合理的に設計されたバイオセンサーセルを使用した、アルツハイマー病におけるタウ播種活性の特異的検出

分子神経変性 18 巻、記事番号: 53 (2023) この記事を引用

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神経変性疾患におけるタウのプリオン様伝播は、ミスフォールドした病理学的タウが正常なタンパク質を動員し、その凝集の鋳型となる可能性があることを示唆している。 ここでは、タウ播種活性を検出するための高感度バイオセンサー細胞株の開発方法を報告します。

我々は、アルツハイマー病における病理学的タウ凝集体の現在の構造知識に基づいて、新規タウプローブの合理的な設計を実行した。 私たちは、フェルスター共鳴エネルギー移動 (FRET) ベースのバイオセンサー安定細胞株を生成し、ヒトサンプル中の生理活性タウを検出する感度、特異性、および全体的な能力を特徴付けました。 参照バイオセンサー ラインと比較して、最適化されたプローブ設計により、タウ シーディングの検出効率が向上しました。 感度の向上により、アルツハイマー病に見られるタウシードに対する特異性を維持しながら、ヒトの脳サンプル中のより少ない量のタウシード形成能力の検出が可能になりました。

この次世代の FRET ベースのバイオセンサーセルは、アルツハイマー病のヒトサンプル、特にシーディング活性のレベルが低いサンプルにおけるタウシーディング活性を研究するための新しいツールであり、初期のタウ関連病理学的事象の研究に役立つ可能性があります。

微小管関連タンパク質タウ（MAPT）の不溶性凝集体への脳蓄積は、アルツハイマー病（AD）およびタウオパチーと呼ばれる他の神経変性疾患の主要な神経病理学的特徴です。 タウは、通常ニューロンの軸索区画に存在する本質的に無秩序なタンパク質であり、微小管の安定化に役割を果たします。 アルツハイマー病では、過剰リン酸化型のタウが細胞質に蓄積し、凝集してベータプリーツシート状フィラメント構造である対らせんフィラメント (PHF) を形成します [1、2]。 嗅内皮質から海馬、その後辺縁領域に至るアルツハイマー病タウ病変の典型的なブラーク病期分類[3]は、ニューロンの喪失および臨床症状の経過と相関している[4、5、6、7、8]。 タウ凝集体が相互に接続された解剖学的領域に広がることは、一連の強力な証拠によって裏付けられています。 たとえば、嗅内皮質の第 II 層で P301L 変異タウを過剰発現するトランスジェニック動物は、歯状回でヒト タウ凝集体を発達させ、その過程で内因性マウス タウを鋳型とします [9]。 ミスフォールドしたタウ凝集体が「プリオン様」機構で正常なタウを動員する能力はシーディングと呼ばれ、多数の実験モデルで再現されている[10、11、12、13]。 ヒトの病状の伝播におけるシーディングの役割は、明白な神経原線維変化の病状を含む脳領域だけでなく、明白な病理学的変化のないその後の領域でもシーディング適格タウ（生理活性タウとも呼ばれる）が検出されることによって裏付けられています。さらにブラーク経路に沿って進みます[14]。 死後の脳におけるタウ播種傾向は臨床進行速度と相関しており、ADにおけるこの現象の基本的な役割が確認されている[15、16]。

アルツハイマー病の病理学における播種メカニズムの研究は、フェルスター共鳴エネルギー移動 (FRET) に基づくタウ バイオセンサー細胞株の開発によって大幅に加速されました [12]。 この安定なヒト胎児腎臓 (HEK 293 T) 細胞株は、シアン蛍光タンパク質 (CFP) または黄色蛍光タンパク質のいずれかに融合した 4R タウ反復ドメイン (RD、アミノ酸 244 ～ 372) の P301S 凝集促進変異体であるプローブを発現します。 (YFP)。 AD脳由来の播種適格タウ物質または予め形成されたタウフィブリルを添加すると、この蛍光プローブとそれに続くFRETシグナルの凝集が誘導されます。 FRETシグナルは、タウシードとのインキュベーションの24時間後にフローサイトメトリーによって定量化できます。 種子検出の感度を高めるために、リポソームを播種適格材料と混合して種子を細胞に導入します[17]。 リポソームが存在しない場合、バイオセンサー細胞を使用して種子取り込みのメカニズムを研究できます[18、19]。 タウバイオセンサー細胞は、さまざまな精製方法を使用した脳抽出物、死後脳脊髄液（CSF）、生前の腰椎CSF、または脳由来の細胞外小胞を含むさまざまなADサンプルから微量の生理活性タウを特異的に増幅および定量するために使用されています[20、21、22]。 、23、24]。