레이저 캡처 이외에 Microdissection과 코 생검 결합을 통해 획득 후각 뉴런 : 정신 장애의 치료 반응을 연구하기 위해 잠재적 인 접근
Summary
본 연구에서는 새로운 플랫폼을 개발하고 검증 된 양극성 장애 (BD)의 치료 반응의 intraneuronal 분자 서명을 조사합니다. BD 환자의 후각 상피 비강 생검을 통해 얻었다. 이어서 레이저 캡처 미세 절제가 BD 리튬 응답의 분자 특성을 조사하기 위해 실시간 RT PCR과 결합시켰다.
Abstract
양극성 장애 (BD)이 제대로 이해 병태 생리학과 심한 신경 정신 질환과 전형적 기분 안정제, 탄산 리튬으로 처리 하였다. 동물 연구뿐만 아니라 인간의 유전 연구는 리튬이 신경 세포의 성장, 생존과 성숙, 그리고 Wnt 신호에 관여 특히 분자에 관여하는 분자 표적에 영향을 미친다는 사실을 보여. 중추 신경계 (CNS)에서 리튬 응답과 연관된 동적 분자량 변화를 조사하는 뇌 생검 구하기 윤리적 도전 감안할 번이 goal.The 후각 상피 후각 수용체 뉴런을 포함 달성 후각 조직으로부터 수득 된 뉴런의 사용을 고려할 수있다 개발 및 신경교 유사 세포를지지하는 다른 단계에서. 이 안전하게 코 조직 검사에서 얻은 후각 조직을 사용, 신경 정신 질환을 가진 환자의 CNS의 역동적 인 변화를 연구하는 독특한 기회를 제공합니다. SUBST로 인한 단점을 극복하기 위해비 신경 세포와 후각 생검 조직의 antial 오염, 풍부한 신경 세포 인구를 얻을 수있는 새로운 접근 방식은 레이저 캡처 미세 절제와 코 생검을 결합하여 개발되었다. 이 연구에서, 신경 조직에 치료 – 관련 분자의 동적 변화를 조사하는 시스템은 리튬 치료 반응의 분자 메커니즘의 연구를 위해 모집 BD 환자의 작은 파일럿 샘플을 사용하여, 개발 및 검증 하였다.
Introduction
양극성 장애 (BD)이 기분 병리학 적 변화를 특징으로하는 심각한 신경 장애이며, 드라이브 및인지 1. BD의 치료에 사용되는 리튬은 동물 연구에서 두 유전자의 다수의 정상 상태의 mRNA 수준을 변경하기 위해 도시되었지만, 이들 분자 중 2 인간 임상 반응과 연관된 경우에는 알려지지 않았다. 리튬의 반응 메카니즘을 이해하는 것은 신경 조직에서의 리튬 – 유발 분자 변화를 조사 요구한다. 불행히도, BD 환자의 뇌 생검 전후 리튬 요법 리튬 반응 분자 서명을 식별하기 위해 수득 실용적이지 않다. 사후 뇌 조직은 BD 바이오 마커의 연구를 위해 사용 된, 그러나, 감정,인지와 이용시의 동적 변화와 관련 분자 마커를 평가하기 위해 사용될 수 없다; 소급 확인 리튬 치료 반응의 유효성이 문제가 될 수있다 (4). 림프구 및 기타 혈액 세포가 유용 할 수 있지만, 혈액 세포의 분자 변화는 신경 세포의 변화 3-5 반영되지 않을 수 있습니다. 뇌척수액은 질환 관련 약물 가역 본질적인 변화를 반영 할 수있다 세포 내 분자에 대한 정보를 얻을 불충분 할 수있다.
후각 상피 (OE)가 중추 신경계 (CNS)의 고유 부분이며, 변연 구조 (6)에 발생 학적으로 관련; 그리고 코 조직 검사를 통해 쉽게 액세스 할 수 있습니다. 그것은 이루어져 신경교 형상 개발 7-9의 다른 단계에서 (즉, sustentacular) 세포, 기저 세포 증식, 후각 수용체 뉴런지지. 따라서, OE는 접근 가능 신경 정신 질환 (7) 환자의 CNS의 역동적 인 변화를 연구하는 독특한 기회를 제공합니다. 연구는 그 OCC을 반영 질병 관련 사건을 조사하기위한 대리 조직으로 OE의 유용성을 입증하고 있습니다뇌 신경 세포 8,9에 urring. 예를 들어, 연구는 정신 상태 10-14과 관련된 분자 프로파일을 조사하기 위해 OE를 활용했다. 후각 시스템은 또한 정신 분열증 (15)의 음성 증상과 관련된 냄새 적자 임상 endophenoytpes을 식별하는 데 도움이된다. 또한, 신경 발달 과정은 정신 조건 8,9의 기본 병태 생리를 모델링 할 수있는 유용한 수단을 제공하고, 전 생애에 걸쳐 OE에서 계속합니다.
그러나,이 조직의 사용의 단점은 비 – 신경 세포와 함께 16 후각 생검의 실질적인 오염이다. 예를 들어, 이전의 연구에서 OE 유전자 발현 연구에 사용 된 총 RNA 비 신경 세포 (17)로부터 전체 RNA를 포함 비강 생검 조직에서 추출한 RNA를 함유 하였다. 따라서, 이전의 접근법은 세포의 품질에 의해 제한되어왔다. 이 문제를 극복하기 위해 새로운 접근 방식을 구하는 레이저 캡처 미세 절제 (LCM)와 비강 조직 검사를 결합하여 풍부한 신경 세포 집단은 18 개발되었습니다.
LCM은 적외선 레이저와 함께 19-21 UV 레이저 절삭을 사용하여 세포의 선택적 분리를 허용하는 기술이다. OE 방식과 결합 LCM함으로써 신경 세포 (18)의 농축을 강화, 비 신경 세포에 의해 OE 상당한 오염을 최소화 할 수 있습니다. 또한, 신경 층함으로써 염색에 대한 필요성을 제거 현미경 점막하 층으로부터 구별 될 수있다. 신경 세포 유형은 또한 관심 7 세포 유형에 의해 발현되는 일차 항체를 사용하여 다른 세포 집단 구별 될 수있다. 따라서,이 절차는 유전자 발현 연구, 면역 및 기타 형태 학적 연구에 사용할 수있는 거의 순수한 신경 세포 집단의 농축을위한 쉬운 방법을 확립한다.
ve_content는 ">이 연구는 질병 상태와 치료 반응과 관련된 후각 신경 세포의 분자 변화를 조사하기 위해 실험 플랫폼을 구축하는 것을 목표로하고있다.이 문제를 해결하기 위해, BD의 DSM-IV 진단 기준을 충족 금연 환자의 작은 세트에 기반 유전 연구에 대한 진단 인터뷰 (DIG) (22)는 두 개의 코 조직 검사를 받아야하는 채용되었다 : 리튬과 두 번째 생검 한 조직 검사 전처리, 경구 리튬 치료 6 주 후에 또한, 자격 BD 환자 수 있어야합니다. 우울증 증상 몽고메리 – ASBERG 평가 척도 (MADRS) (23) 투여 임상의 60에서 ≥10 득점에 따라 (YMRS) 경조증 또는 조증 증상, 젊은 매니아 평가 척도 투여 임상에 56 점 만점 점수 ≥10에 따라 . 24;. MADRS 모두 저울에 대한 임상의 간의 합의에의 YMRS있는 Rater-간 레이터 계수 모두 또는 ≥10는 조직 검사 후 신경 enri 0.96했다>는LCM에 의해 OE에서 CHED. 신경 조직 및 농축로부터 고품질의 RNA 추출을 위해, 추가의 품질 관리 방법에 따라 실시간 RT PCR은 관심 유전자의 사전 및 사후 처리의 발현 수준을 조사하기 위해 실시되었다. 다음의 섹션은이 방법의 유효성 검사에 대한 설명, 프로토콜의 최적화를 강조 표시하고 문제 촬영 프로토콜을 적용 된 전략이 포함되어 있습니다.Protocol
Representative Results
Discussion
코 조직 검사 및 LCM을 결합하여 풍부한 후각 신경 층을 얻기위한 새로운 플랫폼을 제시하고 본 연구에서 검증되었습니다. 이 기술은 광범위하게 영향을 미칠 수 있습니다. 이 분야에서 폭 넓은 영향을, 치료 반응을위한 것들을 포함 바이오 마커 연구, 및 다른 조건에 대한 신경 정신병 약물 발견 노력으로 적용될 수있다.
다운 스트림 응용 프로그램에 대한 의무 고품질의 신?…
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
This work was supported by USPHS grants MH-091460 (E.N.), MH-084018 (A.S.), MH-094268 Silvo O. Conte center (A.S.), MH-069853 (A.S.), MH-085226 (A.S.), MH-088753 (A.S.), MH-092443 (A.S.), and MH-096208 (K.I.), grants from DANA (E.N.), Stanley (A.S.), RUSK (A.S.), S-R foundations (A.S.), NARSAD (A.S. and K.I.), and Maryland Stem Cell Research Fund (A.S. and K.I.).
We sincerely appreciate the efforts and contributions of Pearl Kim, Maria Papapavlou, Nao Gamo, Youjin Chung, Yukiko Lema and Mark Christie towards coordination of the biopsy process.
Materials
| Reagent | Manufacturuer | Manufacturer Catalog # |
| Tissue Preparation | ||
| Tissue-Tek Cryomold Molds | Sakura Finetek | 4557 |
| Tissue-Tek O.C.T Compound | Sakura Finetek | 4583 |
| Cryosectioning | ||
| Membrane Slide 1.0 PEN (D) | Carl Zeiss Microscopy | 415190-9041-000 |
| Rnase Zap | Ambion | AM9780 |
| DEPC Treated Water | Quality Biological | 351-068-131 |
| Microdissection | ||
| Microscope: PALM Series MicroLaser System | Carl Zeiss Microscopy | |
| Model: Axiovert 200M | ||
| Software: Robo v3.2 | ||
| No.5 Dumont Microdissction Forceps | Roboz | RS-49085 |
| RNA Extraction | ||
| RNAqueous Micro Kit | Ambion | AM1931 |
| cDNA Synthesis | ||
| SuperScript III First Strand Synthesis Kit | Invitrogen | 18080-051 |
| OMP qPCR | ||
| SYBR GreenER qPCR SuperMix | Invitrogen | 11760-500 |
| Taqman qPCR | ||
| TaqMan Expression Assay Probes | Applied Biosystems | Various |
| TaqMan Gene Expression Master Mix | Applied Biosystems | 4369016 |
Referenzen
- Goodwin, F. K., Jamison, K. R. . Manic-depressive illness. , (1990).
- Einat, H., Manji, H. K. Cellular plasticity cascades: genes-to-behavior pathways in animal models of bipolar disorder. Biol Psychiatry. 59 (12), 1160-1171 (2006).
- Severino, G., et al. Pharmacogenomics of bipolar disorder. Pharmacogenomics. 14 (6), 655-674 (2013).
- Beech, R. D., et al. Gene-expression differences in peripheral blood between lithium responders and non-responders in the Lithium Treatment-Moderate dose Use Study (LiTMUS). Pharmacogenomics J. 14 (2), 182-191 (2013).
- Horiuchi, Y., et al. Olfactory cells via nasal biopsy reflect the developing brain in gene expression profiles: utility and limitation of the surrogate tissues in research for brain disorders. Neurosci Res. 77 (4), 247-250 (2013).
- Dryer, L., Graziadei, P. P. Projections of the olfactory bulb in an elasmobranch fish, Sphyrna tiburo: segregation of inputs in the telencephalon. Anat Embryol (Berl. 190 (6), 563-572 (1994).
- Hahn, C. G., et al. In vivo and in vitro neurogenesis in human olfactory epithelium. J Comp Neurol. 483 (2), 154-163 (2005).
- Cascella, N. G., Takaki, M., Lin, S., Sawa, A. Neurodevelopmental involvement in schizophrenia: the olfactory epithelium as an alternative model for research. J Neurochem. 102 (3), 587-594 (2007).
- Sawa, A., Cascella, N. G. Peripheral olfactory system for clinical and basic psychiatry: a promising entry point to the mystery of brain mechanism and biomarker identification in schizophrenia. Am J Psychiatry. 166 (2), 137-139 (2009).
- Mor, E., et al. MicroRNA-382 expression is elevated in the olfactory neuroepithelium of schizophrenia patients. Neurobiol Dis. 55, 1-10 (2013).
- Kano, S., et al. Genome-wide profiling of multiple histone methylations in olfactory cells: further implications for cellular susceptibility to oxidative stress in schizophrenia. Mol Psychiatry. 18 (7), 740-742 (2013).
- Toritsuka, M., et al. Deficits in microRNA-mediated Cxcr4/Cxcl12 signaling in neurodevelopmental deficits in a 22q11 deletion syndrome mouse model. Proc Natl Acad Sci U S A. 110 (43), 17552-17557 (2013).
- Evgrafov, O. V., et al. Olfactory neuroepithelium-derived neural progenitor cells as a model system for investigating the molecular mechanisms of neuropsychiatric disorders. Psychiatr Genet. 21 (5), 217-228 (2011).
- Fan, Y., et al. Focal adhesion dynamics are altered in schizophrenia. Biol Psychiatry. 74 (6), 418-426 (2013).
- Ishizuka, K., et al. Negative symptoms of schizophrenia correlate with impairment on the University of Pennsylvania smell identification test. Neurosci Res. 66, 106-110 (2010).
- Sattler, R., et al. Human nasal olfactory epithelium as a dynamic marker for CNS therapy development. Exp Neurol. 232 (2), 203-211 (2011).
- Rimbault, M., Robin, S., Vaysse, A., Galibert, F. RNA profiles of rat olfactory epithelia: individual and age related variations. BMC Genomics. 10, 572 (2009).
- Tajinda, K., et al. Neuronal biomarkers from patients with mental illnesses: a novel method through nasal biopsy combined with laser-captured microdissection. Mol Psychiatry. 15 (3), 231-232 (2010).
- Bonner, R. F., et al. Laser capture microdissection: molecular analysis of tissue. Science. 278 (5342), 1481-1483 (1997).
- Fink, L., et al. Real-time quantitative RT-PCR after laser-assisted cell picking. Nat Med. 4 (11), 1329-1333 (1998).
- Emmert-Buck, M. R., et al. Laser capture microdissection. Science. 274 (5289), 998-1001 (1996).
- Nurnberger, J. I., et al. Diagnostic interview for genetic studies. Rationale, unique features, and training. NIMH Genetics Initiative. Arch Gen Psychiatry. 51 (11), 849-859 (1994).
- Montgomery, S. A., Asberg, M. A new depression scale designed to be sensitive to change. Br J Psychiatry. 134, 382-389 (1979).
- Young, R. C., Biggs, J. T., Ziegler, V. E., Meyer, D. A. A rating scale for mania: reliability, validity and sensitivity. Br J Psychiatry. 133, 429-435 (1978).
