이 프로토콜은 미리 형성된 섬유질(fibrils)인 PFF(preformed fibrils)를 제조하는 절차를 제시한다. 이는 Volpicelli-Daley et al., 2014의 내용을 바탕으로 수정되었다.

), PGC-1α의 전사 억제자로서, 노화된 근육에서 증가하였으며 이는 PGC-1α의 감소에 기여했을 가능성이 있다. 노화 근육에서의 파르네솔(farnesol) 투여의 유익한 효과는 PARIS의 파르네실화(farnesylation) 증가를 통해 매개되어, PARIS에 의한 PGC-1α 억제를 완화하였다. 또한 단기간 운동은 젊은 쥐와 노화 쥐의 근육에서 PARIS 파르네실화를 증가시킨 반면, 장기간 운동은 노화 쥐의 근육에서 PARIS 발현을 감소시켜 PGC-1α의 상승을 유도하였다. 종합적으로, 본 연구는 PARIS–PGC-1α 경로가 근육 노화와 연관되어 있으며, 파르네솔 처리로 PARIS의 파르네실화가 증가함으로써 노화 쥐의 근육 기능을 회복시킬 수 있음을 보여주었다.

알츠하이머병(AD)은 시냅스 소실과 뉴런 사멸로 인한 인지 결손을 특징으로 하는 진행성 신경퇴행성 질환이다. 세포외 아밀로이드 β 플라크는 AD의 대표적인 병리학적 특징 중 하나이다. 자가포식-리소좀 경로는 단백질 응집체의 제거를 유도함으로써 세포 항상성을 유지하는 데 필수적인 기전이며, AD에서는 이 경로가 기능장애를 보인다. 본 연구에서 우리는 임상에서 사용 가능한 MEK1/2 억제제인 트라메티닙(trametinib; GSK1120212, SNR1611)을 이용하여 MEK/ERK 신호전달을 억제하면, AD 모델에서 전사인자 EB(TFEB)에 의해 매개되는 자가포식-리소좀 활성화를 통해 뉴런 보호가 유도됨을 확인하였다. 경구 투여한 트라메티닙은 5XFAD 마우스에서 손상된 신경 구조, 인지 기능, 그리고 해마 장기강화(LTP)를 회복시켰다. 또한 트라메티닙은 자가포식-리소좀 활성화를 유도함으로써 Aβ 침착을 감소시켰다. RNA 시퀀싱 분석에서는 트라메티닙 투여에 의해 자가포식-리소좀 관련 유전자들이 상향조절되는 것이 확인되었다. 아울러 트라메티닙은 Ser142에서의 TFEB 인산화를 억제하고 핵 내 이동을 촉진하였으며, 이는 차례로 자가포식-리소좀 관련 유전자들의 유도를 유발하여 트라메티닙이 TFEB 활성화를 통해 자가포식-리소좀 과정을 활성화함을 시사하였다. 이러한 관찰을 바탕으로, MEK 억제는 자가포식-리소좀 활성의 증가를 통해 Aβ 부담으로부터 뉴런을 보호한다고 결론지었다. 따라서 MEK 억제는 AD에 대한 효과적인 치료 전략이 될 수 있다.

이 프로토콜은 형성된 섬유소성 섬유(preformed fibrils, PFF)를 생산하는 절차를 개시한다. 이는 Volpicelli-Daley 등, 2014에서 각색한 것이다.

신체활동은 파킨슨병(Parkinson's disease, PD)에서 임상적 이점을 제공한다. 이리신(Irisin)은 운동 유발 폴리펩타이드로, 골격근에서 분비되어 혈액-뇌 장벽을 통과하며 운동의 특정 효과를 매개한다. 본 연구에서 우리는 이리신이 산발성 PD의 α-syn 프리포름드 파이브릴(α-syn preformed fibril, PFF) 마우스 모델에서 병적 α-시누클레인(α-syn) 유발 신경퇴화를 예방함을 보여준다. α-syn PFF의 고정식 뇌내 스테레오택틱(intrastriatal) 주입 후 바이러스 벡터를 통해 정맥으로 이리신을 전달하면 병적 α-syn의 형성이 감소하였고, 도파민 뉴런의 소실 및 선조체 도파민 감소가 예방되었다. 또한 이리신은 기둥 및 악력(pole and grip strength test) 행동검사로 평가한 바와 같이, α-syn PFF 유발 운동 결손을 실질적으로 감소시켰다. 일차 피질 뉴런에 대한 재조합 지속성 이리신 처리(recombinant sustained irisin treatment)는 α-syn의 인산화된 serine 129(pSer129) 형성을 감소시킴으로써, 그리고 뉴런 세포 사멸을 억제함으로써, α-syn PFF 독성을 완화하였다. 탠덤 질량분석(tandem mass spectrometry) 및 생화학적 분석 결과, 이리신은 병적 α-syn을 엔도리소좀(endolysosomal) 분해를 증진함으로써 병적 α-syn을 감소시켰다. 본 연구 결과는 PD에서 이리신이 치료적 질병 변형 가능성을 가질 수 있음을 시사한다.

아밀로이드-β(Aβ)는 알츠하이머병 병인에 중요한 역할을 한다. Aβ 과발현이 개별 뇌세포 유형의 프로테옴을 어떻게 변화시키는지 이해하는 것은 필수적이지만, 다양한 세포 유형이 혼재된 뇌 조직의 특성으로 인해 어렵다. 현재의 세포 유형 특이적 프로테오믹스 방법들은 유전적 변형 또는 복잡한 세포 분리가 필요하여 그 활용이 제한된다. 본 연구는 조직 내에서 항체-매개 생물틴화(antibody-mediated biotinylation)를 이용한 in situ 세포 유형 특이적 프로테옴 분석(iCAB)이라는 새로운 방법을 제시한다. iCAB는 생물틴-티라미드(biotin-tyramide)와 면역조직화학을 적용하여 조직 내에서 세포 유형 특이적 단백질을 직접 표적한다. 5xFAD 마우스에 적용한 결과, iCAB는 전통적인 벌크(proteome) 프로테오믹스 방법보다 훨씬 더 많은 차등 발현 단백질을 포함하면서 약 ≈8000개의 세포 유형 특이적 프로테옴을 식별할 수 있게 해 주었고, 각각 뉴런, 성상교세포, 미세아교세포에서 mRNA 처리, 칼슘 조절, 식세포작용과 같은 고유한 경로를 구체적으로 밝혀냈다. 본 연구는 유전적 선행 변형이 필요 없는, 강력하고 간단하며 동물 모델과 사람 조직 모두에 적용 가능한 혁신적 도구를 사용하여 인간 Aβ 과발현 마우스 모델의 세포 유형 특이적 뇌 프로테옴 지형을 최초로 상세하게 보고한다.

배경 미세아교세포(microglia) 매개 뇌 면역 변화는 파킨슨병(PD)의 병인에 역할을 하는 것으로 알려져 있으나, PD 환자에서 살아있는 사람의 미세아교세포를 영상화하는 데에는 신경계 내 면역세포 표지에 특이성이 부족한 양전자방출단층촬영(PET) 리간드를 활용해 왔다. 본 연구의 목적은 선천면역의 표지자로서 미세아교세포에 민감한 표지자인 콜로니 자극 인자 1 수용체(colony stimulating factor 1 receptor, CSF1R)의 영상화를 개발하는 것이었다. 방법 CSF1R 항체를 이용한 면역조직화학(IHC)으로 PD(n = 4) 및 대조군(n = 4) 사람 뇌 샘플에서 Iba-1과의 공위치(colocalization)를 평가하였다. 또한 CSF1R 삼중수소화 리간드를 이용한 자동방사선촬영(autoradiography)을 PD(n = 5) 및 대조군(n = 4) 개인의 사람 뇌 샘플에서 수행하여 Bmax를 얻었다. CSF1R 방사성 리간드를 이용한 PET 영상을 대조군 10명과 PD 12명에서 시행하였고, VT를 군 간 비교하고 질병 중증도와 상관관계를 분석하였다. 결과 사람 뇌 샘플에서 CSF1R의 IHC는 Iba-1과의 공위치를 보였으며, 대조군에 비해 PD 개인의 뇌 샘플에서 유의하게 증가하였다. 자동방사선촬영은 PD 환자의 하두정엽(inferior parietal cortex)에서 CSF1R 리간드 결합이 유의하게 증가했음을 보여주었다. [11C]CPPC PET은 대조군에 비해 중등도 PD인 사람에서 더 높은 결합을 보였으며, 리간드 결합은 더 심한 운동 장애 및 더 나쁜 언어 유창성과 상관관계를 나타냈다. 결론 본 연구는 파킨슨병에서 뇌 면역 기능의 유망한 바이오마커로서 CSF1R 영상화의 중요성을 강조하며, 이는 인지 및 운동 질병 중증도와 연관될 수 있다. 연구비 PET 영상: Michael J. Fox Foundation 및 RMS Family Foundation. 방사성 추적자 개발: NIH (R01AG066464 및 P41 EB024495). 사후 뇌 조직: NIH P30 AG066507 및 BIOCARD 연구 NIH U19 AG033655.

비록 SARS-CoV-2의 급성기 이후 증후군(PASC)에서 뇌의 변화가 보고되었지만, 그 유병률과 신경퇴행과의 관련성은 여전히 불명확하다. 우리는 경미한 COVID-19 이후 약 1년이 지난 개인들로부터 혈액 단백질과 뇌 MRI를 분석하였고, 인지장애가 있는 Cog-PASC, 인지장애가 없는 Other-PASC, 그리고 PASC 비해당 대조군으로 분류하였다. 이를 탐색 코호트, 공변량 일치 코호트, 독립 검증 코호트에 걸쳐 수행하였다. 탐색 코호트에서 Cog-PASC는 여러 피질 및 피질하 영역 전반에서 구조적·미세구조적 변화와 함께 성상교세포(astroglial) 손상 관련 단백질의 상승을 보였다. 여기에는 대상피질(cingulate)과 섬피질(insular)에서의 피질 두께 감소, 해마(hippocampus)에서의 강자성( paramagnetic ) 감수성 증가, 그리고 맥락총(choroid plexus) 용적의 증가가 포함되었다. 연령, 성별, 교육 수준을 일치시킨 코호트에서는 대상피질에서의 피질 두께 감소와 감수성 증가가 유의하게 지속되었다. 혈액 단백질체(proteomics) 분석은 Cog-PASC에서 산화 스트레스 반응 및 시냅스 기능과 관련된 더 광범위한 변화가 신경퇴행 경로와 연관됨을 보여주었다. 검증 코호트에서는 뉴런 및 성상교세포 손상 관련 단백질의 증가, 대상피질 및 섬피질에서의 피질 두께 감소, 해마 감수성 증가, 그리고 맥락총 용적의 확대가 확인되어, 이러한 신경퇴행 관련 변화의 재현성을 입증하였다. 이러한 결과는 경미한 COVID-19 감염 이후에도 Other-PASC 하위유형에서는 관찰되지 않는, Cog-PASC에서의 구별되는 신경퇴행 과정이 있음을 시사한다.

, PARP1의 결손은 아밀로이드증 동물모델인 5XFAD 마우스에서 아밀로이드 플라크 부담을 감소시켰고, 시냅스 및 뉴런의 무결성을 보존했으며, 교세포 활성화와 신경염증을 약화시켰고, 인지 결손을 회복시켰다. 기전적으로 PARP1 결핍은 아밀로이드 전구단백질(APP)과 BACE1의 수준을 감소시키고, γ-시크레타아제 복합체의 조성을 변화시켰으며, neprilysin을 통해 Aβ 분해를 증진시켰다. 이러한 결과는 PARP1이 Aβ 독성과 신경퇴행의 핵심 매개자임을 시사하며, AD에 대한 유망한 치료 전략으로서 PARP1 억제를 제안한다.

이 프로토콜은 미리 형성된 섬유질(fibrils)인 PFF(preformed fibrils)를 제조하는 절차를 제시한다. 이는 Volpicelli-Daley et al., 2014의 내용을 바탕으로 수정되었다.

), PGC-1α의 전사 억제자로서, 노화된 근육에서 증가하였으며 이는 PGC-1α의 감소에 기여했을 가능성이 있다. 노화 근육에서의 파르네솔(farnesol) 투여의 유익한 효과는 PARIS의 파르네실화(farnesylation) 증가를 통해 매개되어, PARIS에 의한 PGC-1α 억제를 완화하였다. 또한 단기간 운동은 젊은 쥐와 노화 쥐의 근육에서 PARIS 파르네실화를 증가시킨 반면, 장기간 운동은 노화 쥐의 근육에서 PARIS 발현을 감소시켜 PGC-1α의 상승을 유도하였다. 종합적으로, 본 연구는 PARIS–PGC-1α 경로가 근육 노화와 연관되어 있으며, 파르네솔 처리로 PARIS의 파르네실화가 증가함으로써 노화 쥐의 근육 기능을 회복시킬 수 있음을 보여주었다.

알츠하이머병(AD)은 시냅스 소실과 뉴런 사멸로 인한 인지 결손을 특징으로 하는 진행성 신경퇴행성 질환이다. 세포외 아밀로이드 β 플라크는 AD의 대표적인 병리학적 특징 중 하나이다. 자가포식-리소좀 경로는 단백질 응집체의 제거를 유도함으로써 세포 항상성을 유지하는 데 필수적인 기전이며, AD에서는 이 경로가 기능장애를 보인다. 본 연구에서 우리는 임상에서 사용 가능한 MEK1/2 억제제인 트라메티닙(trametinib; GSK1120212, SNR1611)을 이용하여 MEK/ERK 신호전달을 억제하면, AD 모델에서 전사인자 EB(TFEB)에 의해 매개되는 자가포식-리소좀 활성화를 통해 뉴런 보호가 유도됨을 확인하였다. 경구 투여한 트라메티닙은 5XFAD 마우스에서 손상된 신경 구조, 인지 기능, 그리고 해마 장기강화(LTP)를 회복시켰다. 또한 트라메티닙은 자가포식-리소좀 활성화를 유도함으로써 Aβ 침착을 감소시켰다. RNA 시퀀싱 분석에서는 트라메티닙 투여에 의해 자가포식-리소좀 관련 유전자들이 상향조절되는 것이 확인되었다. 아울러 트라메티닙은 Ser142에서의 TFEB 인산화를 억제하고 핵 내 이동을 촉진하였으며, 이는 차례로 자가포식-리소좀 관련 유전자들의 유도를 유발하여 트라메티닙이 TFEB 활성화를 통해 자가포식-리소좀 과정을 활성화함을 시사하였다. 이러한 관찰을 바탕으로, MEK 억제는 자가포식-리소좀 활성의 증가를 통해 Aβ 부담으로부터 뉴런을 보호한다고 결론지었다. 따라서 MEK 억제는 AD에 대한 효과적인 치료 전략이 될 수 있다.

이 프로토콜은 형성된 섬유소성 섬유(preformed fibrils, PFF)를 생산하는 절차를 개시한다. 이는 Volpicelli-Daley 등, 2014에서 각색한 것이다.