Method Article
An ELISA offering a novel quantitative approach is described. It specifically detects disease-associated α-synuclein (αSD) in a transgenic mouse model (M83) of synucleinopathy using several antibodies against either the Ser129 phosphorylated αS form or the C-terminal part of the protein.
בנוסף לשיטות מבוססות כמו כתם מערבי, יש צורך בשיטות חדשות לכמת במהירות ובקלות α-סינוקלאין הקשורים מחלה (αS D) במודלים ניסיוניים של synucleopathies. קו מהונדס עכבר (M83) αS A53T האנושי ופיתוח הפנוטיפ קליני דרמטי בין שמונה ו -22 חודשים של גיל, מאופיינים בתסמינים כוללים ירידה במשקל, השתטחות, וירידת ערך באופן ספונטני מוטורי קשה להביע מעל, שימש במחקר זה. עבור ניתוחים מולקולריים של αS D (αS הקשורים למחלות) בעכברים אלו, ELISA נועד לכמת במיוחד αS D בעכברים חולים. ניתוח של מערכת העצבים המרכזית במודל עכבר זה הראה הנוכחות של αS D בעיקר באזורים במוח הזנב וחוט השדרה. לא היו הבדלים בהתפלגות αS D בין תנאי ניסוי שונים שמוביל למחלה קלינית, כלומר, בuninoculated ובדרך כלל הזדקנות עכברים הטרנסגניים ובעכברים מחוסן עם תמציות מוח מעכברים חולים. זיהוי הספציפי של immunoreactivity D αS באמצעות נוגדן נגד Ser129 phosphorylated αS ידי ELISA בעצם מתואם עם שהושג על ידי כתם ואימונוהיסטוכימיה מערביים. באופן בלתי צפוי, תוצאות דומות נצפו עם כמה נוגדנים אחרים נגד חלק C-מסוף של αS. ההתפשטות של αS D, המצביעה על המעורבות של מנגנון "כמו הפריון-", לכן יכולה להיות במעקב בקלות ולכמת במודל עכבר זה באמצעות גישת ELISA.
Most current methods for detecting disease-associated α-synuclein (αSD) in experimental models of Parkinson's disease (PD), such as immunohistochemistry or Western blot, are time-consuming and not quantitative. This neurodegenerative disease is characterized by alpha-synuclein aggregation mainly in the form of inclusions containing an aggregated form of the normally soluble presynaptic protein αS1,2 (Lewy bodies and Lewy neurites). Normally only marginally phosphorylated, αS is hyperphosphorylated at its serine 129 residue in these inclusions3 and can be monitored by antibodies specifically directed against Ser129 phosphorylated αS, thus providing a reliable marker of the pathology.
Recent research suggests that a “prion-like” mechanism could be involved in the propagation of αS aggregation within the nervous system of an affected patient4,5. These studies reported the acceleration of a synucleinopathy by inoculating brain extracts containing αSD into a transgenic mouse model (M83) expressing an A53T mutated human αS protein associated with a severe motor impairment occurring as the mice age6. In the same manner, intra-cerebral inoculation of aggregated recombinant αS in the same M83 mouse model confirmed the acceleration of aggregation5. The induction of deposits of phosphorylated αS has also been reported after inoculation of C57Bl/6 wild-type mice with either fibrillar recombinant αS or brain extracts from human DLB patients7,8. Sacino et al.9 recently pointed out that after injection of fibrillar human αS, a widespread and progressive cerebral αS inclusion formation could be induced in M83 mice, but not in E46K transgenic mice or non-transgenic mice in which induced αS inclusions were transient, and mainly restricted to the site of injection. Recent studies on monkeys confirmed propagation of αS aggregates after inoculation of PD-derived extracts in species closer to humans10.
The link between αS alterations and Parkinson’s disease suggest that αSD is a potential biomarker for Parkinson’s disease11. A recent study showed the detection of oligomeric soluble aggregates of α-synuclein in human cerebro-spinal fluid (CSF) and plasma as a potential biomarker for Parkinson’s disease based on a conventional sandwich system ELISA using the same antibody to capture and detect αS12. Based on the same method, multimeric proteins were recognized in biological samples, including the brain, because there are multiple copies of epitopes present in the assembled forms13. Very recently, pathological αS in the CSF of patients with a proven Lewy body pathology was detected using both an ELISA kit with a highly specific antibody against αSD (5G4) and an immunoprecipitation assay14. These methods could differentiate patients with PD/DLB from other types of dementia.
The “prion-like” propagation of αS aggregation was further studied in transgenic mouse model M83 using an ELISA approach that was designed to specifically identify αSD15. In this study, we report the detailed ELISA protocol used to quantitatively detect αSD in sick mice (whether or not inoculated with αSD from sick M83 mice) and more especially in the brain regions specifically targeted by the pathological process in this M83 transgenic mouse model4.
כל הנהלים והפרוטוקולים מעורבים בעלי חיים היו בהתאם לEC Directive 86/609 / EEC ואושרר על ידי יבוא, הוועדה הלאומית הצרפתית לשיקול אתי בניסויים בבעלי חיים (פרוטוקול 11-0043). בעלי החיים שוכנו וטיפלו בANSES של אושר מתקנים ניסיוניים בליון (אישור B 69,387 0801).
1. הכנת עכברים
Experimenלא | עכברים הבידוד (שווה ערך מוח) | תקופת הישרדות (Dpi) | חציון / הישרדות מקסימלי (ימים) | αS זיהוי ד ידי ELISA / WB / IHC |
1 | עכברי Uninoculated | 441 ± 166 | 419/736 | 8/8 |
2 | עכברים מחוסן (0.2 מ"ג) | 150 ± 52 | 140/241 | 9/9 |
רשימת טבלת 1. של ניסויים שבוצעו על עכברי M83. חיסונים בוצעו לאחר 6 שבועות לניסוי 2 באזור striato-קליפת המוח עם 20 μl של homogenate מוח של עכבר חולה (כרך / WT 1% ברמת סוכר 5%), לאחר הרדמה של עכברים הומוזיגוטים בן 6 שבועות M83 ב -3% שאיפת isoflurane. dpi: ימי הודעה inoculני.
2. αS הפקה ממוח חצאים
3. αS הפקה מאזורי המוח גזור
4. איתור של αS ידי ELISA
5. epitope מיפוי
6. ניתוח סטטיסטי
במחקר זה, ELISAs משמש לזיהוי ספציפי αS הקשורים מחלה (αS D) בhomogenates המוח נערכה בחיץ מלח גבוה מעכברי M83 חולים. באמצעות נוגדן ספציפי הכרת pSer129 αS (p = .0074), ELISA בקלות מבדיל עכברים זקנים, חולים (> בת 8 חודשים) מ( 2-5 חודשים) הצעירים, עכברי M83 בריאים (איור 1). כמה נוגדנים אחרים הראו אותות גבוהים באופן דומה (> 0.6 OD) רק בhomogenates המוח מעכברים חולים. זהו המקרה ל4D6 (p = 0.01), LB509 (p = .0047) ו8A5 (p <0.001) נגד רצפים שונים של חלק C-המסוף של החלבון (124-134, 115-122, ו129-140 בהתאמה), ובמידה פחותה בהרבה, syn514 נגד סוף N- המסוף (2-12) של החלבון (p = 0.0003). יתר על כן, הנוגדן חד שבטי AS11 מיוצר במעבדה שלנו נגד αS האנושי רקומביננטי הסיבי 18 לאחר החיסון של C57BL / 6S (B6 αS-null) 19עכברים עם מחיקה של מוקד α-syn, הראו אותות גבוהים באופן דומה (p <0.01) רק בhomogenates המוח מעכברים חולים. נוגדן זה עכשיו הוכח להכיר VDPDNEAY חומצות אמינו רצף (P) (E) של αS, מתאים לרצף של 118-125 α-סינוקלאין האנושי.
לעומת זאת, בתנאים אלה ניסיוניים, ניתוחים של homogenates המוח עם נוגדן זיהוי שיבוט 42 המכוונים נגד אזור של α-סינוקלאין (91-96 רצף) מרכזי, הראו אות נמוכה מאוד עבור שני עכברי M83 החולים ובריאים. זה לא היה יכול להבחין בין שתי האוכלוסיות של עכברים (p = .1158). עכברי M83 צעירים בכל זאת הראה immunoreactivity גבוה יותר מאשר עכברים מהונדסים אינם B6C3H (קו רקע גנטי M83). לעומת זאת היה גדול עוד יותר עם C57BL / 6S עכברים (B6 αS-null), שיש לי מוקד α-syn נמחק. הדבר מצביע על כך immunoreactivity הקל בעכברי M83 מתאים לזיהוי אות הנמוך של αS הנורמלי.רגישות nalytical של ELISA זה הוערכה בהשוואה לשיטה שתואר לעיל כתם מערבי 4 לאיתור α-סינוקלאין phosphorylated Ser129 מסיס, על ידי בחינה, בשתי שיטות כתם מערביות, דילולים סידוריים של homogenates המוח מוכנה מאותו M83 החולה ELISA ו מוח עכבר (איור 2). 10 מיקרוגרם שווי מוח המשוער היו מספיקים כדי לקבל אות ELISA חיובית לhomogenate המוח מעכבר חולה זו, עם שני LB509 ונוגדני PSer129. להיפך, היו צורך בלפחות 200 מיקרוגרם שווה מוח כדי לזהות pSer129 αS בשבריר sarkosyl-מסיס נותח על ידי כתם מערבי באמצעות אותו נוגדן PSer129 15. זה מצביע על כך ELISA יש רגישות אנליטיים כ -20 פעמים של שיטת הכתם המערבית.
בעכברים חולים וזקנים M83 (איור 3 א), homogenates המוח מmesencephalon, גזע המוח וחוט השדרה sho ד 'מסומן immunoreactivity עם שני LB509 ונוגדני PSer129 בELISA. עם זאת, אין immunoreactivity זיהוי נצפה באזורים האחרים במוח, כולל הנורה חוש הריח, קליפת המוח, סטריאטום, ההיפוקמפוס, התלמוס וההיפותלמוס. ELISA נתן אות קלושה למוח הקטן. Immunoreactivity באזורים השונים במוח של עכברי M83 פיתוח מחלה קלינית מואצת בעקבות ההזרקה של תמצית מוח מחולה M83 עכבר 4 (איור 3) היה נבדל שראה ב( 8 חודשים> ישן) בגיל uninoculated עכברי M83. תוצאות אלו עולות בקנה אחד באופן מלא עם אלה שהושגו על ידי כתם המערבי (איור 3 ג) ואימונוהיסטוכימיה 15, מראים בתצהיר הרבה יותר גדול של Ser129 α-סינוקלאין באזורי הזנב של המוח וחוט השדרה.
"Width =" 700 /52752/52752fig1highres.jpg "/>
איור 1. זיהוי ELISA של α-סינוקלאין הקשורים מחלה (αS D) בhomogenates המוח כולו מעכברי M83. ארנב ELISA שילוב polyclonal אנטי-αS (הציפוי) עם syn514, LB509, AS11, 4D6, 8A5 (זיהוי) או שיבוט 42 (ציפוי) עם אנטי-pSer129 αS (PSer129) נוגדנים (זיהוי) להבחין עכברים חולים מעכברי M83 בריאים, בעוד ELISA עם הארנב polyclonal אנטי-αS (ציפוי) / clone42 (זיהוי) לא. שישה העכברים חולים, ישנים M83 בגילי 11-16 חודשים הראו סימנים של immunoreactivity עם הנוגדנים אנטי-כנסת, α (למעט שיבוט 42 נוגדן). זה לא היה במקרה של שני שישה העכברים צעירים, בריאים בגילים מגיל 2 עד 5 חודשים, או עם בקרות נוספות כוללים B6C3H (רקע גנטי של עכברי M83) או עכברי αS-null B6. הברים השגיאה מייצגים SD השתנה מ -15 Bétemps.
איור 3. איתור של α-סינוקלאין הקשורים מחלה (αS D) באזורים שונים במוח של עכברי M83 ידי ELISA וכתם מערבי. ELISA זיהה αS D עם נוגדני PSer129 או LB509 זיהוי בעכברי M83 במהלך הזדקנות נורמלית (א) (n = 1, 4 חזרות, ממוצע ± SD) או לאחר חיסון של עכברי M83 6 שבועות בן עם homogenate מוח מM83 חולה ( ב) (n = 1, 4 חזרות, ממוצע ± SD). (ג) αS D זוהה על ידי Western למחוק עם EP1536Y נוגדן זיהוי PSer129 באותו האזורים נוירו-אנטומיים בעכברים מחוסן עם homogenate מוח מM83 עכבר חולה. סמני משקל מולקולריים (בKDA) מסומנים בצד השמאל של ג פנל כמויות שווים של חלבונים כולל שמשו בכל שורה לטעינה שווה ערך בג'ל. שמונה האזורים נוירו-אנטומיים הבאים מעכברי M83 חולים נבדקו: OB: הנורה olfactive, Cx: קליפת מוח, היי: ההיפוקמפוס, St: סטריאטום,: mesencephalon, CB: המוח הקטן, BS: גזע מוח, SC: חוט השדרה הצווארי . שונה מ -15 Bétemps.
השימוש בELISA הודגם כדי לזהות באופן ספציפי αS D ישירות מhomogenates מוח עכבר במחלה במודל העכבר המהונדס M83. ואכן, זה יכול בקלות ELISA להבחין עכברי M83 חולים מעכברי M83 בריאים באמצעות homogenates המוח רק כל חיץ מלח הגבוה.
השלבים הקריטיים ביותר לתוצאות מוצלחות באמצעות ELISA זה הם: נכון לנתח האזורים השונים של מוח העכבר על ידי פיתוח המיומנות הידנית הנחוצה כדי למנוע נזק במהלך נתיחה; ביצוע דילולים מדגם באופן בלעדי במאגר HS; והבחירה של נוגדנים, כי לא כל הנוגדנים יעבדו בפורמט ELISA.
שונות מסוימות ברמות D αS היו ברורות בכל זאת בין עכברים שונים. תוצאות אלו שווי ערך לאיתור הכתם המערבי של דפוס αS D הטיפוסי המזוהה רק בעכברים חולים M83 על ידי בדיקה של סארקשברים osyl-מסיס לאחר זיהוי עם נוגדנים נגד Ser129 phosphorylated αS 15. זה מוכיח כי immunoreactivity ELISA מתאים לזיהוי הספציפי של αS D.
בהסכם עם כתם מערבי קודם מנתח 15, ELISA זה זוהה immunoreactivity לאחר הנתיחה של המוח של עכברים חולים M83 בחלקי הזנב של המוח, כלומר, mesencephalon וגזע המוח, כמו גם בחוט השדרה הצווארי. אין immunoreactivity זוהה בנורת חוש הריח, קליפת המוח, סטריאטום או היפוקמפוס, עולה בקנה אחד עם נתונים קודמים מצביעים על כך שההיפוקמפוס נחסך על ידי התהליך הפתולוגי 6, אלא אם כן רמות נמוכות מאוד במקרה של עכברים שחוסן על ידי אלפא הסיבי -synuclein להיפוקמפוס 15. חלוקת αS D ובכך הופיעה בכל התנאים הכלליים, הניסיוניים אחידים להפליא, שincluded או הזדקנות נורמלית של עכברים או פיתוח מואץ של המחלה לאחר חיסון תוך-מוחי של homogenates המוח מעכברי M83 חולים.
יתר על כן, ביצועי assay הוא טובים יותר מאשר שיטת הכתם המערבית שתוארה קודם לכן. הרגישות האנליטית של ELISA הופיעה גבוהה יותר, כפי שמוצג על ידי הגבולות של גילוי שהושגו במבחן זה באמצעות דילולים סידוריים של homogenate מוח מעכבר M83 חולה (12.5 מיקרוגרם לELISA לעומת 200 מיקרוגרם לassay הכתם המערבי). הרגישות של ELISA עם זאת נותרה נמוכה מזה של גילוי immunohistochemical, אשר מזהה αS D בתאים בודדים ובאזורי מוח הקדמיים כגון קליפת המוח 15. הרגישות של הבדיקה בכל זאת אפשר לשפר עוד יותר על ידי שימוש בנוגדנים שונים ו / או מערכות גילוי מותאמות, כגון איתור chemiluminescent כפי שתואר קודם לכן 13.
זה חשובלציין כי כמה נוגדנים אחרים הכרת צורות אחרות של החלבון, ובעיקר צורה שאינה פוספורילציה (מזוהות עם הנוגדנים חד שבטי 4D6 20) נתנה תוצאות דומות באמצעות ELISA זה, בנוסף לנוגדנים חד שבטיים במיוחד הכרת pSer129 αS. גישת ELISA זה גם גילתה immunoreactivity עם נוגדני הכרת αS במיוחד אנושי (LB509) ו, להרבה יותר נמוכה במידה, αS עכבר (D37A6) באותה חיות ו / או אזורים במוח חולים של עכברים חולים 15. מצד השני, אין immunoreactivity נצפה על ידי ניתוח ELISA של עכברים חולים M83 באמצעות נוגדן שיבוט 42 נגד אזור של αS (91-96) 21,22 מרכזי, מתאים לאפיטופ אשר יכול להיות נסתר בתנאים אלה ELISA. פורמט ELISA זה יכול לזהות במוח עכבר M83 שני αS phosphorylated Ser129, כפי שנצפה על ידי 11 Foulds בפלזמה אנושית, ולא פוספורילציה, אולי צורות oligomeric, כפי שתואר בזמזוםפלזמה ו12,14 נוזל השדרתי. שלא כמו ELISAs שפורסם בעבר, פורמט ELISA שלנו לא השתמש באותו הנוגדן בלכידה וזיהוי כדי לזהות את צורת oligomeric של αS, ולא נוגדנים הידועים להיות קונפורמציה, כמו נוגדני 5G4 שימוש במחקרים של Unterberger.
בניגוד לשיטת הכתם המערבי השתמשה בעבר כדי לזהות αS D בhomogenates המוח מעכברי M83 4, ELISA לא דורש צעד ריכוז כגון על ידי ultracentrifugation עם sarkosyl לזהות את החלבון הקשורים המחלה 23. αS הקשורים מחלה זוהה בעבר בעכברי M83 על ידי מיצוי רציף באמצעות מאגרים של הגדלת הכוח 2,6. מנקודת מבט מעשית, assay כמותי זה חוסך זמן משמעותי וריאגנטים לעומת הליך הכתם המערבי.
במחקר זה, ניתוחים מולקולריים αS מפורט באמצעות גישת ELISA אפשרו לבקלות לכמת immunoreactivity עם נוגדנים שונים בעכברים חולים M83. זה יכול לשפוך אור על המנגנונים המולקולריים המעורבים בצבירת αS במהלך synucleinopathies מבחינה כמותית. גישה זו ELISA לכן יכולה לספק את הבסיס לכלי מהיר וקל לזיהוי αS D בדגימות ביולוגיות שונות עם סמן אמין של פתולוגיה כגון αS phosphorylated Ser129 ש11 Foulds מאמין מופעים יותר הבטחה כסמן לאבחון מאשר הלא פוספורילציה חלבון. לאחרונה, הוא ציין את העובדה שאמצעים של αS המוחלט או אולי של αS הלא פוספורילציה יכולים לשמש כסמן פונדקאית להתקדמות מחלה בPD, ככל שרמת αS הכולל נוטה להגדיל לאורך זמן לאחר הופעת סימפטומים ראשוניים 24 .
The authors have no competing interests to disclose.
המחברים מבקשים להודות לדמיאן Gaillard לחיסונים ומעקב של ניסויים בבעלי חיים. עבודה זו נתמכה על ידי ANSES (הסוכנות הצרפתית למזון, סביבה ובריאות תעסוקתית ובטיחות) ועל ידי מענק מהקרן צרפת פרקינסון.
Name | Company | Catalog Number | Comments |
LB509 | Abcam | ab27766 | Detection antibody 1/2,000 |
AS11 | Produced at Anses | Detection antibody 1/1,000 | |
4D6 | Abcam | ab1903 | Detection antibody 1/2,000 |
PSer129 | Abcam | ab59264 | Detection antibody 1/3,000 |
PSer129 EP1536Y | Abcam | ab51253 | Detection antibody 1/1,000 |
syn514 | Abcam | ab24717 | Detection antibody 1/500 |
clone 42 | BD Biosciences | 610787 | Coating and detection antibody (1/2,000) |
8A5 | Provided by Dr. Anderson | Detection antibody 1/2,000 | |
polyclonal anti-αsyn antibody | Millipore | AB5038P | Coating antibody |
Anti-mouse IgG HRP conjugate | Southern Biotech | 1010-05 | |
Anti-rabbit IgG HRP conjugate | Southern Biotech | 4010-05 | |
Goat anti-mouse IgG HRP conjugate | Dianova | 115-035-164 | |
HS buffer | Adjust at pH 7.5 and keep at 4 °C | ||
| Euromedex | 26-128-3094-B | |
| Euromedex | 1112-A | |
| Euromedex | EU0007-B | |
| Sigma | 43815 | |
PBS | Adjust at pH 7.5 | ||
| Euromedex | 1309 | |
| Euromedex | 2018 | |
| Euromedex | 1112-A | |
| Euromedex | P017 | |
Tween 20 | Euromedex | 2001-C | |
BSA | Sigma | A7906 | |
DTT 1 mM | Sigma | 43815 | Stock solution 100 mM, toxic |
1% phosphatase cocktail | Pierce | 78428 | |
1% protease inhibitor cocktail | Roche | 04 693 132 001 | 50x concentrated |
Microplate MaxiSorpTM | Thermo Scientific | 442404 | |
Tampon carbonate 50 mM pH 9.6 | |||
| Sigma | 71360 | 2.86 g/L |
| Merk | 6329 | 3.36 g/L, pH 9.6 |
Superblock T20 PBS blocking buffer | Pierce | E6423H | 10x concentrated |
TMB | Sigma | T0440 | Used for ELISA |
TMB | Analytik Jena AG | 847-0104200302 | Used for epitope mapping |
HCl 1 N | Chimie plus | 40030 | |
Ribolyser | Thermo | Fast prep FP120 | keep on ice at this step |
Grinding tubes | Biorad | 355-1197 | |
Plate washer | Tecan | Columbus Pro | |
Plate reader | Biorad | Model 680 | |
Low power magnifier | VWR | 630-1062 | 8X magnification |
Forceps Dumont#7 | WPI | 14097 | For dissection steps |
Transfer pipette 1ml Samso | Samso | 043231 | |
1.5 ml tubes | Dutscher | 033290 |
Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article
Request PermissionThis article has been published
Video Coming Soon
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved