmCBTAU-28.1 (G-io) vengono visualizzati. Popolazione delle cellule BV-2 era stata eliminata su un terreno di SSC-A densità di FSC-A vs esclusi i detriti e le cellule morte (A, D, G). BV-2 cellule poi sono state ulteriormente gated su un terreno di densità FSC-A vs FSC-H per escludere cella doppietti e aggregati (B, E, H). Cancello di singola cellula è stato utilizzato per generare un istogramma di singolo parametro di tintura (FITC in questi risultati rappresentativi) pH (C, F, I) e determinare l'intensità di fluorescenza media geometrica. In alternativa, percentuale di cellule positive di pH tintura-tau è stata calcolata escludendo cellule negative come determinato utilizzando controllo unico BV-2. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 2: CBTAU-28.1 media l'assorbimento degli aggregati di tau in cellule microglial BV-2. Aggregati tau ricombinante covalentemente era etichettato con tintura di pH sensibili di fluorescenza verde e incubati con una mouse chimerici versione dell'anticorpo umano anti-tau CBTAU-28.1, suo formato migliorato affinità, dmCBTAU-28.1, frammenti Fab corrispondente, un anticorpo di controllo di isotipo IgG1 di topo o nessun anticorpo (aggregati di tau da solo). Immunocomplessi successivamente sono stati incubati con cellule BV-2 per due ore in presenza di eparina per bloccare l'assorbimento dell'anticorpo-indipendente tau. L'assorbimento di immunocomplessi è stata valutata da citometria a flusso ed espresso come la media geometrica (GM) di intensità di fluorescenza (A) o percentuale di tau positivo (tau +) cellule (B). Barre di errore in (A) indicano la deviazione standard dei due esperimenti indipendenti, mentre (B) dimostra un singolo esperimento. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Figura 3: Tau aggregati sono interiorizzati dalle cellule BV-2 e localizzare in organelli cellulari acidi. Tau-anticorpo preformato immunocomplessi sono stati incubati con cellule BV-2 per due ore in presenza di eparina per bloccare l'assorbimento dell'anticorpo-indipendente. Dopo l'incubazione, i nuclei sono stati macchiati con un colorante blu specifico di DNA e il compartimento cellulare siliceo con un colorante di rosso selettivo di vano basso pH. Cellule vive formazione immagine ha rivelato puncta intracellulare degli aggregati di tau con etichetta (verdi) all'interno delle cellule che sono state incubate con CBTAU-28.1 e dmCBTAU-28.1, ma non con il controllo di isotipo. Inoltre, gli aggregati intracellulari tau spesso colocalized con il rosso colorante (gialli), suggerendo la presenza di aggregati di tau nel compartimento cellulare acido. CBTAU-28.1 Fab frammenti non hanno aumentato l'assorbimento di tau che indica un meccanismo di internalizzazione di Fc-recettore mediato. Le immagini rappresentano proiezioni di massima intensità di un 20 aerei Z-stack (piani di 0,5 µm) acquistate con un obiettivo a immersione in acqua X 63. Clicca qui per visualizzare una versione più grande di questa figura.
Microglia, le cellule immunitarie del cervello residente, sono state recentemente identificate come giocatori importanti in anticorpo-mediato di approcci terapeutici per Taupatie10,11. Liquidazione di tau anticorpo-mediato da microglia, insieme al blocco di un neurone assorbimento9, inibizione o destabilizzazione della fibrilla formazione13,14 e clearance di fibrille intraneuronale via la lysosomal percorso15, potrebbe tutti contribuiscono all'efficacia dell'anticorpo anti-tau osservato nel modello del topo di tauopathy5,6,7,8,9.
Abbiamo descritto qui un'analisi basata sulle celle per valutare quantitativamente l'assorbimento tau da microglia con l'obiettivo di creare uno strumento in fase di sperimentazione per caratterizzare meglio i meccanismi di azione degli anticorpi anti-tau.
Questa analisi, adattata da Funk et al. 11, utilizza BV-2 cellule, che sono cellule microgliali murine immortalizzate. Mentre non possono completamente essere confrontati alle cellule microglial primarie, presentano molte delle caratteristiche della microglia primaria, inclusa la possibilità di robustamente fagocitare tau e Aβ fibrille11,16,17 ,18,19. Inoltre, hanno mostrato un comportamento riproducibile in vitro che li ha resi altamente adatto a sviluppo di analisi e studi quantitativi, che richiedono minima variabilità sperimentale. Accanto a questo, linee cellulari immortalizzate permettono un throughput più elevato dosaggio ed eliminano la necessità del sacrificio animale rispetto all'uso di microglia primaria.
Gli aggregati di tau che abbiamo usati per questo test sono stati ottenuti utilizzando la procedura altamente riproducibile in vitro aggregazione che abbiamo recentemente descritto13e visualizza accoppiato morfologia simile ai filamenti elicoidali (app) isolati dal cervello dell'annuncio pazienti. Mentre non abbiamo osservato alcun risultato imprevisto che potrebbe essere stato causato da tau aggregati aderenza alle superfici di plastica o di vetro, l'uso di aggregati stabili e ben caratterizzati tau ha svolto un ruolo cruciale nella riproducibilità di questo test.
Un altro aspetto che ha contribuito significativamente al riproducibilità del test è stata la densità delle cellule. I numeri delle cellule per pozzetto descritto nel protocollo rappresentano la densità cellulare ottimale nelle condizioni descritte.
In modo diverso rispetto a quello che Funk et al. 11 descritto, abbiamo etichettato aggregati di tau con un colorante sensibile di pH che aumenta notevolmente la sua fluorescenza all'interiorizzazione in organelli acidi, consentendo in tal modo quantificazione intracellulare. Questo, insieme a digestione della tripsina di superficie associato degli immunocomplessi e/o tau, garantisce quel segnale di fluorescenza misurata da citometria a flusso è il risultato di assorbimento di tau piuttosto che si legano alla superficie cellulare. Inoltre, l'uso di una facilita di colorante sensibile pH rilevamento degli aggregati di tau interiorizzata in esperimenti di microscopia senza il bisogno di digerire superficie associato aggregati di immunocomplessi/tau che avrebbero poi richiede cellula ri-placcatura e recupero.
Abbiamo ottimizzato ulteriormente la lettura di microscopia della nostra analisi, rispetto a che cosa precedentemente è stato descritto11, utilizzando un colorante altamente selettivo per acidi organelli nei nostri esperimenti di microscopia che ci ha permesso non solo di confermare anticorpo-mediata l'assorbimento di Tau, ma anche la localizzazione degli aggregati di tau nel compartimento endolisosomiale.
Il saggio che abbiamo sviluppato, ha specificità ottimale che si traduce in una buona finestra sperimentale che permette una netta separazione tra i campioni positivi e negativi. Interessante, l'analisi rileva indirettamente differenze nell'affinità dell'anticorpo, rappresentando così un potente strumento per studiare le funzioni effettrici degli anticorpi anti-tau.
Gli autori non hanno nulla a rivelare.
Vorremmo ringraziare Alberto Carpinteiro Soares per la sua preziosa assistenza tecnica.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
BV-2 cells | ICLC Interlab Cell Line Collection | ATL03001 | |
Phosphate Buffered Saline (PBS) (1x) | Gibco | 10010-015 | |
Trypsin-EDTA 0.05% | Gibco | 25300-054 | |
DMEM 4.5 g/dL glucose | Gibco | 41966-029 | |
Fetal Bovine Serum | Gibco | 10091-148 | |
Penicillin-Streptomycin (10,000 U/mL) | Gibco | 15140122 | |
L-Glutamine 200 mM | Lonza | 17-605E | |
EasYFlask | Nunc | 156499 / 159910 | |
pHrodo Green STP ester | Life Technologies | P35369 | |
Sodium Bicarbonate pH 8.5 100 mM | |||
DMSO | Sigma | D2650-100ml | |
PD10 columns | GE Healthcare | 17-0851-01 | |
BCA Protein Assay Kit | Thermo Fisher Scientific | 23225 | |
Greiner CELLSTAR multiwell culture plates | Greiner | 665180 | |
Falcon 96-Well Assay Plates | Falcon | 353910 | |
Heparin | Sigma | H3393-50KU | |
Trypsin-EDTA 0.25% | Sigma | T4049-100ml | |
BSA | Sigma | A7030-100G | |
EDTA 0.5 M, pH8 | |||
FACS Canto II | BD | ||
Hoechst 33342 Solution (20 mM) | Thermo Fisher Scientific | 62249 | |
LysoTracker Deep Red | Thermo Fisher Scientific | L12492 | |
Opera Phenix | Perkin Helmer | HH14000000 |
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