고셔병(GD)의 병태생리를 연구하고 치료 전략을 개발하기 위해서는 신뢰할 수 있는 시험관 모델이 필수적입니다. GD의 특징인 특정 리소좀 효소의 결핍으로 인한 지질의 병리학적 축적은 GD 환자에서 유래한 인간 섬유아세포(HF)와 GD 마우스 모델 4L/PS-NA의 마우스 배아 섬유아세포(MEF)에서 평가할 수 있습니다.
이러한 시험관 내 모델은 초기 단계 스크리닝, 화합물 프로파일링 및 기계론적 연구에 적합합니다. 리드 최적화 및 전임상 검증을 지원하기 위해 시험관 내 인사이트를 해당 생체 내 4L/PS-NA 마우스 모델로 전송하여 바이오마커 수준, 조직 병리, 조직 지질 축적과 같은 확립된 판독값을 통해 치료 효과를 평가할 수 있습니다.
모든 인간 및 마우스 섬유아세포주의 글루코세레브로시다아제(GCase) 활성은 건강한 인간 섬유아세포에 비해 현저히 감소합니다(그림 1A). GD 관련 기질 수준은 GD 환자에서 유래한 1형 인간 섬유아세포에서 가장 높지만(그림 1B-D), 콘두리톨 β 에폭사이드(CBE)로 처리한 건강한 인간 섬유아세포와 4L/PS-NA 마우스의 MEF에서도 선택된 기질의 수준이 크게 증가합니다(그림 1B-D).
그림 1. 다양한 GD 환자 유래 섬유아세포, CBE로 처리한 건강한 대조군 세포, 4L/PS-NA 마우스의 마우스 배아 섬유아세포(MEF)에서 GCase 활성이 현저히 감소하고 기질 축적이 증가했습니다. A: 4-MUG 기반 활성 분석법으로 평가한 건강한 대조군 인간 섬유아세포(HF) ± CBE, GD 환자 유래 섬유아세포 및 4L/PS-NA MEF에서의 GCase 활성. B-D: 위에서 설명한 세포주의 세포 펠릿에서 HPLC-MS/MS로 평가한 GD 관련 기질 수준. GD 유형 I 세포에서 축적된 기질의 최고 수준. 데이터는 상대 형광 단위(RFU; A) 또는 µg 단백질당 지질 pg으로 표시됩니다. 평균 + SEM(그룹당 n=6 복제본). 일원 분산 분석에 이은 본페로니 사후 검정: *p<0.05; **p<0.01, ***p<0.001.
라이소좀을 시각화하기 위해 인간 및 마우스 섬유아세포주를 LysoTracker™로 염색한 결과, 건강한 인간 섬유아세포에 비해 GD 환자에서 추출한 1형 인간 섬유아세포(그림 2B, E)와 4L/PS-NA 마우스의 MEF(그림 2D, E)에서 훨씬 더 강한 염색이 나타났습니다.
그림 2. 다양한 GD 환자, 4L/PS-NA MEF 및 건강한 대조군 세포의 섬유아세포주에서 각 신호의 평가뿐만 아니라 LysoTracker™를 사용한 리소좀 염색의 대표 이미지입니다. A-D : 건강한 대조군과 비교하여 GD 및 MEF-4L/PS-NA 세포주에서 확대되고 강렬하게 염색된 리소좀. GD 유형 1 세포에서 가장 강렬한 염색(B, 눈금 막대 400 µM). E: 데이터는 LysoTracker™ 이미지의 건강한 대조군으로 정규화된 통합 강도 개체 평균/위상 영역 합류로 표시됩니다. 평균 + SEM(그룹당 n=6개 복제). 일원 분산 분석에 이은 Bonferroni 사후 검정 ***p<0.001.
이러한 결과는 섬유아세포 기반 모델의 유용성을 뒷받침하는 동시에 시험관 모델의 번역 가능성을 강조하고 고셔병 병리 생리학에 대한 포괄적인 이해를 위해 생체 내 모델로 개선할 수 있는 가능성을 강조합니다.
4L/PS-NA 마우스의 섬유아세포 외에도 GBA D409V와 같은 다양한 GBA 돌연변이가 있는 고셔병 마우스 모델 또는 니만-픽병이나 폼페병과 같은 기타 리소좀 저장 질환의 MEF도 사용할 수 있습니다.
따라서 고셔병 환자에서 유래한 인간 섬유아세포와 4L/PS-NA 마우스의 MEF는 시험관 내 고셔병 연구에 유용한 모델이며 시험관 연구에서 생체 내 연구로 원활하게 전환할 수 있습니다.
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