帕金森病等神经系统疾病的研究工具

2023-12-14 15:23:05, 赛默飞生命科学 赛默飞世尔科技生命科学产品


帕金森病(PD)是最常见的一种神经系统变性疾病,全球大概有1000万位患者,其主要症状是运动功能障碍。随着人口老龄化问题的加剧,帕金森病、阿尔茨海默病(AD)等神经系统疾病的发病率呈现上升态势,但其发病机制和分子标志物仍不清楚,因而对PD的早期诊断和寻求有效的治疗方法,仍有待于科学家们的进一步研究和发现。


虽然,目前帕金森病等神经退行性疾病的发病机制尚不清楚,但据已有的研究发现,PD患者的脑黑质和纹状体中多巴胺神经元发生退行性改变,主要分子机制包括线粒体功能障碍、基因突变、蛋白清除通道发生缺陷等导致的蛋白聚集、并形成路易小体(Lewy bodies),其中与此关系最密切的是Tau 蛋白和突触核蛋白。本文将聚焦目前研究帕金森病的研究工具。


分子伴侣的检测

热休克蛋白(HSPs)是在从细菌到哺乳动物中广泛存在的一类热应激蛋白质。许多热休克蛋白具有分子伴侣活性,可以防止蛋白聚集,对抗正常的细胞死亡,从而调节细胞的生存和死亡的平衡。而PD患者脑组织中HSPs的功能障碍可能引起错误折叠蛋白的聚集,最终导致神经细胞死亡。


表1.热门HSP抗体推荐


蛋白聚集指标的检测

α-突触核蛋白是路易小体的主要组分,目前公认其为PD晚期的重要指标。突触核蛋白参与错误折叠蛋白的聚集,从而引起多巴胺能神经元路易小体的形成,最终导致多巴胺能神经元的变性、缺失。


此外,线粒体功能缺陷和氧化应激也可通过影响细胞自噬和内吞作用中溶酶体的蛋白降解功能,从而参与神经元中路易小体的形成。


表2.热门帕金森靶标抗体推荐


Tau蛋白的检测

Tau蛋白是微管相关蛋白家族的成员之一,其主要功能是参与微管的稳定、与膜的结合和轴突的转运。病理情况下(如PD或AD),Tau蛋白由于异常过度磷酸化而导致错误折叠蛋白的聚集,从而破坏神经元和轴突转运。和突触核蛋白一样,Tau蛋白参与路易小体的形成,因此科学家们也从分子水平研究PD患者脑组织中α-突触核蛋白和Tau蛋白之间的相互作用。


表3.热门Tau抗体推荐


Tau蛋白和微管细胞骨架之间的关系

微管由微管蛋白及微管相关蛋白组成,而Tau蛋白是含量最高的微管相关蛋白。正常脑中Tau蛋白的细胞功能是与微管蛋白结合促进其聚合形成微管;与形成的微管结合,维持微管稳定性,降低微管蛋白分子的解离,并诱导微管成束。最新的研究发现,Tau蛋白的聚集和迁移与细胞间连接通道Tunneling nanotubes (TNTs)有关,TNTs参与细胞间的联系,其中一种TNT是细胞骨架和微管的主要成分。因此tau蛋白与微管骨架蛋白之间的关系也是研究PD分子机制的一个方向。


表4.热门微管相关抗体推荐


Invitrogen神经抗体验证方法

通常我们会选择“合适的模型”对抗体特异性验证,考虑因素包括目标蛋白的表达谱和阴阳性对照,细胞株和原代细胞是验证抗体的首选模型。一般的细胞株往往来源于癌细胞譬如Hela细胞,但神经细胞瘤非常难以获取,故大多数情况下神经抗体缺乏 “合适的模型”验证特异性。


为了克服这些挑战并验证我们的神经元特异性抗体,赛默飞的研发科学家使用胚胎干细胞或诱导多能干细胞诱导不同类型的神经元细胞,这些模型被用于抗体验证,保证抗体的特异性和性能。而经过靶点特异性验证和应用验证的抗体带有高级验证标识,是我们的首选推荐。图1展示了iPSC诱导分化后,OTX2、Nestin和Sox10抗体特异性地表征这些分化细胞的类型。


图1. B表示OTX2抗体(货号:MA5-15855)检测iPSC分化的神经上皮细胞,D表示Nestin抗体(货号:MA1-110)检测iPSC分化的神经干细胞,F表示Sox10抗体(货号:703439)检测iPSC分化的施旺细胞。A,C,E分别为未分化iPSC对照组。


胚胎干细胞(ESCs)也可以用来产生许多不同的细胞类型。我们的科学家利用H9来源的ESCs制备神经干细胞(NSCs),进一步分化为神经元和星形胶质细胞。然后使用Nestin、SOX2、β- III微管蛋白、MAP2和GFAP抗体来验证 (图2)。图2中抗体的特异性染色表明它们具有靶点特异性。


图2. 人ESCs向神经干细胞分化,用Nestin抗体(A,货号:MA1-110)和SOX2(B,货号:MA1-014)抗体分别检测标记物。神经干细胞分化成神经元,用β-微管蛋白抗体(C, 货号:32-2600)和MAP2抗体(D,131500 )分别检测标记物;神经干细胞向星形胶质细胞分化,用GFAP抗体(E,货号:MA5-12023)检测标记物。


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