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Nouvelle méthode pour étudier les lysosomes dans les maladies

Des chercheurs ont développé une technique pour étudier les lysosomes et leur rôle dans différentes maladies.

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Les Lysosomes sont de petites structures en forme de bulle qu'on trouve à l'intérieur des cellules. Ils sont entourés d'une membrane et jouent un rôle crucial dans le nettoyage de la cellule en décomposant les déchets et en recyclant les nutriments. Quand les lysosomes ne fonctionnent pas correctement, ça peut entraîner divers problèmes de santé, y compris des maladies sérieuses qui touchent le cerveau et d'autres parties du corps.

Importance de la Fonction Lysosomale

Les lysosomes représentent une petite partie de chaque cellule, généralement seulement 1-3% de son volume. Cette petite taille rend leur étude difficile pour les scientifiques, surtout quand ils veulent voir comment leur contenu change dans les maladies. Les lysosomes dysfonctionnels sont liés à un groupe de troubles appelés maladies de stockage lysosomales (LSD), qui incluent diverses conditions affectant le fonctionnement du cerveau et du corps au fil du temps.

Nouvelles Techniques pour Étudier les Lysosomes

Récemment, des chercheurs ont développé une nouvelle méthode appelée "LysoTagIP," qui aide à isoler et étudier les lysosomes plus efficacement. Cette méthode permet aux scientifiques de sortir des lysosomes intacts des cellules, ce qui facilite l'analyse de leur contenu. Cependant, il n'est pas possible de marquer les lysosomes chez les patients, donc une nouvelle méthode sans marquage a été créée.

Cette nouvelle approche, appelée "tagless LysoIP," utilise des anticorps qui reconnaissent une protéine spécifique, TMEM192, présente dans les lysosomes. En utilisant cette méthode, les chercheurs peuvent enrichir les lysosomes de diverses cellules humaines et d'échantillons cliniques, y compris des cellules sanguines. Cette méthode montre des promesses pour étudier la fonction lysosomale dans les maladies et pourrait aider à identifier de nouveaux marqueurs pour différentes conditions.

Comment Fonctionne le Tagless LysoIP

TMEM192 est une protéine présente dans les lysosomes avec une structure spécifique. Les chercheurs ont identifié deux anticorps capables de trouver et d'isoler cette protéine avec succès. Ils ont attaché l'un de ces anticorps à des billes magnétiques et l'ont utilisé pour extraire les lysosomes des mélanges cellulaires sans les détruire. Ce processus a pris environ 10 minutes et a impliqué des étapes soignées pour s'assurer que les lysosomes restent intacts.

Enrichissement des Lysosomes de Différents Types Cellulaires

Avec le tagless LysoIP, les chercheurs ont testé diverses cellules humaines, y compris celles dérivées du sang et des neurones. Ils ont réussi à rassembler efficacement des lysosomes de ces cellules pour une étude plus poussée. Cela permet aux scientifiques d'examiner de plus près le rôle des lysosomes dans différentes maladies et conditions.

Application chez des Patients Atteints de la Maladie CLN3

Pour valider l’efficacité de cette méthode, les chercheurs ont appliqué le tagless LysoIP pour étudier des patients atteints de la maladie CLN3. Cette condition est un type de trouble neurodégénératif qui entraîne des problèmes avec le cerveau et les yeux. En examinant les lysosomes dans les cellules sanguines de ces patients, les chercheurs ont trouvé que les niveaux de certaines substances appelées glycérophosphodiesters (GPDs) étaient significativement plus élevés par rapport aux individus en bonne santé. Ces résultats suggèrent que le tagless LysoIP peut être un outil utile pour comprendre les maladies liées à la dysfonction lysosomale.

Résultats Clés de l'Étude

En résumé, l'étude montre comment la méthode tagless LysoIP peut isoler avec succès des lysosomes de différentes cellules humaines, y compris celles des patients. Les chercheurs ont démontré que cette méthode pouvait révéler d'importantes différences dans le contenu des lysosomes des individus atteints de maladies spécifiques, fournissant des informations sur la façon dont la dysfonction lysosomale contribue à la maladie.

Tests dans les Cellules Sanguines

Les chercheurs se sont concentrés sur les cellules sanguines, connues sous le nom de PBMCs, qui sont un mélange de différentes cellules immunitaires. Ils ont réalisé des expériences pour voir à quel point la méthode tagless LysoIP était efficace pour enrichir les lysosomes de ces cellules. En optimisant le processus de préparation des échantillons, ils ont pu améliorer la détection de marqueurs protéiques importants dans les lysosomes.

Importance de la Surveillance des Échantillons Cliniques

Cette recherche est significative car elle ouvre la voie à de meilleures études de la fonction lysosomale dans les maladies humaines. En pouvant analyser les lysosomes à partir d'échantillons de patients, les scientifiques peuvent chercher des biomarqueurs-des substances qui peuvent indiquer la présence ou la progression d'une maladie.

Applications Futures

Les applications potentielles du tagless LysoIP vont au-delà de la maladie CLN3. La méthode pourrait être précieuse pour comprendre une large gamme de conditions, y compris des maladies neurodégénératives comme la maladie de Parkinson. En découvrant davantage sur le rôle des lysosomes dans ces conditions, les chercheurs pourraient trouver de nouvelles façons d'évaluer la progression des maladies et les réponses au traitement.

Conclusion

En conclusion, la méthode tagless LysoIP représente un avancement important dans l'étude des lysosomes et de leur rôle dans la maladie. Cette nouvelle approche permet aux chercheurs de rassembler et d'analyser des lysosomes à partir d'échantillons cliniques, fournissant des aperçus sur diverses conditions de santé. Avec des études supplémentaires et des tailles d'échantillons plus grandes, cette méthode pourrait ouvrir la voie à de nouvelles découvertes pour diagnostiquer et traiter des maladies liées à la dysfonction lysosomale.

En comprenant comment fonctionnent les lysosomes et ce qui se passe quand ils échouent, les scientifiques peuvent mieux s'attaquer aux problèmes liés à des maladies qui affectent de nombreuses personnes à travers le monde.

Source originale

Titre: Tagless LysoIP method for molecular profiling of lysosomal content in clinical samples

Résumé: Lysosomes are implicated in a wide spectrum of human diseases including monogenic lysosomal storage disorders (LSDs), age-associated neurodegeneration and cancer. Profiling lysosomal content using tag-based lysosomal immunoprecipitation (LysoTagIP) in cell and animal models allowed major discoveries in the field, however studying lysosomal dysfunction in human patients remains challenging. Here, we report the development of the "tagless LysoIP method" to enable rapid enrichment of lysosomes, via immunoprecipitation, using the endogenous integral lysosomal membrane protein TMEM192, directly from clinical samples and human cell lines (e.g. induced Pluripotent Stem Cell (iPSCs) derived neurons). Isolated lysosomes are intact and suitable for subsequent multimodal omics analyses. To validate our approach, we employed the tagless LysoIP to enrich lysosomes from peripheral blood mononuclear cells (PBMCs) derived from fresh blood from patients with CLN3 disease, a neurodegenerative LSD. Metabolic profiling of isolated lysosomes showed massive accumulation of glycerophosphodiesters (GPDs) in patients lysosomes. Interestingly, a patient with a milder phenotype and genotype displayed lower accumulation of lysosomal GPDs, consistent with their potential role as disease biomarkers. Altogether, the tagless LysoIP provides a framework to study native lysosomes from patient samples, identify novel biomarkers and discover human-relevant disease mechanisms.

Auteurs: Esther Sammler, D. Saarela, P. Lis, S. Gomes, R. S. Nirujogi, W. Dong, E. Rawat, S. Glendinning, K. Zeneviciute, E. Bagnoli, R. Fasimoye, C. Lin, K. Nyame, F. A. Boros, F. Zunke, F. Lamoliatte, S. Elshani, M. Jaconnelli, J. J. M. Jans, M. A. Huisman, C. Posern, L. M. Westermann, A. Schulz, P. M. van Hasselt, D. R. Alessi, M. Abu-Remaileh

Dernière mise à jour: 2024-05-27 00:00:00

Langue: English

Source URL: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.17.594681

Source PDF: https://www.biorxiv.org/content/10.1101/2024.05.17.594681.full.pdf

Licence: https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/

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