전체상품목록 바로가기

본문 바로가기



현재 위치
  1. 게시판
  2. 타즈 뉴스

타즈 뉴스

최신 타즈 소식을 만나보세요~

게시판 상세
제목 알츠하이머 원인 물질, 자기장으로 분해한다? 관련 논문_3
작성자 잠도깨비 - T.A.S 타즈 (ip:)
  • 평점 0점  
  • 작성일 2022-06-10 14:12:01
  • 추천 추천하기
  • 조회수 266

알츠하이머의β-아밀로이드응집체의자기전기해리

출처 : https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.abn1675   영어원본 클릭해서 보시면 됩니다.

JANG, Jinhyeong; PARK, Chan Beum. Magnetoelectric dissociation of Alzheimer’s β-amyloid aggregates. Science Advances, 2022, 8.19: eabn1675.


알츠하이머질환을 유발하는 베타-아밀로이드 펩타이드(아미노산 화합물) 응집체를 자기장으로 분해하는 것을 확인했다고 설명했다.




그림 6 . 5xFAD AD 마우스 모델의 뇌 슬라이스를 사용한 생체외 평가 결과

( ) BCFO 나노 입자와 저주파 자기장을 사용하여 뇌 조각에서 Aβ 플라크를 분해하는 개략도. ( 대표적인 현미경 이미지 및 ( C ) BCFO 나노 입자 (100 μg ml -1 ) 및 저주파 자기장 (1 kHz 13.6 mT)6시간 동안 처리한 후 확대된 영역에서 뇌 슬라이스의 Aβ 플라크 밀도 (다른 두 조건의 뇌 슬라이스 이미지는 그림 S20 참조). 전체 뇌 조각 이미지(왼쪽)의 흰색 점선 상자는 뇌 조각(오른쪽)의 확대된 영역을 나타냅니다확대 영역(오른쪽)의 흰색 점선 원은 대표적인 Aβ 플라크를 나타냅니다. Aβ 플라크 밀도의 모든 값은 일원 ANOVA( n= 3) (*** < 0.001).

알츠하이머병동물모델과환자의뇌에서Aβ 플라크의축적은신피질에서시작하여점차적으로깊은뇌영역(예:해마, 기저핵및교뇌)으로확장됩니다(17,55).그러나심부뇌영역의"비침습적" 치료는주변조직의두께로인해제한적입니다(56).자기장은무시할만한산란및흡수손실로깊은뇌영역을통과할수있습니다.우리의결과는MRI 스캐너(수mT의강도)에비해상대적으로약한자기장(수mT의강도)이BCFO 나노입자를자극하여뇌조직에서Aβ 응집체를제거할수있음을보여주었습니다.그럼에도불구하고, 자기전기적으로여기된BCFO 나노입자는자가조립된Aβ 응집체의해리뿐만아니라소혈청알부민및리소자임과같은단일혈장단백질의약간의2차구조변화를유도할수있습니다(그림S35).이는BCFO 나노입자에Aβ 표적화모티프를도입하는것이예상치못한역효과를방지하는데필요함을의미한다.57,58).우리의분광분석결과는BCFO 나노입자가모티프를접합하기위한표면기능화가가능함을보여줍니다(그림S36).향후자기전기플랫폼의임상적타당성을테스트하기위해인지및행동기능회복을위한AD 마우스모델을사용하여생체내연구를수행할계획입니다.

우리는저주파자기장하에서Aβ 펩티드응집체를해리하는BCFO 나노입자의새로발견된기능을보고합니다.우리는두개의서로다른자기전재료를기반으로코어-쉘구조를갖는압전-자기전BCFO 나노입자를합성하였다.BCFO 나노입자는무시할수있는열발생으로여기된전하캐리어를주변환경으로전달하여저주파자기장하에서자기전기촉매작용을촉발했습니다.자기전기적으로여기된BCFO 나노입자는구성Aβ 펩티드의1차구조를산화시키고이어서자가조립된Aβ 원섬유의β 시트2차구조를불안정화함으로써신경독성Aβ 원섬유를비독성무정형구형파편으로전환시켰다.우리는Aβ 섬유소가우세한자기전기적으로여기된BCFO 나노입자의제거능력을시연했습니다.AD 마우스모델의생체외뇌조각에축적된마이크로미터크기의Aβ 플라크.우리의분석은Aβ 플라크의약80%가뇌조각에자기전기치료를적용한후육안으로보이는조직손상없이제거되었음을보여주었습니다.이개념증명연구는저주파자기장을사용하여AD의향후치료를위한자기전기나노입자의숨겨진기능을보여줍니다.



재료 및 방법 


화학

알츠하이머Aβ(1-42; 인간) 펩타이드는AnaSpec(Fremont, CA, USA)에서입수했습니다.

Dulbecco의변형이글배지(DMEM), 태아소혈청(FBS) 및항생제-항진균제(AA)는Gibco(미국캘리포니아주칼스배드)에서구입했습니다.LIVE/DEAD 분석키트는Invitrogen(Carlsbad, CA, USA)에서구입했습니다.CCK-8 분석시약은Dojindo Corp.(일본)에서구입했습니다.

면역조직화학용항체는Abcam(Cambridge, UK)에서구입했습니다.다른모든화학물질은Sigma-Aldrich Chemical Co.(St. Louis, MO, USA)에서구입했습니다.


CFO 나노입자의합성

CFO 및BCFO 나노입자는문헌에따라합성되었습니다(11,59) 사소한단계를수정합니다.CFO 나노입자를제조하기위해철(III) 클로라이드6수화물(0.995g) 및코발트(II) 클로라이드(0.239g)를격렬하게교반하면서헥사데실트리메틸암모늄브로마이드(2.041g)를함유하는수용액(35ml)에용해시켰다.다음으로, 수산화나트륨용액(6M)을혼합물에적가하여연속교반하에pH 11.0을조정하였다.30분동안추가로초음파자극을가한후, 50ml 테플론라이닝스테인리스강오토클레이브를사용하여180°C에서24시간동안혼합물에열수처리를적용했습니다.생성된검은색침전물을RT로냉각한후탈이온수(DI) 및에탄올로여러번세척했습니다.그후, 0.2-μm 나일론멤브레인(Whatman, UK)으로진공여과하여침전물을수집하였다.


BCFO 나노입자합성

BCFO 나노입자를합성하기위해제조된CFO 나노입자에졸-겔처리를적용하였다.간단히말해서, 완전히건조된CFO 나노입자(50mg)를비스무트(III) 질산염5수화물(0.160g) 및철(III) 질산염1수화물(0.121g)을함유하는에틸렌글리콜용액(30ml)에분산시켰다.2시간의초음파처리후, 졸상태혼합물을진공오븐으로옮기고80℃에서24시간동안건조시켰다.다음으로, 생성된겔상혼합물을400℃에서30분동안예열하여유기화합물을제거하고500℃에서90분동안연속적으로소성하였다.생성된BCFO 나노입자를나일론막에탈이온수와에탄올로여러번세척하고초음파처리후네오디뮴영구자석으로수집하였다.


CFO 및BCFO 나노입자의특성화

CFO와BCFO 나노입자의형태는10kV에서SEM(S-4800, Hitachi, Japan)과200kV에서TEM(Talos F200X, FEI Company, USA)으로분석하였다.나노입자의결정성은Cu Kα 방사선(λ = 1.5418 Å)을사용하여x-선회절계(SmartLab, Rigaku Co., Japan)로조사했습니다.나노입자의화학적상태는284.6 eV에대한C 1s 보정을사용하여x-선광전자분광계(Sigma Probe, Thermo Scientific, USA)로얻었다.나노입자의자기특성은초전도양자간섭장치진동샘플자력계(SQUID-VSM)(MPM3, Quantum Design, UK)로분석되었습니다.나노입자로부터생성된정공및전자의상대적인양은TA 분석(3mM)(λex= 310 nm 및λem= 430 nm) 및DHE 분석(20 μM)(λex= 510 nm 및λem= 590 nm), 분광형광계(JASCO FP6500)를사용합니다.나노입자의자기장반응성은파형발생기(33512B, Keysight, CA, USA)에의해작동되는전자석의영향하에오실로스코프(DSOX3012T, Keysight, CA, USA)로기록되었습니다.


Aβ 원섬유의준비및특성화

Aβ 피브릴용액(40μM)의제조는이전연구(26,28).Aβ 원섬유의형태는AFM 기기(NNOVA-LABRAM HR800, Horiba, Japan)(면적5μm x 5μm 및라인번호512), SEM(S-4800, Hitachi, Japan)에의해10에서기록되었다. kV 및200kV에서TEM(Talos F200X, FEI Company, USA).AFM 시료를준비하기위해Aβ fibril 용액(10 μl)을AFM 운모에떨어뜨리고DI water에침지하여Aβ fibril 용액을30분동안방치한후운모표면의과량의Aβ fibril을제거했습니다.AFM 프로파일분석은3개의독립적인Aβ 원섬유에대해수행되었습니다.SEM 이미지를수집하기위해Aβ 피브릴용액(50μl)을DI water로3회세척하기전에금코팅된실리콘웨이퍼(1cm x 1cm)에30분동안코팅했습니다.TEM 이미지를수집하기위해Aβ 피브릴용액(5 μl)을TEM 그리드에서1분동안인큐베이션하고,DI 물로그리드를세척하기전에원심분리된시트르산납용액을그리드에적용하여Aβ 원섬유를5분동안염색했습니다.Aβ 원섬유의단백질2차구조는ThT 분석과CD 분광법으로분석했습니다.ThT 분석결과는형광강도(λex= 440 nm 및λem= 485 nm) ThT 용액(20 μM의480 μl) 및Aβ 용액(30 μM의20 μl)을포함하는혼합용액.ThT 형광강도의상대적인변화량을비교하기위해각조건에대한시간0에서의ThT 형광강도를1.0으로설정하였다.Aβ 용액(30μM)의CD 스펙트럼은N 2분위기에서석영셀(0.5mm Pathlength, Jasco Inc., 일본)이있는CD 분광편광계(Jasco-815-150 L, Jasco Inc., 일본)를통해획득했습니다.RT.모든CD 스펙트럼은3회측정으로평균을낸다음Savitzky-Golay 평활화를처리했습니다.CD 스펙트럼의β-구조선택(BeStSel) 알고리즘분석은문헌(60).Aβ 원섬유의산화적손상은α-cyano-4-hydroxycinnamic acid 매트릭스의도움으로양이온선형모드에서MALDI-TOF-MS 기기(Autoflex III, Bruker Daltonics, Germany)로특성화되었습니다.


세포배양

SH-SY5Y 세포주(American TypeCulture Collection, Manassas, VA, USA)를BCFO 나노입자의생체적합성및완화효과조사에적용했습니다.모든SH-SY5Y 세포는37°C 및5% CO 2의가습환경에서증식을위해완전성장배지(DMEM, 10% FBS 및1% AA)에서성장하고분화배지(DMEM, 3% 열-불활성화FBS, 10μM 레티노산, 및1% AA) 신경분화를위해7일동안.세포분화동안, 매일새로운분화배지를세포배양플레이트에공급하였다.


시험관내평가

BCFO 나노입자의생체적합성및완화효과를LIVE/DEAD 및CCK-8 assay로분석하였다.LIVE/DEAD assay를수행하기위해SH-SY5Y 세포를12-well plate에well당100,000개세포의밀도로도포하고24시간동안고정된상태에서plate 표면에부착시켰다.이후, BCFO 나노입자용액(0.5 mg ml-1)을12-웰플레이트에주입하고, SH-SY5Y 세포를BCFO 나노입자와함께7일동안추가로인큐베이션하였다.다음으로SH-SY5Y 세포는이전연구에서사용된방법에따라LIVE/DEAD 분석시약으로염색되었습니다(50).LIVE/DEAD 분석의형광이미지와명시야이미지는형광현미경(Eclipse 80i, Nikon, Japan)으로캡처했습니다.그림참조.LIVE/DEAD 분석결과를사용한합류분석방법에대한자세한내용은S23입니다.CCK-8 assay는SH-SY5Y 세포를96-well plate에다양한농도(0 ~ 3 mg ml-1)의BCFO 나노입자로인큐베이션한후microplate reader(Victor 3, PerkinElmer Inc., USA)를사용하여수행했습니다..BFCO 나노입자의완화효과를확인하기위해SH-SY5Y 세포를7일동안분화시키고Aβ fibrils(20μM)와함께3일동안추가배양한후CCK-8 assay를수행하였다.

CCK-8 분석의모든값은일원분산분석(ANOVA)을사용한통계분석을통해평균± SD로표시되었습니다.


생체외평가

생체외평가를수행하기위해AD 마우스모델(5xFAD, 4개월령)을뇌를사용할수있도록안락사시켰다.추출된뇌를냉동절편배지(FSC 22, Leica, Germany)로성형하고저온유지장치(CM1860, Leica, Germany)를사용하여-19°C에서30μm 두께로슬라이스하였다.추가실험을위해슬라이스된뇌를히스토본드슬라이드글라스에고정했습니다.그후, 뇌절편을BCFO 나노입자용액(100 μg ml-1) 및교류자기장(13.6mT 및1kHz)에서6시간동안.BCFO 나노입자는자기장을적용하는동안전체뇌조각에균일하게분포되었습니다.그런다음ThS 용액[인산염완충식염수(PBS) 완충액중1mM]을뇌절편에적용하여Aβ 플라크를1시간동안염색하고새로운PBS 완충액으로3회세척했습니다(28).ThS로염색된뇌절편의형광이미지는디지털카메라(DS-Ri2, Nikon, Japan)가장착된형광현미경(Eclipse 80i, Nikon, Japan)으로수집되었습니다.NIS-Elements 소프트웨어(Nikon, Japan)를통해여러개의작은크기스냅샷을자동으로재조립하여전체뇌조각의대형형광이미지를수집했습니다.형광이미지는이전연구(28).Aβ 플라크의밀도는일원ANOVA를사용한통계분석으로제시되었습니다.면역조직화학분석은PBS 완충액에1:100으로희석한후1시간염색동안AD 마우스모델의생체외뇌조직에Alexa Fluor 488 항-Aβ 1-42 항체를채택하여수행했습니다.Nissl 염색은에탄올용액으로탈수공정후15분동안DI 물에0.1% 크레실바이올렛용액을사용하여입증되었습니다.







첨부파일
비밀번호 수정 및 삭제하려면 비밀번호를 입력하세요.
관리자게시 게시안함 스팸신고 스팸해제 목록 삭제 수정 답변
댓글 수정

비밀번호 :

수정 취소

/ byte

비밀번호 : 확인 취소