Riechzellen durch nasale Biopsie Combined Erhalten mit Laser-Mikrodissektion: Ein möglicher Ansatz zum Behandlungserfolg bei Mental Disorders Studieren
Summary
In dieser Studie wurde eine neue Plattform, um intran molekulare Signaturen der Behandlungserfolg bei bipolaren Störungen (BD) zu untersuchen, wurde entwickelt und validiert. Riechepithel von BD Patienten wurde durch nasale Biopsien erhalten. Dann wurde Laser-Mikrodissektion mit Echtzeit-RT-PCR kombiniert, um die molekulare Signatur von Lithium-Antwort in BD zu untersuchen.
Abstract
Bipolare Störung (BD) ist eine schwere neuropsychiatrische Störung mit wenig verstanden Pathophysiologie und in der Regel mit der Stimmung Stabilisator, Lithiumcarbonat behandelt. Tierstudien sowie humangenetischen Studien zeigen, dass Lithium betrifft molekulare Ziele, die in neuronalen Wachstum, Überleben und die Reifung und insbesondere Moleküle im Wnt-Signalweg beteiligt beteiligt sind. Angesichts der ethischen Herausforderung Erhalt Gehirnbiopsie zur Untersuchung dynamischer molekularen Veränderungen mit Lithium-Antwort in dem Zentralnervensystem (ZNS) verbunden sind, kann man die Verwendung von Neuronen aus olfaktorischen Geweben gewonnen betrachten dies zu erreichen goal.The Riechepithel enthält olfaktorischen Rezeptorneuronen in verschiedenen Stadien der Entwicklung und glialen artigen Stützzellen. Dies bietet eine einzigartige Gelegenheit, um dynamische Veränderungen im ZNS von Patienten mit neuropsychiatrischen Erkrankungen zu studieren, mit Riechgewebe sicher von Nasen Biopsien erhalten. Um den Nachteil von subst gestellt überwindenantial Kontamination biopsiert olfaktorischen Gewebe mit nicht-neuronalen Zellen, wurde ein neuer Ansatz, um angereicherte neuronalen Zellpopulationen zu erhalten, durch Kombinieren Nasen Biopsien mit Laser-Mikrodissektion entwickelt. In dieser Studie wurde ein System zur Untersuchung der Behandlung assoziierte dynamische molekularen Veränderungen in neuronalem Gewebe entwickelt und validiert, unter Verwendung einer kleinen Pilot Probe BD Patienten für die Untersuchung der molekularen Mechanismen der Lithiumbehandlung Reaktion beteiligt.
Introduction
Bipolare Störung (BD) ist eine schwere neuropsychiatrische Störung, gekennzeichnet durch pathologische Veränderungen in der Stimmung, Antriebs- und Kognition 1. Lithium zur Behandlung von BD verwendet wurde gezeigt stationären mRNA-Spiegel aus einer großen Anzahl von Genen, die im Tierversuch 2 zu verändern, aber es ist nicht bekannt, wenn dieser Moleküle mit klinische Reaktion bei Menschen 2 verbunden. Verständnis des Mechanismus von Lithium Reaktion erfordern würde untersuchen Lithium-induzierten molekularen Veränderungen in neuronalen Geweben. Unglücklicherweise ist es nicht praktikabel, zu erhalten Gehirn Biopsien BD-Patienten vor und nach einer Lithiumtherapie zur molekularen Klassifizierung Lithiumantwort zu identifizieren. Post-mortem-Hirngewebe verwendet wurden, um Biomarker in BD studieren, können sie jedoch nicht verwendet werden, um molekulare Marker mit dynamischen Veränderungen der Emotionen, Kognition und fahren damit verbundenen bewerten; und die Wirksamkeit der im Nachhinein festgestellt Lithium Ansprechen auf die Behandlung kann problematisch sein 4. Lymphozyten und anderen Blutzellen nützlich sein könnte, aber molekulare Veränderungen der Blutzellen kann nicht neuronalen Veränderungen 3-5 reflektieren. Liquor kann nicht aus, um Informationen über die intrazelluläre Moleküle, die krankheitsassoziierten und Medikamente reversibel intrinsische Änderungen spiegeln kann zu erhalten.
Das Riechepithel (OE) ist ein einzigartiges Teil des zentralen Nervensystems (ZNS), um limbischen Strukturen 6 embryologically gerichtet; und es ist durch nasale Biopsien leicht zugänglich. Es besteht aus glialen artigen Stütz (dh Sustentaculum) -Zellen basalen proliferierenden Zellen und olfaktorischen Rezeptorneuronen zu verschiedenen Entwicklungsstufen 7-9. Daher sieht OE eine einzigartige Gelegenheit, zugänglich zu studieren dynamischen Veränderungen im ZNS von Patienten mit neuropsychiatrischen Erkrankungen 7. Studien zur Untersuchung der Krankheit assoziiert Ereignisse, die diese occ reflektieren demonstriert den Nutzen der OE als Ersatzgewebeurring in Gehirnneuronen 8,9. Beispielsweise haben Studien OE verwendet, um molekularen Profile psychiatrischen Erkrankung 10-14 zugeordnet untersuchen. Geruchssystem dient auch dazu, die klinische endophenoytpes wie Geruch Defiziten, die mit negativen Symptomen von Schizophrenie 15 assoziiert sind, zu identifizieren. Zusätzlich neurologische Entwicklungsprozesse in der OE weiterhin während des gesamten Lebens und stellt einen nützlichen Weg, um die zugrunde liegende Pathophysiologie von psychiatrischen Erkrankungen 8,9 modellieren.
Ein Nachteil der Verwendung dieses Gewebes ist jedoch die erhebliche Kontamination des olfaktorischen Biopsien mit nicht-neuronalen Zellen 16. Zum Beispiel werden die Gesamt-RNA für Genexpressionsuntersuchungen in früheren Studien verwendet OE enthaltenen RNA aus dem gesamten Nasen biopsierten Gewebe einschließlich RNA von nicht-neuronalen Zellen 17 extrahiert. Daher haben die bisherigen Ansätze durch die Qualität der Zellen begrenzt. Um dieses Problem zu überwinden, um einen neuen Ansatz zu erhalten angereicherten neuronalen Zellpopulationen durch Kombinieren Nasen Biopsien mit laser Mikrodissektion (LCM) entwickelt worden 18.
LCM ist eine Technik, die für die selektive Isolierung von Zellen unter Verwendung von UV-Laserschneiden in Kombination mit Infrarotlaser 19-21 ermöglicht. Kombinieren LCM mit OE Ansatz minimiert erhebliche Kontamination OE von nicht-neuronalen Zellen, wodurch die Anreicherung von neuronalen Zellen 18. Darüber hinaus kann das neuronale Schicht von der Submukosa-Schicht unter einem Mikroskop zu unterscheiden, wodurch die Notwendigkeit für die Färbung eliminiert. Neuronale Zelltypen weiter von anderen Zellpopulationen unter Verwendung von primären Antikörpern, die von der interessierenden Zelltyp exprimiert 7 unterschieden werden. Daher wird in diesem Verfahren eine einfachere Methode zur Anreicherung von fast rein neuronalen Zellpopulation, die für Genexpressionsstudien, Immunhistochemie und andere morphologische Untersuchungen verwendet werden kann.
ve_content "> Diese Studie zielt darauf ab, eine experimentelle Plattform zu molekularen Veränderungen in Riechzellen mit Krankheitszuständen und Ansprechen auf die Behandlung verbunden untersuchen zu schaffen. Zur Lösung dieses Problems eine kleine Gruppe von Nichtraucher-Patienten, die die DSM-IV Diagnosekriterien für BD erfüllt, basierend auf die Diagnostic Interview für genetische Studien (DIG) 22 wurde eingestellt, um zwei nasale Biopsien unterziehen: eine Biopsie vor der Behandlung mit Lithium und das zweite Biopsie, nach 6 Wochen täglich oral Lithium-Therapie Darüber hinaus muss der Berechtigte BD Patienten sein. Symptome für Depressionen , auf Basis von Scoring ≥10 Stelle von 60 in den Kliniker verabreicht Montgomery-Asberg Rating Scale (MADRS) 23; symptomatisch für Hypomanie oder Manie, auf der Grundlage einer Partitur ≥10 von 56 auf der Kliniker verabreicht Young-Mania Rating Scale (YMRS) 24;. oder ≥10 auf beiden MADRS und YMRS Rater-Inter-Rater Koeffizient der Vereinbarung zwischen Klinikern für beide Skalen ist> 0,96 nach Biopsien waren Neuronen enri.CHED von OE von LCM. Folgende zusätzliche Maßnahmen zur Qualitätskontrolle, zur Gewinnung hochwertiger RNA aus dem Gewebe und neuronalen Bereicherung sicherzustellen, Echtzeit RT-PCR durchgeführt, um vor und nach der Behandlung Expression von Genen von Interesse zu untersuchen. Die folgenden Abschnitte enthalten eine Beschreibung der Validierung dieses Ansatzes, Hervorhebung der Optimierung des Protokolls und die Strategien, die zur Fehlersuche das Protokoll angewendet wurden.Protocol
Representative Results
Discussion
Eine neue Plattform für den Erhalt von angereichertem olfaktorischen Neuronen Schichten durch die Kombination von Nasen Biopsie und LCM vorgestellt und hat sich in dieser Studie bestätigt. Diese Technik kann weitverbreitete Implikationen haben. Es kann zur Biomarker-Studien, einschließlich der für die Behandlung angesprochen haben, und Arzneimittelforschung für andere neuropsychiatrische Störungen angewendet werden, so dass eine breitere Wirkung auf dem Gebiet.
Um eine hohe Qualität N…
Declarações
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 |
Referências
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