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このプロトコルの目的は、生体内でα-シヌクレインの形成を複製するセルベースのシステムを集約を提供することです。細胞内の α-シヌクレイン介在物は一次ニューロンに内面化することによって播かれ、伝搬の外因性投与罹患 α-シヌクレイン遺伝子組換えマウスから隔離されたネイティブのミクロソームによる α-シヌクレイン凝集体。
年、細胞培養で不溶解性 α-シヌクレイン (αS) 介在物の生成を複製することができないことはパーキンソン病 (PD) の αS 集合の研究で大きな制限をされています。最近では、病気にかかった αS トランスジェニック マウスまたは PD 患者から脳抽出物の外因性接種による新しい動物モデルの開発は、αS 集約のより適切な細胞モデルを作成する可能性に新しい希望を与えています。残念ながら、文化のセルに関しては、生の脳抽出物の投与がないマウスのように成功実績のある、外因性骨材の選択したソースはまだ体外発泡 αS 線維。
我々 は、トランスジェニック マウスの病変部から分離された非常に有毒な αS 種ネイティブ ミクロソーム関連 αS 集計の外因性投与による一次ニューロンの細胞内 αS 介在物の形成を誘導する手法を開発しました。ミクロソームの小胞に関連付けられている αS 集計の分数は効率的に内面化し、集計データおよびリン酸化 αS の肯定的な細胞内封入体の形成を誘導します。体外と比較して-組換え αS、提案手法から作られている前もって形成された線維はより速くより多くを模倣した PD の病気の動物モデルから病原性播種は本格的な αS の集計で作られて保証抽出密接の種類介在物は、 in vivoを得られます。その結果、αS 包有物豊富な組織の可用性が必須です。
このメソッドは αS 集約と体内の関連細胞病態の顕微鏡的側面を研究する多彩な細胞ベースのモデルを提供しより正確で高度なセルを作成するための開始点になりますと考えていますPD のパラダイム。
Α-シヌクレイン (αS) タンパク質の介在物の蓄積は、パーキンソン病 (PD) と α synulceinopathies1の顕著で、重要な機能です。残念ながら、動物モデルは、タンパク質線維2の形成のために必要な集計手順を誘導するために生化学的細胞の十分な環境を提供することができるが、レプリケート形成の複雑な Lewy ボディ (LB)-集計のような細胞培養は困難です。
ここで我々 は αS 介在物、動物モデルで PD の患者、培養細胞における脳分離されたマウスの一次ニューロンを使用して得られたタンパク質凝集体と同様の生成を誘導する方法をについて説明します。我々 のプロトコルは、マウスの海馬や大脳皮質の一次ニューロン αS 症候性トランスジェニック (Tg) マウスから分離されたミクロソーム関連 αS 集計の外因性投与に基づいています。この方法で培養液に追加された、内部的なものになるし、成熟した αS 肯定的な集計3,4の形成を誘導することができる、αS 有毒種の拡散・伝播能力の利点をが 5,6,7,8。
もともと、培養細胞における αS 線維形成を取得する標準的な方法は、正規のトランスフェクション プロトコル、ウイルス媒介感染9対応する αS cDNA の発現に基づいていた。低効率を示し, 細胞タイプに依存した LB のような αS を取得する最初のケースで集計された偶然、2 番目のプロトコルの感染から 24-48 h で高分子量分画法種を含む不溶性の線維形成につながって10です。 これらのメソッドの凝集体の形成はおそらく、過剰によるものと集計を指定する αS 構造の病理組織学的変換ではなく不溶性になり、αS 蛋白質量のアンバランス。代わりに、ここで紹介しているテクニックは αS 式レベルは変わりませんが、外因性線維の内面化による広範なタンパク質凝集を誘導します。また、外因性の線維の投与による αS 集合体の形成は数日または数週間徹底的なタイムラプス的 αS 介在物形成の初めと中間の段階を勉強することが可能になることを必要とする時間のかかるプロセスと細胞の生化学的変化とそれを関連付ける。したがって、本手法は、細胞の病態生理に関連して顕微鏡 αS 線維形成を研究するのに役立ちます αS 集計の携帯電話のモデルを作成する貴重なアプリケーションです。
さらに病気にかかった αS トランスジェニック (Tg) マウス11,から抽出する生の脳の管理12または人間 PD 脳6,13は Tg や野生型 (WT) 動物は、アプリケーションの αS の沈着を誘導することができます。培養細胞に同じプロシージャは、試料の骨材の少量とネイティブ αS 有毒種14を分離する標準的な手順の不足のためなる成功、証明されません。このため体外に前もって形成された線維 (サイズ) αS の αS 介在細胞の誘導のための今まで好みの集計の源となっている、動物モデルの3,4,6,7 ,,1516。しかし、我々 のプロトコルと αS Tg マウスから分離されたミクロソーム関連 αS 集約された種の一次ニューロンの細胞内のポンドのような αS 介在物の蓄積を誘発することが効率的をお紹介します。
私たちの研究室でミクロソーム関連 αS 集約された種は [Prp 人間 A53T αS Tg マウス、ライン G2 317] マウスのプリオン蛋白質 (PrP) プロモーターの制御の下で A53T αS の遺伝子を発現する病気 Tg マウスの脊髄 (SpC) 組織から分離されます。これらのマウスを見る中枢神経系におけるロバスト運動機能障害と介在物の生成を含む年齢依存性神経変性の表現型は、リン酸化、ユビキチン、および不溶性 αS、生後 9 ヶ月以降します。運動機能障害が表示されたら、表現型は後部の手足から麻痺で、2-3 週間で死に至るに急速に発展します。ΑS 骨材の蓄積は類似疾患症状です。マウスの運動機能障害の発症を犠牲には、SpC、脳幹、小脳に αS 集合の堅牢度を表示します。麻痺の設定、マウスを犠牲にするまで待機する必要はありません。発症前のマウスは、運動機能障害を表示しない 9 ヵ月齢動物で撮影されます。
WT と Tg 動物の使用が承認され、国家によって完全で実験動物の福祉と実験 (EEC 理事会指令 86/609、1987 年 12 月 12 日と 2010 年 9 月 22 日指令 2010年/63/EU) の国際法遵守。本稿に記載されているすべてのプロトコル当院の動物のケアのガイドラインに従ってください。
1. 病気 A53T αS Tg マウスからミクロソーム関連 αS 骨材の分離
2 西部のしみ
注: 西部のしみのによるミクロソーム関連 αS 集計の生化学的解析の評価します。
3. 一次神経文化
注: 一次神経文化は WT 新生児 (P0) マウス海馬や皮質 (ライン C57BL/6) から調製しました。マイナスの遠心分離ステップ全体の手順は、無菌状態での細胞文化フードの下で行われます。
4. 神経治療
注: 治療は、DIV 7 において実施されています。無菌状態でセル文化フードの下ですべてのステップを続けたDIV 7 で皮質神経養殖密度の例は図 1に示します。
5. 蛍光抗体法
上記で説明したプロトコルに従うと図 2にまとめて、3 つ病気 A53T αS Tg マウス (図 3) からミクロソーム関連 αS 集計を精製しました。ミクロソームは、小胞体、ゴルジ体、および小さいシナプスの小胞を含む粗膜ペレット分数です。他の分画に比べミクロソームのペレットの純度の程度を特定のオルガネラ マーカー18を使用して以前行った。
一度分離、αS 集合体の生化学的解析は Syn 1 またはセリン 129 (pSer129-αS) 抗体でのリン酸化 αS の孵化が続く変化の SDS ページを通じて評価されます。発症 (プレ) と年齢をマッチさせた非 Tg (nTg) マウス、αS の集計に沈殿物を共同病気のマウスから分離されたミクロソームと比較。ミクロゾームの αS 種 αS 集計、HMW 洗剤耐性種、リン酸化セリン 12919 C での蓄積などの典型的な特徴を表示-N 末端フラグメント (用の全特徴は切り捨てとミクロゾームの αS 集計参照参照18,20,21)。単量体 αS が効率的に、内面を取得しない αS 蒸着7,15,22を誘発しないので、これらは基本的な要件です。それは細胞に有害なことができるので、P100 ペレットを再懸濁しますに (イオン性または非イオン性) すべての洗剤を使用しないことが重要です。また、サンプルのばらつきを避けるためには、3 つの異なる病気にかかったマウスからミクロソーム関連 αS 集計は神経治療のためプールされます。
大脳皮質や海馬の神経細胞の培養液中に病気の A53T マウスからプールされたミクロソーム関連 αS 集計の 1 μ g の投与が αS 包有物、骨材固有 αS 抗体陽性の時間依存形成を誘導します。Syn303 (図 4、 5) または pser129 αS (図 5)。2 日後 (2 d) 治療後の時点でより豊かになる小さい、散在の涙点としてこれらの集計値が表示されます。2 週間後、αS の介在物が長いようし、ビーズのような構造を大きく成熟した神経突起のパターンと部分的に共同のシナプス前のローカライズ神経の文化全体に広がると神経突起マーカー (図 5)。時折、共存しセル相馬を汚すかえそ突起に似ているプロセス全体をカバー、新たに形成された αS 包有物を見ることができます。
ミクロゾームの αS 集計分画は神経文化で効率的に広がることができる、その量はメッキのニューロン (図 1) の数を細かくチューニングします。実際には、推奨の比率、ミクロソームによる骨材の μ g を超える: ニューロン数ミクロソーム関連 αS 集計の不十分な量につながる中 (図 6)、数日以内の未熟細胞死を誘発する、何と同様の治療の 2 週間後に、包有物の乏しいと削減数は、以前の時点 (図 4A) で得られました。
図 1.皮質神経細胞文化。皮質神経文化の DIV 7 で密度を示す代表的なイメージ。画像は倒立顕微鏡対物レンズ 10 倍で撮影されました。スケールバー = 100 μ m.この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 2.マウス SpC のミクロゾームの αS の分離を集計します。ミクロゾーム関連付けられている αS の浄化のプロトコルのフローチャートは、病気にかかったマウスの SpC から集計します。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 3.病気発症前 A53T αS Tg と nTg マウスからミクロソーム画分の分離します。西部のしみの分析示す精製 3 病気 (病気) から分離されたミクロソーム関連 αS 集計発症 (プレ) と高齢者一致 nTg マウス。病気にかかったマウスは、一方、発症前の動物の健康 A53T αS 包有物の蓄積を含むモーターおよび神経学的障害を示す A53T αS Tg マウス αS を表示しない年齢まだ任意 αS 病理学の 9 ヶ月の Tgs 関連表現型。nTg のマウスは、αS 遺伝子を運ばないし、従って αS を開発しない病気にかかったマウスの同腹子による病理が。1 μ g 精製画分の変性の SDS ページ上で実行、ニトロセルロース膜に転送され Syn 1 または pSer129 αS 抗体のしみについています。129 セリンのリン酸化され、C を示した HMW 剤抵抗性 αS 集計を含まれている病気のマウスから分離されたミクロソーム画分だけ- および N 末端切り捨て。この図は、Collaらから適応されています。18.この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 4.ミクロゾームの αS 集計の投与後 αS 沈着の時間依存型誘導。(A)一次海馬ニューロンの蛍光抗体で治療のミクロゾームの αS μ g 集計分数が 3 つの別の病気にかかったマウスからプールします。ニューロンは、2 日間で固定した (2 d)、1 週間 (1 w) または 2 週間 (2 w) の治療と syn303 と immunostained (S303、1: 1000) の抗体が酸化され、αS を集約。セルは、DAPI で counterstained いた。共焦点画像は走査型レーザー共焦点顕微鏡、63 X 目的を使用して撮影されました。スケール バー = 50 μ m (B)定量的合計 fluorescence のバック グラウンド減算後、行われたイメージ J ソフトウェアの粒子数のプラグインを使用しています。値は、フィールド (DAPI カウント) ごと核数の正規化、2 D で S303 の蛍光信号の割合を示します。値は平均 ± SD として与えられた (n = 5)。* * p < 0.001、* * * p < 0.00001、一方向の分散分析, フィッシャーの LSD 事後テストが続きます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 5.細胞内 αS 包有物は皮質突起ネットワークと colocalize します。皮質ニューロンの代表的な共焦点画像処理ミクロソーム関連 αS 集計病気 Tg マウスから得られました。治療ニューロンの 2 週間は固定され、二重後集計特異的抗体 [S303 (a, B)や pser129-αS、縮尺 (C)] と [マウス αS、1: 200 (a, B) またはタウ、1: 10,000 (C)] 突起マーカー染色。新たに形成された αS ビーズ状突起ネットワークの部分の共局在を示した共同蛍光信号のラベルします。時折 αS 包有物 (A、B、矢印) 神経相馬内に蓄積します。スタックのイメージは、レーザー共焦点顕微鏡、63 X 目的に買収されました。スケールバー = 50 μ m。この図は、Collaらから変更されています。20.この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
図 6.ミクロゾームの αS 集計の最適量の添加はニューロンに有毒であります。DAPI 染色ミクロソーム関連 αS 集計の濃度増加とともに扱われるニューロンの細胞死に 。(A)皮質ニューロンが扱われた 1、病気にかかったマウスから抽出されたミクロソーム関連 αS 集計の 2 μ g または含まれていない唯一のバッファー (B)を集約し、DAPI 染色します。20 × 対物を使用してエピ蛍光顕微鏡を用いた蛍光画像に買収されました。スケールバー = 100 μ m.(B)画像 J ソフトウェアを使用して DAPI 陽性細胞を数えられました。グラフは、神経のメディアに追加されたミクロソーム関連 αS 集計の濃度増加とともに核の数の減少を示します。値 b の % として表現し、平均 ± SD として与えられている (n = 5)、* * * p < 0.0001、一方向の分散分析, フィッシャーの LSD 事後テストが続きます。この図の拡大版を表示するのにはここをクリックしてください。
ΑS Tg 動物モデルから分離精製されたミクロソーム関連 αS 集計の追加により、WT マウス脳由来初代神経細胞培養 αS 介在物の生成を取得する方法について述べる。
このプロトコルの重要な手順次のとおりです: ミクロソーム関連 αS 集計/ニューロンの μ g と αS 集計のソースの比率。結果表示セッションのように、未熟細胞死やあまりにも乏しい細胞内凝集につながる最適な条件で働くのでミクロソーム関連 αS 集計/ニューロン数の μ g の比を最適化することが重要です (を参照してください、代表的な結果のセクション)。このため、治療を開始する前に (図 1に示すように) DIV 7 神経文化の密度を評価するために非常に重要です。さらに、αS 集計は病気 αS Tg マウス、すなわちから浄化する必要があります。蓄積動物モデルからは、ポンドのような介在物は、HMW 線維をリン酸化と洗剤の不溶性の αS によって特徴付けられます。
このプロトコルへの可能な変更は、組織、どのミクロソームは分離できるので、開始金額から、新鮮なまたは冷凍を考えています。ΑS 状の凝集体の含有量が高いため SpC の Tg マウスを使用、プロトコルは、地域 αS 集計の高いコンテンツを持っている任意の組織からミクロソーム関連付けられた集計を分離に適しています。凍結にミクロソームによる集計や、集計自体の精製工程は影響しませんので、凍結試料を使用もできます。このプロトコルはミクロソームの取得に適した組織に推奨される開始の重量は約 100-150 mg が、原料 (最大重量制限なし) 50 mg 並み。100 mg 以下の量の場合ただし、均質化の適切な比率になります 1:20 (w/v) 遠心沈殿物のためのポリカーボネート瓶にロードする清 S10 の少なくとも 1 ミリリットルを持っているために。実際には、1 mL よりも小さいボリュームをロードすると、チューブやサンプルの損失の崩壊可能性があります。希薄化後の上清につながる均質化ボリュームを増やすことが、ミクロソームのペレット濃度には影響しません。
このプロトコルの制限にかかわる最近マウス αS サイズ24ではなくマウス神経文化にひと由来の αS サイズのケースの管理で報告されている αS の介在物の形成における非効率的なクロス播種します。他の αS 亜種別から得られた線維の管理の場合ミクロソームによる骨材の量を微調整するをお勧めしますこの問題をバイパスできますマウス文化に与えられる外因性 αS 線維の量を増やすので我々 の説明よりもマウス神経細胞培養する種。
文化メディアに追加外因性 αS の凝集体は、さまざまなソースからすることができます。ΑS サイズ体外は以前動物モデル3,7,8,15一次ニューロン細胞培養の細胞内 αS 骨材のシード処理テンプレートとして使用されています。ミクロゾームの αS 集計を数時間で分離できること私たちのメソッドと比較して、サイズの形成は長く、骨の折れる、浄化、αS confomations25 の集計を確認する追加の試金に続いて複数のステップを必要とします。.さらに、細菌の表現人間またはマウス αS から取得されるサイズ、すなわち欠けている翻訳後修飾、真核生物の典型的な異なる立体構造と提示できます選択的シード病原性プロパティによると核プロトコルの後 (すなわちリボン対線維)5,8異なる結果と結論に至る。代わりに、αS 集計体内浄化の単回投与より本格的な病原性のテンプレート、動物モデルで PD 患者 αS 介在物の生成のプロセスを密接に模倣の伝送を保証します。
この手法の応用としてミクロソームが分離から病変が αS で豊かなこのプロトコルを正常に PD 患者の脳や他の αS の Tg 動物モデルから αS 病原性種子を分離する使用することができますと考えてください。介在物。
私たちの知る限り、これはシード処理一次ニューロンにおける αS 介在物の生成を取得するためのテンプレートとして使用する PD モデル体内から αS のネイティブの有毒種の浄化を可能にする最初の方法です。
この方法は非常に多目的、αS 集計と細胞病態への影響の様々 な側面を研究する例外的な細胞ベースのモデルを提供できることと考えています。ΑS 介在物の生成は、培養細胞で複製することは困難している複雑なプロセスを表しているので我々 はこのモデルが急性発症のメカニズム、慢性でより精巧な識別が困難で偉大な洞察力を提供することを期待しています。システムは、動物モデルなど。
著者が明らかに何もありません。
この作品は、キャリア再付与制度 (若手研究者の RLM プログラム) をイタリア大学省と研究 (MIUR) によってサポートされてはスクオーラ師範スペリオーレから。骨材が分離から Tg マウス Prp 人間 A53T αS を提供するため米国・ ミネソタ大学から教授マイケル ・ リーをありがちましょう。
Name | Company | Catalog Number | Comments |
Sucrose | Sigma-Aldrich | 84097-1KG | |
Hepes | Sigma-Aldrich | H0887-100ML | 1M pH=7-7.6 |
EDTA | Sigma-Aldrich | 0390-100ml | pH=8 0.5M |
MgCl2 | Sigma-Aldrich | M8266-100G | |
NaCO3 | Sigma-Aldrich | S7795-500G | |
NAHCO3 | Sigma-Aldrich | S5761-500G | |
Methanol | Sigma-Aldrich | 322415-6X1L | |
KCl | Sigma-Aldrich | P9541-500G | |
cOmplete Mini | Roche | 11836170001 | protease inhibitor |
PhosStop | Roche | 4906837001 | phosphatase inhibitor |
BCA Protein Assay Kit | Euroclone | EMPO14500 | |
Criterion TGX 4-20% Stain Free, 18 wells | Biorad | 5678094 | |
Supported Nitrocellulose membrane | Biorad | 1620097 | 0.2 μm |
Blotting-Grade Blocker | Biorad | 1706404 | Non-fat dry milk |
SuperSignal West Pico Chemiluminescent Substrate | Termo Fisher Scientific | 34077 | |
Nitric acid | Sigma-Aldrich | 1004411000 | 65% |
Glass Coverslips | Termo Fisher Scientific | 1014355118NR1 | 18 mm x |
Poly-D-Lysine | Sigma-Aldrich | P7280 | |
Hank's Balanced Salt Solution | Termo Fisher Scientific | 14170-500 mL | |
Penicillin/Streptomycin | Termo Fisher Scientific | 15140122 | 10,000 U/mL, 100 mL |
Dulbecco’s Modified Eagle’s Medium | Termo Fisher Scientific | D5796-500 mL | |
Trypsin-EDTA | Termo Fisher Scientific | 15400054 | 0.50% |
B27 Supplement | Termo Fisher Scientific | 17504044 | 50X |
Glutamax | Termo Fisher Scientific | 35050-038 | 100x |
DNAse | Sigma-Aldrich | D5025 | |
Fetal bovine serum | Euroclone | EC50182L | |
Glutamate | Sigma-Aldrich | 1446600-1G | |
Gentamicin | Termo Fisher Scientific | 15710 | 10 mg/ml |
Neurobasal Medium | Termo Fisher Scientific | 10888-022 | |
Cytosine arabinoside (AraC) | Sigma-Aldrich | C3350000 | |
VECTASHIELD antifade mounting medium | Vector Laboratories | H-1000 | |
DAPI | Termo Fisher Scientific | 62247 | |
90 Ti rotor | Beckman | N/A | Ultracentrifuge rotor |
Optima L-90K Ultracentrifuge | Beckman | N/A | |
Syn-1 antibody, clone 42 | BD Biosciences | 610786 | anti-mouse WB: 1:5000 |
Syn303 antibody | BioLegend | 824301 | anti-mouse IF: 1:1000 |
Tau antibody | Synaptic Systems | 314 002 | anti-rabbit IF: 1:10,000 |
pser129-αS antibody | A gift from Fujiwara et al, reference 19 | anti-rabbit WB: 1:5000 | |
pser129-αS antibody | Abcam | ab51253 | anti-rabbit IF: 1:1000 |
Mouse αS (D37A6) XP | Cell Signaling | 4179 | anti-rabbit IF 1:200 |
Alexa fluor 555-conjugated anti-rabbit antibody | Termo Fisher Scientific | A27039 | |
Alexa fluor 488-conjugated anti-mouse antibody | Termo Fisher Scientific | A-11029 | |
Microson XL-2000 | Misonix | Sonicator | |
Ultra Bottles (Oakridge Bottles), PCB, 16x76mm, Assembly, Noryl Cap, Beckman-type | Science Service EU | S4484 | Ultracentrifuge tubes |
AXIO Observer Inverted Light Microscope | Zeiss | N/A | |
TCS SP2 laser scanning confocal microscope | Leica | N/A | |
Inverted epi-fluorescence microscope | Nikon | N/A | |
Triton x-100 | Sigma-Aldrich | X100-500ML | Nonionic surfactant |
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