Visualisering af mikroglia i hjernevæv med et fluorescens tændt substrat

En del af immunsystemet i hjernen består af såkaldte mikrogliaceller. Koreanske og singaporeanske forskere har nu udviklet en fluorescerende sonde, der specifikt mærker denne type makrofager. Cellerne blev visualiseret i cellekultur og i de levende hjerner hos gnavere. Som beskrevet i journalen Angewandte Chemie , et genprodukt udtrykt i mikroglia udløser proben til en fluorescerende tilstand, som detekteres gennem levende-celle fluorescensbilleddannelse.

Påvisning og sporing af celletyper i levende cellevæv afhænger normalt af passende immunfarvningsmetoder. Disse metoder involverer udvikling af antistoffer, der genkender cellespecifikke proteiner, og derefter påvisning af antistofferne gennem vedhæftede fluorescerende farvestoffer. Imidlertid, direkte farvningsmetoder med fluorescerende prober kunne undvære dyr antistofproduktion. Derfor, Young-Tae Chang ved Pohang University of Science and Technology, Korea, og kolleger udviklede en mikroglia-selektiv fluorogen probe. I øvrigt, da dets fluorescens induceres gennem genekspression, denne sonde kunne være nyttig til påvisning og undersøgelse af udvikling af neurale sygdomme.

For at opdage den fluorogene sonde, forskerne screenede et bibliotek af derivater af en lovende kandidatforbindelse for deres mikroglia-bindingsevner. Den bedst identificerede sonde hed CDr20, som står for "cellebetegnelse rød 20", og det genkendte selektivt mikroglia i hjernevæv.

Den molekylære base for denne anerkendelse blev også undersøgt. Den fluorogene sonde indeholder en aromatisk styrylkomponent, som er funktionaliseret med en hydroxygruppe. Uden denne funktion, bindingen var ikke specifik, og der blev ikke påvist noget fluorescenssignal. Efterfølgende forskerne ledte efter det nøjagtige mål for sonden. Genetiske undersøgelser viste, at genekspression af et protein kaldet Ugt1a7c var forbundet med fluorescenssignalering; dermed, det var klart, at enzymatisk aktivitet af dette protein inducerede fluorescensen.

Forskerne fandt ud af, at Ugt1a7c-proteinet katalyserede koblingen af ​​CDr20 med en glucuronsyredel, og kun med denne enhed tilsluttet fluorescerede CDr20. Ugt1a7c-genet tilhører Ugt-genfamilien af ​​enzymer, og forfatterne bemærker, at "interessant nok, i Ugt-genfamilien, Ugt1a7c-genet var det eneste medlem beriget med mikroglia." Dette ville forklare den specifikke mærkning:mikroglia udtrykker Ugt1a7c-enzymet, som tilføjer en glucuronosylgruppe til den phenoliske del af CDr20, og tænder for fluorescensen.

Selektiv mikroglia-mærkning og billeddannelse virkede også i levende hjerner. Forskerne observerede cellespecifik fluorescens, da de inkuberede et helt musefoster med sonden, eller når de injicerede CDr20-sonden i en mus efter systemisk inflammation. Microglia er de vigtigste immunrespondenter over for infektioner i hjernen.

Adskillige neurale lidelser, herunder Alzheimers sygdom og slagtilfælde, kan kædes sammen med inflammatoriske processer. Derfor, den nye fluorogene sonde kunne være en nyttig tilgang til at detektere udvikling af mikroglia i hjerner.