Phänotypisches Profiling von aus menschlichen Stammzellen gewonnenen dopaminergen Neuronen im Mittelhirn

Die Parkinson-Krankheit (PD) ist mit einer Reihe zellbiologischer Prozesse verbunden, die den Verlust von dopaminergen (mDA) Neuronen im Mittelhirn verursachen. Vielen aktuellen In-vitro-PD-Zellmodellen mangelt es an Komplexität und sie berücksichtigen nicht mehrere Phänotypen. Phänotypisches Profiling in humanen induzierten pluripotenten Stammzellen (iPSC)-abgeleiteten mDA-Neuronen kann diese Mängel beheben, indem gleichzeitig eine Reihe von neuronalen Phänotypen in einem Parkinson-relevanten Zelltyp parallel gemessen wird. In dieser Arbeit beschreiben wir ein Protokoll zur Gewinnung und Analyse phänotypischer Profile von kommerziell erhältlichen humanen mDA-Neuronen. Ein neuronenspezifisches Fluoreszenz-Färbepanel wird verwendet, um die mit Kern, α-Synuclein, Tyrosinhydroxylase (TH) und Mikrotubuli-assoziiertem Protein 2 (MAP2) verwandten Phänotypen zu visualisieren. Das beschriebene phänotypische Profilierungsprotokoll ist skalierbar, da es 384-Well-Platten, automatisches Liquid Handling und Hochdurchsatzmikroskopie verwendet. Der Nutzen des Protokolls wird anhand gesunder mDA-Neuronen von Spendern und mDA-Neuronen veranschaulicht, die die PD-verknüpfte G2019S-Mutation im Gen für die Leucin-reiche Repeat-Kinase 2 (LRRK2) tragen. Beide Zelllinien wurden mit dem LRRK2-Kinase-Inhibitor PFE-360 behandelt und phänotypische Veränderungen gemessen. Darüber hinaus zeigen wir, wie multidimensionale phänotypische Profile mit Hilfe von Clustering oder maschinellem Lernen gesteuerten überwachten Klassifikationsmethoden analysiert werden können. Das beschriebene Protokoll wird besonders für Forscher interessant sein, die an der Modellierung neuronaler Krankheiten arbeiten oder die Wirkung chemischer Verbindungen in menschlichen Neuronen untersuchen.