실험적 자가면역성 뇌척수염 및 축삭 손상
이 자료는 다발성 경화증(MS)의 EAE 모델에서 조직 마커와 혈장 및 뇌척수액의 신경필라멘트 경쇄(NfL; NF-L) 수준을 포함하여, 축삭 손상 및 축삭 퇴화를 측정하는 데 사용할 수 있는 방법을 설명합니다.
EAE MS 모델이란 무엇인가요?
실험적 자가면역뇌척수염(EAE)은 다발성 경화증(MS)의 가장 널리 사용되는 동물 모델입니다. EAE는 말초 염증 및 신경염, 탈수초화, 축삭 손상을 포함하여 인간 MS의 여러 주요 측면을 재현합니다. 아래 인포그래픽은 마우스와 랫트 모델에서 EAE의 몇 가지 주요 특징을 강조합니다.
EAE 모델은 자가면역 매개 질환, 탈수초화 및 재수초화, 염증 및 신경퇴행(축삭 손상 포함), 운동 장애, 그리고 재발 완화 및/또는 진행성 질환 경과를 포함하여 다발성 경화증(MS)의 주요 측면을 모델링합니다.
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EAE는 보조제에 포함된 미엘린 단백질 또는 펩타이드(예: MBP, MOG, PLP)를 이용한 능동 면역 또는 활성화된 미엘린 표적 CD4+ T 세포의 수동 전달을 통해 생쥐 또는 랫트에서 유도될 수 있습니다. EAE의 주요 증상은 척수에서 발생하며, T 림프구와 단핵구의 침윤을 특징으로 하며, 국소화된 염증과 탈수초성 병변의 발생으로 이어집니다.
EAE는 설치류 모델의 번역 가능성을 효과적으로 보여줍니다. 현재 시장에 나와 있는 여러 가지 MS 약물이 이 모델을 사용하여 처음 테스트되었기 때문입니다. 예를 들어, 글라티라머 아세테이트(GA; 코팍손) 와 VLA-4 인테그린에 대한 단일클론 항체인 나탈리주맙(타이사브리), 그리고 스핑고신-1-포스페이트(S1P) 수용체 조절제인 핑골리모드(FTY-720, 길레냐)가 EAE 모델에서 평가되었습니다.
EAE 모델의 조직 단면에서 축삭 손상은 일반적으로 어떻게 측정됩니까?
척수손상 마우스와 랫드의 척수 조직 섹션에서 축삭 퇴행과 손상을 측정할 수 있습니다. 밝은 필드 면역 조직 화학 염색 또는 다중 면역 형광 염색 의 정량적 이미지 분석을 수행함으로써, 척수(예: 경추, 흉추, 요추 )의 여러 수준에서 관심 영역(예: 회백질, 백질)의 정량적 데이터를 얻을 수 있습니다. 축삭의 완전성/손상에 대한 일반적인 IHC/IF 표지에는 인산화 및 비인산화 신경필라멘트와 아밀로이드 전구체 단백질(APP)이 포함됩니다. EAE 모델에서 이러한 표지 사용의 몇 가지 예가 아래에 나와 있습니다.
EAE 설치류 모델의 조직 단면에서 축삭 손상을 측정하는 과정의 개요.
아하로니와 동료 연구원들은 MOG35-55 EAE 마우스의 척수 조직을 염색하여 신경원 단백질 중 경질, 중질, 중증 단백질을 확인했습니다. 그들은 탈수초화 부위에서 광범위한 축삭 변형과 손실이 뚜렷하게 나타난다는 사실을 발견했습니다. 이 마우스에게 글라티라머 아세테이트를 투여하자, 축삭 손상/손실과 탈수초화가 감소했습니다. Budde 등은 비인산화 신경필라멘트에 대한 SMI-32 염색의 정량적 분석을 축삭 손상의 지표로 사용했습니다. 그들은 EAE 마우스의 척수에서 생체 내 확산 텐서 영상(DTI) MRI로 측정한 축방향 확산성과의 연관성을 발견했습니다.
Herrero-Herranz와 동료 연구자들은 급성 축삭 손상의 표지자로 설명되어 온 APP의 면역 반응성을 MOG-EAE 마우스에서 조사했습니다. 그들은 질병의 초기 단계에서 많은 축삭이 APP 양성 반응을 보였지만, 이후의 질병 단계에서는 현저하게 감소한다는 것을 발견했습니다. 이 연구에서 연구자들은 또한 척수 조직 섹션을 SMI-31로 인산화된 신경필라멘트를 염색하고, SMI-32로 비인산화된 신경필라멘트를 염색했습니다. MOG-EAE의 초기 단계에서 SMI-32 양성 축삭이 증가하는 반면, 병변에서 SMI-31 양성 축삭의 비율은 감소했습니다. 질병 진행의 후기 단계에서, SMI-31 양성 축삭이 소수인 SMI-32 양성 축삭의 큰 증가가 관찰되었으며, 이는 MOG-EAE의 진행 과정에서 인산화된 신경필라멘트의 상대적 양이 감소하는 반면, 인산화되지 않은 신경필라멘트가 증가함을 나타냅니다.
혈액과 뇌척수액의 신경원섬유소(NfL; NF-L) 수치를 사용하여 EAE에서 축삭 손상을 평가할 수 있습니까?
여러 그룹이 EAE에서 액소날 손상의 유체 바이오마커로서 혈장 및 CSF 신경필라멘트 경쇄(NfL) 수치를 사용하는 방법을 시연했습니다. NfL의 생물학적 유체 농도 측정은 EAE 마우스에서 매력적인데, 이는 MS 임상 시험을 포함한 인간 MS 연구에서 유망한 것으로 나타났기 때문에 잠재적인 번역 바이오마커로 사용될 수 있기 때문입니다.
Biospective에서는 치료 효과 연구의 일환으로 MOG35-55 EAE 마우스의 혈장과 뇌척수액에서 NfL 수치를 정기적으로 측정합니다. 아래 그림에서 볼 수 있듯이, NfL은 질병의 최고점(EAE 임상 점수로 측정)을 기준으로 상당히 상승합니다.
질병 진행 과정에서MOG35-55 EAE 마우스 의 혈장과 뇌척수액에서 매우 높은 수준의 NfL(평균 및 표준 편차)이 발견되었습니다.
Kieseier 등은 2년 동안 진행된 25건의 독립적인 마우스 EAE 연구에 대한 메타 분석을 수행했습니다. 완전한 Freund's 보조제에서 쥐 MOG28-152를 통해 유도된 EAE를 가진 C57BL/6J 마우스에서, 그들은 질병 유도 후 혈장 및 CSF NfL 수치가 유의하게 증가한다는 것을 보여주었습니다. 이 수치는 질병 유발 후 1개월까지 높게 유지되었고, 2개월이 지나면 약 10배 감소하는 것으로 나타났습니다. 또한, 혈장 NfL과 뇌척수액 NfL 수치, 그리고 혈장 또는 뇌척수액 NfL 수치와 EAE 임상 점수 사이의 상관관계가 매우 유의미하다는 사실도 밝혀졌습니다.
Aharoni 등은 MOG 유발 EAE 마우스 모델에서 신경 퇴행성 변화와 이러한 증상에 대한 글라티라머 아세테이트(GA) [코팍손] 치료의 효과를 조사했습니다. 이 모델에서 신경원 섬유의 축삭 손상이 조기에 시작된다는 사실이 밝혀졌습니다. 이는 질병 기간에 따른 신경원 섬유의 경쇄가 혈액으로 누출되는 현상을 자세히 분석한 결과와 면역조직화학(IHC) 분석 결과로 밝혀졌습니다.
브럼머와 동료 연구자들은 MOG-EAE 마우스의 혈액으로 NfL이 방출되는 시공간적 패턴이 미세아교세포와 침윤성 대식세포와 같은 중추신경계 골수성 세포(CMC)에 의해 주도될 수 있으며, 정상적인 백질(NAWM)에서 백질 병변(WML)으로 질병 단계에 따라 구심성 방식으로 진행될 수 있음을 발견했습니다. 그들은 또한 혈청 신경필라멘트 경쇄(sNfL) 수치가 각각의 해부학적 병변 위치와 관련이 있다는 것을 입증했는데, 이는 다발성 경화증 환자의 sNfL 수치에 대한 높은 개인 간 차이를 병태생리학적으로 설명할 수 있는 근거가 될 수 있습니다.
Norgren 등은 재조합 MOG1-125를 사용하여 어두운색의 Agouti 쥐에게 EAE를 유도했고, 대조군과 병에 걸린 쥐의 CSF NfL 수치에 매우 유의미한 통계적 차이를 발견했습니다. 마찬가지로, Zuo와 동료 연구자들은 SJL/J 마우스에서 젊은 Th17 세포의 전이적 전이에 의해 유발된 수동적 EAE가 젊은 마우스와 노년 마우스에서 질병이 최고조에 달했을 때 혈청 NfL 수치의 증가와 관련된 지속성 임상 표현형을 생성한다는 사실을 발견했습니다. 또한, 급성기 이후의 질병 단계에서, 나이 든 생쥐의 NfL 수치는 성별이 일치하는 젊은 생쥐의 수치를 웃돌았고, 혈청 NfL 수치는 EAE 점수로 측정된 질병의 심각성과 양의 상관관계가 있었습니다.
Zahoor 등은 사이토카인(IL6, IL17, IL12p70, IL10, TNFα)을 포함한 혈액 기반 분석물의 프로파일을 조사했습니다 그리고 Simoa 분석을 사용하여 질병 경과의 여러 단계(급성, 만성, 진행성) 동안 재발-완화(RR) 마우스 모델(PLP139-151 펩티드로 유도된 SJL 마우스)과 만성(MOG35-55로 유도된 B6 마우스)의 혈장에서 신경 마커(NfL과 GFAP)를 측정했습니다. 혈장 NfL(및 GFAP)은 RR SJL 모델과 만성 B6 마우스 EAE 모델 모두에서 발병 후 최대치, 만성, 진행 단계에서 상당한 증가를 보였습니다.
저희 팀은 EAE 모델에 대한 질문에 기꺼이 답변해 드리고, 치료 효능 연구에 사용하는 모델에 대한 구체적인 정보를 제공해 드릴 것입니다.
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