カエノハブディティス・エレガンスにおける年齢関連神経変性疾患のモデル化
Summary
ここでは、過活性化イオンチャネル誘導性壊死やタンパク質凝集誘発神経毒性を含む、多目的な線虫モデルを利用した広くアクセス可能な方法論を紹介し、年齢関連神経変性疾患の細胞および分子基盤を監視および解剖する。
Abstract
ヒトの神経変性病理と闘い、その広範な社会経済的影響を管理することは、世界的な優先事項になりつつあります。人間の生活の質と医療システムに対する有害な影響にもかかわらず、人間の神経変性疾患の大半は依然として不治で予防不可能なままです。したがって、このような病気に対する新たな治療介入の開発は、緊急性を迫っている。神経回路および機能の年齢関連の悪化は、低ワーム のカエノハブディティス・エレガンス やヒトと同じくらい多様な生物において進化的に保存され、基礎となる細胞および分子メカニズムの類似性を意味する。 C.エレガンス は非常に可鍛性の高い遺伝モデルであり、よく特徴付けられる神経系、身体の透明性、および老化時の神経活動と品質管理を評価するための遺伝的およびイメージング技術の多様なレパートリーを提供する。ここでは、過活性化イオンチャネル誘発壊死( 例えば、deg-3(d) および mec-4(d))およびタンパク質凝集(例えば、α-シリン酸およびポリグルタミン酸)誘導神経毒性を含むいくつかの汎用性の高い線虫モデルを利用した方法論を紹介し、説明する。これらの動物神経変性モデルと細胞死モジュレーターの遺伝的および薬理学的スクリーンの組み合わせは、神経機能の年齢関連の内訳の前例のない理解をもたらし、人間の健康と生活の質に広く関連する重要な洞察を提供します。
Introduction
過去20年間、C.エレガンスは壊死細胞死の分子メカニズムを調べるモデル生物として広く使用されてきました。C.エレガンスは、非常によく特徴付け、マッピングされた神経系、透明な身体構造、および老化を通して生体内細胞機能および生存を監視する遺伝的およびイメージング方法の多様なレパートリーを提供する。したがって、神経変性のいくつかのC.エレガンス遺伝モデルは、神経細胞の生存率を評価するために既に開発されている。,特に、よく説明され、使用される線虫モデルは、タンパク質凝集,,,,,44、5、6、7、8、9、105および熱中ストローク,896711、12、とりわけ増加したタンパク質凝集によって引き起こされる多動11性イオンチャネル誘導性壊死12101、2、3および細胞死を含む。3 ,
致死下の温度への短期的な暴露は、壊死細胞死に対する耐性を与え、線虫および哺乳類ニューロン11の両方におけるその後の熱ストレスによって引き起こされた。興味深いことに、穏やかな高温での線虫の毎日の予備調整は、イオン的不均衡(例えば、mec-4(u231)および/またはdeg-3(u662))およびタンパク質凝集(例えば、α-シヌクレインおよびPolyQ40)11,13のような多様な刺激によって引き起こされる神経変性から11,13保護する。
ここでは 、C.エレガンス を使用して、興奮性毒性誘発細胞死、パーキンソン病およびハンチントン病などのヒト疾患の確立されたモデルにおける年齢依存性神経変性を監視および評価するための汎用性の高い方法論について説明する。さらに、我々は、神経変性のいくつかのモデルにおける熱プレコンディショニングの神経保護的役割を強調する。これらの技術を遺伝的および/または薬理学的スクリーンと組み合わせることで、新しい細胞死モジュレーターの同定と特性化が生じ、潜在的な治療上の関心を持つ。
Protocol
Representative Results
Discussion
ここでは、年齢依存性神経変性を調査するいくつかの汎用性の高いC.エレガンスモデルの成長、同期および顕微鏡検査のための広くアクセス可能な方法論を紹介し、説明する。特に、過活性化イオンチャネル誘導性壊死およびタンパク質凝集誘発神経毒性,,1、2、3、4、5、7、9、10、112,3を用いて、1年?…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
チャニオタキス・Mとクナキス・Kのビデオ録画と編集に感謝します。K.P.は、ギリシャ研究イノベーション財団(HFRI)と研究技術総事務局(GSRT)からの助成金を受けています。N.T.は欧州研究評議会(ERC – GA695190 – MANNA)、欧州委員会枠組みプログラム、ギリシャ教育省からの助成金によって資金提供されています。
Materials
| Agar | Sigma-Aldrich | 5040 | |
| Agarose | Biozym | 8,40,004 | |
| AM101: rmsIs110[prgef-1Q40::YFP] | Caenorhabditis Genetics Center (CGC) | ||
| Calcium chloride dehydrate (CaCl2∙2H2O) | Sigma-Aldrich | C5080 | |
| Cholesterol | SERVA Electrophoresis | 17101.01 | |
| deg-3(u662)V or deg-3(d) | Caenorhabditis Genetics Center (CGC) | Maintain animals at 20 °C | |
| DIC microscope (Nomarsky) | Zeiss | Axio Vert A1 | |
| Dissecting stereomicroscope | Nikon Corporation | SMZ645 | |
| Epifluorescence microscope | Thermo Fisher Scientific | EVOS Cell Imaging Systems | |
| Escherichia coli OP50 strain | Caenorhabditis Genetics Center (CGC) | ||
| Greiner Petri dishes (60 mm x 15 mm) | Sigma-Aldrich | P5237 | |
| image analysis software | Fiji | https://fiji.sc | |
| KH2PO4 | EMD Millipore | 1,37,010 | |
| K2HPO4 | EMD Millipore | 1,04,873 | |
| Magnesium sulfate (MgSO4) | Sigma-Aldrich | M7506 | |
| mec-4(u231)X or mec-4(d) | Caenorhabditis Genetics Center (CGC) | Maintain animals at 20 °C | |
| Microscope slides (75 mm x 25 mm x 1 mm) | Marienfeld, Lauda-Koenigshofen | 10 006 12 | |
| Microscope cover glass (18 mm x 18 mm) | Marienfeld, Lauda-Koenigshofen | 01 010 30 | |
| Microsoft Office 2011 Excel software package | Microsoft Corporation, Redmond, USA | ||
| Na2HPO4 | EMD Millipore | 1,06,586 | |
| Nematode growth medium (NGM) agar plates | |||
| Nystatin stock solution | Sigma-Aldrich | N3503 | |
| Peptone | BD, Bacto | 211677 | |
| Phosphate buffer | |||
| Sodium chloride (NaCl) | EMD Millipore | 1,06,40,41,000 | |
| Standard equipment for preparing agar plates (autoclave, Petri dishes, etc.) | |||
| Standard equipment for maintaining worms (platinum wire pick, incubators, etc.) | |||
| statistical analysis software | GraphPad Software Inc., San Diego, USA | GraphPad Prism software package | |
| Streptomycin | Sigma-Aldrich | S6501 | |
| Tetramisole hydrochloride | Sigma-Aldrich | L9756 | |
| UA44: Is[baIn1; pdat-1α-syn, pdat-1GFP] | Upon request: G. Caldwell (University of Alabama, Tuscaloosa AL) |
Referências
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