De impact van lysosomaal Fosfolipase D3 op de regulatie en werking van geactiveerde respons microglia

De hoge regiospecialisatie en complexiteit van de hersenen biedt microglia een veelvoud aan signalen, die elk leiden tot een andere activatietoestand en bijbehorende microgliale functies. Eén van deze activeringstoestanden omvat het geactiveerde respons microglia (ARM) fenotype dat wordt verkregen wanneer microglia amyloïde plaques in de hersenen van Alzheimer patiënten omringen. Het fenotype wordt gekenmerkt door een verhoogd lipidenmetabolisme, fagocytosesnelheid, lysosomaal proteasegehalte en de secretie van neuroprotectieve componenten. Het voorgaande insinueert dat microglia een ARM-fenotype aannemen in een poging de homeostase in Alzheimer aangetaste hersenen te herstellen. Eén van de eiwitten die systematisch wordt opgereguleerd tijdens ARM-polarisatie, is de Alzheimer-risicofactor: fosfolipase D3 (PLD3). PLD3 is een lysosomaal 5'-3'-exonuclease dat ontstekingsreacties reguleert door ssDNA af te breken; m.n. het substraat van toll-like receptor 9. Het Annaert lab ontdekte recent alvast grote defecten in het neuronale autofagisch-lysosomale systeem veroorzaakt door PLD3-dysfuncties. Hieruit volgt dat PLD3 één van de endolysosomale systeemcomponenten zou kunnen zijn die de endolysosomen in microglia connecteert met zowel de microgliale capaciteit om gelijke tred te houden met cellulaire degradatie als met inflammatie. Aangezien de humane microgliale populatie een heterogeniteit vertoont die bij andere soorten ontbreekt, heeft het laboratorium een reeks modellen ontwikkeld, waaronder iPSC van patiënten met een Alzheimer-gekoppelde V232M-PLD3-achtergrond, evenals knockouts en isogene controles. Ik zal ook gebruik maken van de humane microgliale kloon 3 (HMC3) microglia-cellijn waarin PLD3 geïnactiveerd werd en deze gebruiken als aanzet voor een CRISPR/Cas9-genoombewerking om isogene controles te genereren, evenals PLD3-mutante ‘rescue’ lijnen. Samen met primaire microglia van de PLD3KO en PLD3KOxAPPKI muizen, zullen deze microgliale PLD3-modellen worden gebruikt om te onderzoeken (i) hoe PLD3 betrokken is bij ARM-polarisatie van microglia, (ii) wat de impact is van PLD3 op microgliale, endo-lysosomale systeem-geassocieerde functies, en (iii) of PLD3 dysfunctie een impact heeft op de degradatie van amyloid in microglia. De kennis die ik zal verzamelen, zal een basis vormen voor het functioneel koppelen van een dysfunctioneel exonuclease/PLD3-activiteit aan de microgliale ARM-activatie en de impact hiervan op de ziekte van Alzheimer.