患者遗传突变鉴定
通过全外显子测序鉴定SPG4患者的SPAST基因突变
从外周血提取DNA进行全外显子测序,经生物信息学分析确定患者携带SPAST c.1031_1032delinsGA(p.I344E)新发突变,并经Sanger测序验证
Reversing Autophagy Inhibition Ameliorates Neurodegeneration in Hereditary Spastic Paraplegia Caused by a Degradation-Resistant SPAST Mutation
包含体外细胞实验、患者来源iPSC及同源对照分化的脑类器官等多个独立证据层级,并进行了功能验证(自噬、细胞死亡)和机制验证(蛋白降解、微管切割、定位)
HEK293细胞 患者来源iPSC分化的脑类器官及其同源对照 患者来源iPSC
SPAST突变类型(I344E)及患者来源iPSC与同源对照的分化时间(60-90天) 雷帕霉素处理浓度(100 nM)及处理时间(7天) 检测指标(p62、LC3B、cleaved caspase-3、乙酰化α-tubulin、RAB7) 蛋白降解实验中的CHX浓度(25 μg/ml)和处理时间(0,4,8小时) 蛋白降解实验中MG132浓度(10 μM)和处理时间(16小时)
提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。
按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。
通过全外显子测序鉴定SPG4患者的SPAST基因突变
从外周血提取DNA进行全外显子测序,经生物信息学分析确定患者携带SPAST c.1031_1032delinsGA(p.I344E)新发突变,并经Sanger测序验证
检测I344E突变对SPASTIN蛋白稳定性、微管切割活性和细胞内定位的影响
在HEK293细胞中表达WT、I344E和I344K SPAST构建体,通过CHX追踪实验测定蛋白半衰期,通过MG132处理评估蛋白酶体降解途径,通过免疫荧光观察蛋白定位,通过Western blot检测乙酰化α-tubulin水平以反映微管稳定性
验证过表达WT-SPAST是否能够纠正I344E/K突变引起的功能缺失
在HEK293细胞中共转染GFP标记的突变体与不同剂量HA标记的WT-SPAST,通过免疫荧光检测乙酰化α-tubulin水平及SPASTIN定位,通过免疫共沉淀检测蛋白相互作用和自缔合
获得患者来源的iPSC,并通过基因编辑建立同源野生型对照,以用于后续分化研究
从患者外周血分离PBMC,用episomal载体重编程为iPSC;通过CRISPR/Cas9基因编辑将I344E突变修正为野生型,筛选并验证同源对照iPSC系
在患者来源脑类器官中验证I344E突变对自噬和神经退行性变的影响
将患者iPSC和同源对照分化为脑类器官,培养至90天,通过免疫染色和Western blot检测SPASTIN、乙酰化α-tubulin、p62、LC3B、cleaved caspase-3和RAB7的表达水平,并观察NeuN、CTIP2、SMI-32和DCX等神经元标志物以评估神经元成熟和病理表型
验证通过自噬增强剂雷帕霉素能否缓解I344E脑类器官中的病理表型
对I344E脑类器官用100 nM雷帕霉素处理7天,通过免疫染色和Western blot检测p62和cleaved caspase-3水平的变化,以评估自噬恢复和细胞死亡减少
按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。
| 实验环节 | 名称 | 品牌 | 货号 |
|---|---|---|---|
| 细胞培养与转染 | 聚乙烯亚胺 | MCE | HY-K2014 |
| 细胞处理 | MG132 | MedChemExpress | -- |
| 药物处理 | 雷帕霉素 | Sangon Biotech | A427502 |
| 免疫沉淀 | 抗Flag磁珠 | Beyotime | P2115 |
| 抗HA磁珠 | Beyotime | P2121 | |
| PBMC分离 | PBMC分离试剂盒 | Solarbio | P8610 |
| iPSC重编程 | P3 Primary 4D-Nucleofector X试剂盒 | Lonza | V4XP-3024 |
| 4D核转染系统 | Lonza | AAF-1003B and AAF-1003X | |
| iPSC培养 | mTeSR1培养基 | STEMCELL Technologies | 85850 |
| NcTarget | Shownin | RP01020 | |
| iPSC传代 | ReLeSR | STEMCELL Technologies | 100-0484 |
| 组织切片免疫染色 | 抗Flag磁珠 | Beyotime | P2115 |
| 抗HA磁珠 | Beyotime | P2121 | |
| 药物处理 | 雷帕霉素 | Sangon Biotech | A427502 |
| 免疫沉淀 | 抗Flag磁珠 | Beyotime | P2115 |
| 抗HA磁珠 | Beyotime | P2121 | |
| PBMC分离 | PBMC分离试剂盒 | Solarbio | P8610 |
| iPSC重编程 | P3 Primary 4D-Nucleofector X试剂盒 | Lonza | V4XP-3024 |
| 4D核转染系统 | Lonza | AAF-1003B and AAF-1003X | |
| iPSC培养 | mTeSR1培养基 | STEMCELL Technologies | 85850 |
| NcTarget | Shownin | RP01020 | |
| iPSC传代 | ReLeSR | STEMCELL Technologies | 100-0484 |
| 脑类器官生成 | STEMdiff™脑类器官试剂盒 | STEMCELL Technologies | 08570 |
| Western blot | SPASTIN抗体 | Proteintech | 67361-1-Ig |
| cleaved caspase-3抗体 | CST | 9664S | |
| Rab7A抗体 | Proteintech | 84741-1-RR | |
| p62抗体 | Proteintech | 66184-1 | |
| NeuN抗体 | CST | 24307S | |
| LC3B抗体 | CST | 3868T | |
| 乙酰化α-tubulin (Lys40)抗体 | CST | 5335T | |
| 抗HA抗体 | CST | 3724S | |
| 抗GFP抗体 | Beyotime | AF5066 | |
| OCT-4A抗体 | CST | 2840S | |
| SSEA-4抗体 | CST | 4755S | |
| 泛素(P4D1)抗体 | CST | 3936S | |
| 抗泛素(K48连接特异性)抗体 | abcam | ab140601 | |
| 免疫染色 | 抗CTIP2抗体 | abcam | ab18465 |
| SMI-32抗体 | BioLegend | 801,701 | |
| 抗DCX抗体 | CST | 41762T |
汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。
| 环节 | 核对要点 |
|---|---|
| 蛋白稳定性与功能实验 | SPAST构建体转染量(1 μg)、CHX浓度(25 μg/ml)及处理时间(0、4、8小时)、MG132浓度(10 μM)及处理时间(16小时) 阅读提示:Methods 1.2 Cell Culture, Transfection, and Reagents;Figure 1C-E和Figure S1C-F |
| WT-SPAST拯救实验 | WT-SPAST共转染剂量(+和++对应的具体剂量:0.1 μg/+和0.5 μg/++,或2 μg/+和10 μg/++)、检测时间(48小时后) 阅读提示:Figure 2A-C |
| iPSC重编程与基因编辑 | PBMCs来源(4 mL外周血)、重编程电转参数(程序EO-100)、CRISPR sgRNA序列及ssODN序列、电穿孔参数(1300 V, 30 ms, 1脉冲) 阅读提示:Methods 1.5.1-1.5.3 |
| 脑类器官分化与处理 | 脑类器官培养时间(60-90天)、雷帕霉素浓度(100 nM)及处理时间(7天) 阅读提示:Methods 1.5.4;Results 2.4和2.5;Figure 3和4 |
| 检测与定量 | 所用抗体(SPASTIN、p62、LC3B、CC-3、乙酰化α-tubulin等)的克隆号及货号、定量软件(ImageJ) 阅读提示:Methods 1.5.7 Antibodies;Figure 3和图注 |