针对磷酸化tau的被动免疫改善亨廷顿病病理特征

Passive immunization against phosphorylated tau improves features of Huntington's disease pathology

作者信息Melanie Alpaugh, Maria Masnata, Aurelie de Rus Jacquet, Eva Lepinay, Hélèna L Denis, Martine Saint-Pierre, Peter Davies, Emmanuel Planel, Francesca Cicchetti
PMID35051614
期刊Mol Ther
发布时间2022-04-06
DOI10.1016/j.ymthe.2022.01.020

实验完整度

包含zQ175小鼠模型的行为学测试、生化分析(免疫印迹、过滤滞留实验、点印迹、SDD-AGE、ELISA)以及患者iPSC来源皮层神经元的体外验证,证据层级独立且包含功能验证。

主要模型

zQ175敲入小鼠模型 亨廷顿病患者iPSC来源皮层神经元

重点核对

CP13抗体腹腔注射剂量10 mg/kg,每周一次,持续12周 zQ175小鼠起始治疗年龄为6月龄 iPSC衍生皮层神经元处理浓度15 μg/mL CP13或IgG对照,处理72小时 治疗后评估脑内pS202 tau水平及HTT聚集变化 使用患者来源iPSC系(60或180 CAG重复)与性别匹配对照

摘要

亨廷顿病在经典上被描述为一种单基因病因的神经退行性疾病。该疾病的特征在于亨廷顿基因中异常的多聚谷氨酰胺扩增,这驱动了突变蛋白的毒性。然而,在亨廷顿病患者中也观察到微管相关蛋白tau的积累,tau参与多种神经系统疾病。为了阐明tau过度磷酸化对亨廷顿病标志性特征的贡献,我们每周给zQ175小鼠腹腔注射抗tau pS202 CP13单克隆抗体,并表征由此产生的行为和生化变化。治疗12周后,zQ175小鼠的运动障碍、认知表现和总体健康得到改善,同时海马中pS202 tau水平显著降低。尽管CP13对与亨廷顿病病理相关的神经元标志物、tau靶向酶和胶质增生没有影响,但CP13被证明直接影响突变亨廷顿蛋白的聚集,使得脑内淀粉样纤维和亨廷顿蛋白寡聚体的水平降低,而较大的亨廷顿蛋白聚集体增加。对亨廷顿病患者来源的诱导多能干细胞(iPSC)进行CP13治疗的研究显示,分化的皮层神经元中pS202水平降低,神经突长度得到恢复。总的来说,这些发现表明减轻tau病理可能缓解与亨廷顿病相关的行为和分子标志。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
tau过度磷酸化是否以及如何促进亨廷顿病的运动、认知和分子病理特征?
核心机制
通过CP13抗体降低pS202 tau磷酸化,可改善行为缺陷,并通过促进mHTT从毒性寡聚体向较大无定形聚集体的转化,降低脑中寡聚体和淀粉样纤维水平。
主要证据
zQ175小鼠经CP13治疗后Y迷宫和旷场测试显示运动认知改善,海马pS202 tau降低,同时皮层和纹状体不溶性HTT聚集体增加、寡聚体和纤维减少;患者iPSC衍生皮层神经元中CP13处理降低pS202并恢复神经突长度。
研究意义
研究支持tau过度磷酸化是亨廷顿病病理的关键贡献者,并提示免疫疗法等策略可同时靶向tau和亨廷顿蛋白,以改善HD患者的运动和认知功能。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

动物模型建立与抗体处理

评估CP13抗体对亨廷顿病小鼠模型行为和分子病理的影响

对6月龄zQ175和野生型小鼠每周腹腔注射CP13(10 mg/kg)或生理盐水,持续12周,随后进行行为测试和组织采集。

2

行为学评估

检测CP13治疗对运动、认知和整体健康的影响

在治疗期间每月进行旷场、Y迷宫和筑巢行为测试,评估运动能力、空间工作记忆和整体健康。

3

脑组织采集与蛋白分析

检测CP13对脑内磷酸化tau和亨廷顿蛋白聚集的影响

治疗结束后处死小鼠,分离皮层、海马和纹状体,进行Western blot、过滤滞留实验、点印迹和SDD-AGE分析pS202 tau水平、可溶性及不溶性HTT聚集体。

4

组织学分析

评估CP13对胶质细胞和神经元标志物及HTT聚集体的影响

通过免疫组化和立体学计数GFAP阳性星形胶质细胞、Iba1阳性小胶质细胞和HTT聚集体数量和大小。

5

体外iPSC衍生神经元模型验证

验证CP13在人类细胞模型中的有效性

分化亨廷顿病患者和对照iPSC为皮层神经元,用CP13或IgG对照处理,检测pS202 tau水平和神经突长度。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
CP13抗体----
生理盐水Teligent0195AF01
BD Microfine IV针头U-100胰岛素Thermo Scientific14-829-1B
蔗糖SigmaS9378-5KG
RIPA裂解液----
Halt蛋白酶抑制剂混合物Thermo Scientific1861281
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Fisher Scientific23225
mTesR E8培养基STEMCELL Technologies--
Versene(EDTA溶液)Thermo Fisher Scientific15040066
Matrigel基质胶Corning354277
Y-27632----
SB431542Tocris Bioscience1614
LDN-193189STEMCELL Technologies72147
碱性成纤维细胞生长因子STEMCELL Technologies78003.1
小鼠IgG2b抗体R&D SystemsMAB0041
硝酸纤维素膜Bio-Rad1620112
REVERT总蛋白染色液LI-COR Biosciences926-11011
冷水鱼皮明胶SigmaG7041-500G
吐温20Fisher BioreagentBP337-500
IRDye 800CW荧光二抗LI-COR Biosciences926-32212
IRDye 680RD荧光二抗LI-COR Biosciences926-68073
Odyssey CLx成像系统LI-COR Biosciences--
牛血清白蛋白BioshopALB001
PVDF膜(Immobilon-FL)Merck-MilliporeIPFL00010
一抗:总tauDakoA0024
磷酸化tau (pS202, CP13)抗体----
pS199抗体Invitrogen44734G
VGlut1抗体NeuroMAB75-066
PSD95抗体NeuroMab75028
GSK3β抗体BD Transduction Laboratories610202
PP2B抗体Cell Signaling Technology2614
GFAP抗体Sigma-AldrichG3893
DARPP32抗体Cell Signaling Technology2306
SMI-32抗体BioLegendSMI-32P
Iba1抗体Wako016-20001
抗HTT抗体 (MAB2166)Merck-MilliporeMAB2166
抗多聚谷氨酰胺扩增抗体 (MAB1574)Merck-MilliporeMAB1574
醋酸纤维素膜Steriltech1480025
抗HTT抗体 (MAB5374)Millipore SigmaMAB5374
抗总HTT N18抗体----
寡聚体抗体 (A11)InvitrogenAHB0052
抗淀粉样纤维抗体 (OC)SigmaAB2286
Trans-Blot Turbo转印系统Bio-Rad--
抗HTT抗体 (MAB5492)Merck-MilliporeMAB5492
ELISA微孔板Invitrogen44-2404-21
洗涤缓冲液Thermo Fisher Scientific28352
HRP标记的山羊抗小鼠二抗Jackson ImmunoResearch115-035-166
TMB显色液G-Bioscience00-4201-56
Synergy酶标仪BioTek Instruments--
驴血清Sigma-AldrichD9663
Triton X-100Sigma-AldrichT8787
抗HTT抗体 (MAB2170)MilliporeMAB2170
Alexa Fluor 546抗体Thermo Fisher ScientificA10036
DAPI核染色液Molecular ProbesD3571
Fluoromount G封片剂Thermo Fisher Scientific00-4958-02
MAP2抗体LS BiosciencesLS-B290
VGlut1抗体 (Sigma V0389)SigmaV0389
正常山羊血清Wisent Bioproducts053-150
抗mHTT抗体 (MAB5374)Millipore SigmaMAB5374
GFAP抗体 (Dakocytomation Z0334)DakocytomationZ0334
Iba1抗体 (Wako 019-19741)Wako Pure Chemicals Industries019-19741
生物素化山羊抗小鼠IgGVector LaboratoriesBA9200
生物素化山羊抗兔IgGVector LaboratoriesBA1000
ABC-HRP复合物溶液Vector LaboratoriesPK-6100
DAB底物试剂盒(含镍)Vector LaboratoriesSK-4100
Citrisolv脱蜡剂Decon Laboratories1601
DPX封片剂Electron Microscopy Sciences13512
AXIO Imager Z.2正置共聚焦显微镜Zeiss--
Stereo Investigator立体学系统Microbrightfield--
Nikon E800显微镜Nikon--

关键环节

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
动物模型与给药
zQ175小鼠来源及CAG重复数;CP13给药剂量、频率、途径和周期;对照组处理
阅读提示:Materials and methods: Animals and Injections
行为学测试
测试时间点、设备参数(如旷场尺寸、Y迷宫臂尺寸)、数据分析方法(如交替百分比计算)
阅读提示:Materials and methods: Behavioral testing
生化分析
蛋白提取方法、抗体稀释度、检测指标及其定量方法
阅读提示:Materials and methods: Western blotting, Filter retardation assay, Dot blot, SDD-AGE, ELISA
iPSC衍生皮层神经元实验
iPSC来源、CAG重复数、分化方案、CP13处理浓度和时间、神经突长度测量方法
阅读提示:Materials and methods: Preparation and treatment of iPSC-derived cortical neurons
组织学分析
切片厚度、抗体、立体学计数参数(如计数框和网格大小)
阅读提示:Materials and methods: Immunohistochemistry and Quantification of aggregates and glial cells