Mecanismul patogen al sinucleinei într-un model HiPSC al bolii Parkinson

Abstract

-sinucleina este un jucător din ce în ce mai proeminent în patologia unei varietăți de afecțiuni neurodegenerative. Boala Parkinson (PD) este o afecțiune neurodegenerativă care afectează în principal neuronii dopaminergici (DA) din substanța neagră a creierului. Tipic patologiei PD este găsirea agregărilor de proteine ​​denumite „corpi Lewy” în regiunile cerebrale afectate. -sinucleina este implicată în multe stări de boală, inclusiv demența cu corpi Lewy (DLB) și boala Alzheimer. Cu toate acestea, PD este cea mai frecventă sinucleinopatie și continuă să fie un punct important al cercetării PD în ceea ce privește patologia corpului Lewy-sinucleină. Mutațiile mai multor gene sunt asociate cu dezvoltarea PD, inclusiv SNCA, care codifică -sinucleina. O varietate de sisteme model au fost folosite pentru a studia fiziologia și patofiziologia sinucleinei în încercarea de a se raporta mai strâns la patologia PD. Aceste modele includ sisteme celulare și animale care explorează tehnologiile transgenice, expresia vectorului viral, abordările de declanșare și modele pentru a studia potențialele efecte asemănătoare proteinei prionice ale -sinucleinei. Revizuirea actuală se concentrează pe modelele de celule stem pluripotente induse umane (iPSC), cu un accent specific pe mutațiile sau multiplicarea genei SNCA. iPSC-urile sunt o tehnologie în evoluție rapidă, cu o promisiune uriașă în studiul fiziologiei normale și a modelării bolii in vitro. Capacitatea de a menține fundalul genetic al pacientului și de a replica fenotipuri celulare similare fac din iPSCs un instrument puternic în studiul bolilor neurologice. Această revizuire se concentrează pe cunoștințele actuale despre funcția fiziologică a sinucleinei, precum și pe rolul acesteia în patogenia PD pe baza modelelor iPSC umane.

Cuvinte cheie

-patogeneza sinucleinei; modele hiPSC; Boala Parkinson; Boli neurodegenerative;Beneficii Cistanche.

Click aici pentru a cumparaSuplimente de Cistanche

Introducere

Bolile neurodegenerative sunt un grup de tulburări progresive caracterizate prin moartea celulelor neuronale, excluzând afecțiunile legate în principal de ischemie, infecție sau malignitate [1]. Afecțiunile neurodegenerative sunt cele mai frecvente tulburări legate de vârstă la oameni, devenind din ce în ce mai răspândite și afectând milioane de oameni din întreaga lume. În ciuda eforturilor semnificative de cercetare științifică și clinică, terapiile eficiente încă lipsesc. Astfel, este de o importanță vitală să reducem golurile în înțelegerea noastră a proceselor fiziologice și patologice care stau la baza neurodegenerării, pentru a facilita dezvoltarea unor strategii de tratament țintite și eficiente. În ultimii 25 de ani, au fost identificate multe mecanisme celulare și moleculare care sunt asociate cu degenerarea neuronală, cele mai proeminente dintre acestea sunt depunerea de agregate proteice [2], mutațiile ADN mitocondrial [3] și stresul oxidativ [4]. Formarea de agregate anormale de proteine ​​fiziologice a primit un mare interes și este identificată ca un semn distinctiv cheie pentru multe boli neurodegenerative, care sunt acum grupate în ceea ce se numește proteinopatii [5]. Proteinopatiile neurodegenerative reprezintă un grup de boli care sunt definite prin agregarea, depunerea și/sau acumularea necorespunzătoare a unei proteine ​​normale care are o funcție fiziologică normală semnificativă. Proteinopatiile sunt clasificate în funcție de proteina principală găsită în aceste depozite, astfel, tauopatiile conțin predominant proteina τ, iar proteinopatiile TDP-43 conțin TDP-43 [6]. -sinucleina este un membru cheie al acestui grup de proteine ​​implicate în bolile neurodegenerative.

-s-a demonstrat că sinucleina joacă un rol cheie în patologia unei varietăți de stări neurodegenerative, grupate ca sinucleinopatii. -sinucleina este codificată de gena SNCA care se găsește pe cromozomul 4 (4q21.3-22), iar mutațiile acestei gene arată un model autosomal dominant de moștenire. S-a demonstrat că mutațiile din această genă au ca rezultat acumularea și agregarea -sinucleinei care se prezintă în multe tipuri de stări neurodegenerative [7-9]. Boli binecunoscute, cum ar fi boala Parkinson (PD), demența cu corpi Lewy (DLB) și atrofia sistemelor multiple (MSA) sunt surprinse în acest grup, precum și patologii mai puțin frecvente, cum ar fi distrofiile neuroaxonale, insuficiența autonomă pură (PAF) sau tulburare de comportament în somn REM [10].

În prezent, există un spectru larg de sisteme model disponibile pentru a ajuta în studiul sinucleinopatiilor. Modelele animale oferă informații valoroase despre modificările comportamentale asociate cu modificările neuronale, dar diferențele dintre specii creează o barieră în calea obținerii de fenotipuri translatable specifice bolii umane. Modelele celulare au avantajul de a permite patologiei să se dezvolte rapid, sunt rentabile și pot fi mai ușor manipulate genetic, câștigând interes, în special în studiile moleculare și celulare. În ultimii 14 ani, apariția tehnologiei celulelor stem pluripotente induse (iPSC) a avansat foarte mult înțelegerea noastră a mecanismelor moleculare specifice pacientului, precum și dezvoltarea unor potențiale noi terapii și screening de medicamente. Această tehnologie se bazează pe capacitatea de a reprograma fibroblastele pacientului specifice bolii prin forțarea expresiei unor factori de transcripție specifici (cel mai frecvent, Oct4, Sox2, cMyc și Klf4), rezultând o stare pluripotentă. Ulterior, aceste celule pluripotente sunt apoi diferențiate în celule somatice mature specifice de interes [11]. Acest tip de abordare este cunoscut în mod obișnuit sub denumirea de modelare „boală într-un vas” [12] (Figura 1). Această metodologie are avantajul de a menține fondul genetic complet al pacientului și permite studierea impactului anumitor mutații cheie asupra fiziopatologiei, permițând caracterizarea fenotipurilor cheie bazate pe mutații celulare în boli complexe precum PD [13].

Neuronii dopaminergici (DA) sunt principalul tip de celule utilizate pentru a studia neurodegenerarea în PD folosind mai multe protocoale diferite. Cele mai multe protocoale implică expresia forțată a LMX1A, care codifică un factor de transcripție critic pentru identitatea mezencefală ventrală, luând o abordare de inhibare duală SMAD. Acest proces se bazează pe utilizarea compușilor Noggin și SB431542 care acționează ca inhibitori ai familiei de proteine ​​transductoare de semnal SMAD (un acronim de la fuziunea genelor Caenorhabditis elegans SMA și Drosophila MAD, Mothers against decapentaplegic), care sunt regulatori cheie ai creșterea celulelor [14–16]. Mai recent, diferențierea poate fi direcționată de supraexprimarea forțată a factorilor ASCL1, NURR1 și LMX1A [17]. Reprogramarea celulelor pacientului cu PD și diferențierea în neuroni DA au fost revizuite pe larg în altă parte [18,19].

Recunoscând informațiile valoroase pe care modelele iPSC le oferă și importanța -sinucleinei în neurodegenerare, această revizuire se va concentra pe cunoștințele dobândite din studierea mutațiilor SNCA în sistemele modelului iPSC, explorarea agregării și toxicității sinucleinei. În acest context, vor fi discutate câteva întrebări relevante: sunt mutațiile din gena SNCA singurul instigator al agregării -sinucleinei? Care este efectul patogen al mutațiilor SNCA distinct de agregarea -sinucleinei?

-sinucleina: structura si functia fiziologica normala

Pe baza literaturii existente, -sinucleina este o proteină 14-kDa, exprimată în mod omniprezent în terminalele presinaptice ale creierului, predominant în neuronii excitatori, raportată pentru prima dată în 1988 [20]. Structura nativă a proteinei -sinucleină este încă o sursă de dezbatere, dar este considerată o proteină desfășurată nativ în condiții fiziologice normale [21,22]. Astfel, structura sa poate varia în funcție de schimbările din mediul local [23], unde poate interacționa cu lipidele [24] sau metalele [25]. Modificările în structura -sinucleinei sunt considerate a fi legate de plierea greșită și agregarea patologică observată frecvent în sinucleinopatii [26]. De exemplu, s-a observat că formarea de oligomeri de sinucleină indusă de mutații precum E35K și E57K afectează permeabilitatea și integritatea membranei celulare, promovând moartea celulei [27]. În timp ce mulți factori pot contribui la producerea și agregarea aberantă a sinucleinei, unul dintre principalii contributori sunt mutațiile genei SNCA care codifică -sinucleina și această genă a fost prima mutație raportată în PD autosomal-dominantă [28] cu asocierea ulterioară cu DLB [28]. 8]. Funcția fiziologică precisă a -sinucleinei este încă necunoscută, dar au fost identificate diferite roluri asociate cu funcția sinaptică. Aceste funcții includ gruparea veziculelor, reciclarea și menținerea rezervei de vezicule sinaptice [29,30]. În plus, s-a demonstrat că -sinucleina promovează formarea complexului SNARE care îmbunătățește eliberarea neurotransmițătorilor [31]. În plus, este, de asemenea, implicat în reglarea traficului intracelular prin interacțiunea cu mai mulți membri ai familiei Rab GTPase [32], precum și cu nuclearea microtubulilor și viteza de creștere [33]. Alte studii bazate pe date din creierul PD arată că -sinucleina poate, de asemenea, regla nivelul de dopamină prin afectarea activității DAT [34]. Nivelurile crescute de dopamină pot duce la deteriorarea celulelor ca o consecință a stresului oxidativ [35]. Mai recent, s-a demonstrat că -sinucleina inhibă fosfolipaza D (PLD), care este responsabilă pentru conversia fosfatidilcolinei în acid fosfatidic, modulând procesele neuronale cum ar fi creșterea, diferențierea și eliberarea de neurotransmițători și neurodegenerarea DA [36,37]. S-a raportat, de asemenea, că sinucleina joacă un rol în neuroinflamație prin inițierea unui răspuns imun. Sinucleina extracelulară poate declanșa activarea și proliferarea celulelor imune, secreția de citokine și fagocitoza [38,39].

-fenotipul sinucleinei în modelele derivate din iPSC cu mutații SNCA

iPSC-urile oferă mai multe avantaje față de alte sisteme model, cu o aprovizionare nelimitată de celule fenotipice relevante clinic de origine umană, menținând în același timp caracteristicile genomice originale ale pacientului, inclusiv mutații genetice sau anomalii cromozomiale. Principalele variante SNCA asociate cu PD genetică, inclusiv triplicațiile/duplicările [40] și mutațiile punctuale missense precum A53T [41], A30T [42] sau E46K [9] au fost modelate în iPSC. Datorită prevalenței ridicate a triplicațiilor sau a mutației A53T SNCA la pacienții cu PD, marea majoritate a modelelor iPSC până în prezent sunt concentrate pe aceste două tipuri de mutații, iar fenotipurile lor caracteristice sunt rezumate în Figura 2.

Modele iPSC de triplicare SNCA

Multiplicarea genei SNCA este asociată cu o vârstă mai fragedă a debutului PD și cu o severitate crescută a simptomelor. Triplicarea SNCA are ca rezultat generarea de copii suplimentare ale genei SNCA și supraexprimarea -sinucleinei de tip sălbatic conducând la formarea de agregate toxice și leziuni neuronale larg răspândite [43], sugerând un efect dependent de doză al -sinucleinei în cauzarea bolii. Purtătorii de triplicare SNCA prezintă un fenotip mai sever și prezintă o progresie a bolii mai rapidă decât purtătorii de duplicare și, în multe cazuri, prezintă caracteristici motorii suplimentare [44]. Examinarea neuropatologică a creierului pacienților cu PD cu triplicare SNCA arată degenerarea severă a substanței negre, pierderea neuronală remarcabilă și vacuolarea în cortexul temporal, precum și acumularea pe scară largă a corpului Lewy [45]. Această patologie este oglindită în neuronii DA derivați de iPSC cu triplicare SNCA, care prezintă niveluri crescute de ARNm de sinucleină, rezultând niveluri anormale și crescute de exprimare a proteinei [46]. În plus, neuronii derivați de iPSC care găzduiesc această mutație arată niveluri mai ridicate de fosforilare a -sinucleinei, ceva ce se găsește în mod obișnuit în creierul PD [47], precum și creșteri anormale ale agregatelor -sinucleinei și corpii Lewy [9,48].

Modelele iPSC încep acum să ofere informații suplimentare despre căile moleculare subiacente cu triplicarea SNCA. Stresul reticulului endoplasmatic (ER) și activarea răspunsului proteic desfășurat (UPR) sunt activate în neuronii derivați de iPSC care adăpostesc triplicarea SNCA [49]. Acest lucru demonstrează rolul crucial pe care îl joacă ER în eliminarea agregatelor proteice aberante din celulă, ceea ce duce la stres ER și la o UPR asociată atunci când capacitatea ER este depășită.

Procesele neuronale normale sunt afectate de triplicarea SNCA, iar modelele iPSC au demonstrat că diferențierea și maturarea neuronelor sunt modificate de triplicarea SNCA. Neuronii derivați din iPSC cu triplicare SNCA nu sunt capabili să genereze o rețea neuronală complexă tipică, menținându-și capacitatea de proliferare și afișând modificări subtile în capacitatea de diferențiere. Aceste modificări sunt susținute în continuare de reducerile semnificative observate în genele legate de diferențiere, cum ar fi DLK, GABABR2 și NURR1, și o scădere a lungimii creșterii neuritelor [46,47]. Aceste date indică o pierdere a capacității de regenerare care poate agrava și mai mult pierderea neuronală la pacienții cu PD.

Deși -sinucleina este localizată predominant în terminalele nervoase presinaptice, o mică fracțiune se găsește și în nucleii celulari. Neuronii iPSC cu triplicare SNCA prezintă modificări ale structurii genomului, ducând la deteriorarea ADN-ului [50]. Acești neuroni derivați din iPSC exprimă fenotipuri aberante de îmbătrânire, așa cum este evidențiat în continuare prin scăderea exprimării markerilor heterocromatinei și care prezintă o anvelopă nucleară anormală [48], precum și afectând integritatea genomului inducând ruperea catenei de ADN și moartea celulară [50].

Disfuncția mitocondrială este o caracteristică comună a pierderii neuronale și este principalul organel afectat de patologia -sinucleinei. În conformitate cu aceasta, este obișnuit să se găsească afectarea mitocondrială în neuronii de triplicare SNCA derivați de iPSC [51]. Insuficiența mitocondrială se manifestă ca modificări ale metabolismului energetic ca urmare a perturbării proceselor esențiale, cum ar fi capacitatea respiratorie și producția de ATP [52]. Când neuronii derivați din iPSC cu triplicare SNCA sunt expuși la concentrații scăzute de feritină ionofor de calciu sau ROS indus de laser, ei au o susceptibilitate mai mare la formarea porilor de tranziție a permeabilității (PTP) în comparație cu neuronii de control [53]. Mai multe studii demonstrează, de asemenea, că mutațiile SNCA au crescut sensibilitatea bazală la stresul oxidativ indus de toxine, care poate fi agravat de interacțiunile ionilor metalici [54]. Expunerea neuronilor derivați din iPSC cu triplicare SNCA la toxine precum 6OHDA are ca rezultat creșterea morții celulare și activarea caspazei-3 [47], precum și o creștere a autofagozomilor [46]. Aceste rezultate sunt susținute în continuare de niveluri ridicate de markeri de stres oxidativ, cum ar fi DNAJA1, HMOX2, UCHL1 și HSPB1, implicați în protecția celulei împotriva daunelor oxidative și MAOA, care este o sursă de stres oxidativ atunci când este supraexprimat în acești neuroni. 55].

Pastile de Cistanche

Modele iPSC ale mutației SNCA-A53T

Neuronii derivați de iPSC cu mutația A53T prezintă o tendință mai mare de a produce oligomeri și agregate de sinucleină în comparație cu neuronii de control. Acest lucru se potrivește bine cu ceea ce se observă în creierul uman la pacienții care poartă aceeași mutație [41,56]. Mutația missense SNCA-A53T a fost prima identificată și este cea mai frecventă mutație prezentă la pacienții cu PD [28]. Mutația A53T este asociată cu o vârstă de debut cu aproximativ 10-an mai devreme în comparație cu alte mutații punctuale missense [44]. Mutația A53T stabilizează proteina -sinucleină în foile -, ceea ce duce la o rată mai rapidă de formare a fibrilei ca un câștig toxic al funcției, contribuind la debutul precoce al PD familială [26,57]. Neuronii derivați din iPSC prezintă, de asemenea, dereglare în producția de proteine ​​și ARNm legate de transcripție datorită interacțiunii sinucleinei cu mutații A53T cu factorii de transcripție esențiali, ribonucleoproteinele și proteinele ribozomale, pe baza rapoartelor de analiză la nivelul genomului [58]. Cu toate acestea, un alt studiu a arătat o scădere a raportului tetrameri/monomeri în neuronii derivați din SNCA-A53T iPSC în comparație cu controlul sugerând că anumite conformații, cum ar fi tetramerii, pot stabiliza proteina și pot preveni efectele toxice observate cu unii oligomeri [59].

După cum sa raportat pentru triplicarea SNCA în neuronii derivați din iPSC, sistemul UPR este, de asemenea, perturbat în neuronii derivați din iPSC SNCA-A53T. Acest lucru este asociat cu o reducere a expresiei factorului IRE, care este o componentă esențială în acest proces [60]. Calea strâns legată de stres lizozomal este, de asemenea, perturbată în neuronii derivați din iPSC cu mutații A53T, unde -sinucleina se leagă și dezactivează ykt6, rezultând o agregare a proteinelor care poate fi toxică pentru neuroni [61].

Similar cu modelele de neurite distrofice observate în neuronii de triplicare SNCA, acesta este și cazul neuronilor derivați din iPSC SNCA-A53T [56]. Varicozitățile umflate și incluziunile sferoide mari, care sunt legate de degenerarea precoce a nevritelor, sunt prezente în neuronii derivați din iPSC SNCA-A53T. Aceste modificări duc la întreruperea formării rețelelor neuronale cu o reducere semnificativă a contactelor sinaptice [62]. Activitatea sinaptică în neuronii derivați din SNCA-A53T iPSC este compromisă cu reglarea în jos a proteinelor importante de adeziune celulară pre și postsinaptică observată [62]. Mai mult, afectarea acestor procese duce la alterarea activității sinaptice cu o amplitudine medie mai mare pe un număr mai mare de Ca2 spontan plus tranzitori [56].

În neuronii SNCA-A53T, procesul de transport mitocondrial anterograd este perturbat, ceea ce pare a fi legat de nitrarea microtubulilor și incapacitatea de a interacționa cu complexele de transport mitocondrial [63]. În mod similar, neuronii derivați din iPSC SNCA-A53T prezintă întârziere mitofagiei legată de reglarea în sus a Miro1, o proteină cheie implicată în transportul mitocondrial [64]. Morfologia mitocondrială este, de asemenea, modificată la o formă mai circulară și neramificată, cu o reducere semnificativă a potențialului său de membrană în neuronii mutați [60]. În plus, căile antioxidante sunt crescute, probabil ca mecanism compensator ca răspuns la creșterea stresului mitocondrial. S-a speculat că acest lucru se datorează nivelurilor crescute de catalază sau coactivatorul receptorului activat de proliferator de peroxizomi 1- (PGC{1- ) [60]. Toți acești factori contribuie la un fenotip pro-apoptotic care este prezent cu mutația SNCA-A53T. Există o creștere a expresiei proteinelor legate de autofagie, cum ar fi p62 sau markerul autofagozom LC3 [60]. Acest proces este agravat în special în neuronii derivați din SNCA-A53T iPSC după expunerea la substanțe agrochimice [41].

Factori suplimentari care influențează agregarea și patologia sinucleinei găsiți în modelele iPSC

Deși prezența mutațiilor în SNCA este un factor cheie care determină plierea proteinelor și agregarea în specii toxice, s-a dovedit, de asemenea, că alți factori și variabile joacă un rol în acest proces. Neuronii derivați de iPSC cu mutații în alte gene prezintă, de asemenea, agregarea -sinucleinei și prezintă efecte de toxicitate. Neuronii derivați de iPSC care poartă mutația LRRK2 G2019S prezintă niveluri crescute de -sinucleină și au agregări semnificative în comparație cu martorii [65]. În plus, acești neuroni sunt sensibili la degenerarea excesivă atunci când sunt expuși la fibrile de sinucleină preformate (PFF). Interesant, acest efect s-a dovedit a fi reversibil, atunci când mutația a fost corectată în controalele izogenice, formarea agregatului a fost atenuată [66]. În plus, a fost găsit un alt factor care influențează agregarea -sinucleinei datorită expresiei diferențiale a proteinei care interacționează cu tioredoxină (TXNIP) în culturile organoide ale neuronilor derivați de iPSC cu mutația LRRK2 G2019S. TXNIP a fost identificat anterior ca un factor de risc pentru PD, iar mutația și expresia diferențială a acestuia au ca rezultat acumularea accelerată de -sinucleină în neuronii LRRK2 G2019S [67]. Mutațiile TXNIP sunt, de asemenea, legate de deficite în mecanismele de autofagie, care contribuie la creșterea nivelului de acumulare de sinucleină în neuroni [68]. Toate aceste date sunt, de asemenea, în acord cu dovezile din probele de creier uman, care arată o patologie extinsă a -sinucleinei la pacienții cu PD cu mutație LRRK2 G2019S [69].

Gena parkin (PARK2) care codifică E3 ubiquitin ligaza este un alt factor important în studiile iPSC ale -sinucleinei. Studii recente arată o creștere semnificativă a nivelurilor de sinucleină și agregare în neuronii derivați de iPSC de la pacienții care prezintă mutații PARK2 în comparație cu liniile de control [70,71]. Cu toate acestea, absența corpilor Lewy în creierul pacienților cu PD cu mutații parkin face această conexiune detaliată neclară, sugerând că parkinul în sine ar putea interacționa și ubiquitina proteina care interacționează cu sinucleina, sinfilina-1 și să promoveze incluziunile corpilor Lewy [72] . Există, de asemenea, dovezi ale unor factori genetici rari de risc pentru PD, cum ar fi CHCHD2, care arată o creștere a acumulării insolubile de sinucleină în neuronii DA derivați de iPSC care poartă mutația CHCHD2 T61I [73].

Sistemele model iPSC au fost de neprețuit în demonstrarea acestor conexiuni și în evidențierea utilității și potențialul pe care tehnologia iPSC le poate aduce la cartografierea moleculară complexă a neurodegenerării -sinucleinei în PD.

Cistanche tubulosa

Limitările modelelor iPSC ale modelelor de boală

În ciuda numeroaselor avantaje pe care tehnologia iPSC le facilitează în modelarea bolii, există încă unele limitări și provocări de depășit. În primul rând, cea mai frecventă provocare este tumorigenitatea care poate fi indusă în timpul procesului de reprogramare folosind metode de reprogramare retrovirală și lentivirală. Efectele necunoscute sau nemăsurate ale procesului de reprogramare sunt un potențial factor de confuzie în evaluarea naturii cu adevărat reprezentative a iPSC-urilor ca modele specifice bolii. Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că protocoalele mai recente folosesc metode fără integrare, cum ar fi virusul Sendai sau vectorii ADN și merg într-un fel pentru a minimiza aceste probleme [74,75]. Un alt obstacol care este bine cunoscut în studiile cu celule stem este variabilitatea intrinsecă a iPSC-urilor generate de la diferiți donatori sau clonele de la același donator, această variabilitate este dificil de reconciliat în unele cazuri, deoarece poate fi un efect de pacient sau un efect de protocol. Reprogramarea este concepută pentru a reseta complet amprenta epigenetică a celulelor donatorului, ceea ce, de fapt, poate duce la un potențial de diferențiere părtinitor în anumite tipuri de celule [76], cu toate acestea, unele date par să arate că memoria epigenetică este diminuată în timp în cultură [77] . Una dintre principalele limitări ale iPSC-urilor în modelarea PD este generarea de neuroni DA cu un fenotip de îmbătrânire. Studiile au arătat că procesul de reprogramare resetează o celulă îmbătrânită la o stare mai tânără, fenotipurile având telomeri mai lungi, stres oxidativ redus și organizare mitocondrială competentă [78,79]. De obicei, toate celulele folosesc numeroase măsuri de control al calității pentru a proteja funcția fiziologică normală, astfel că este posibil ca defectele fenotipice să se manifeste numai atunci când căile de protecție se defectează. Astfel, generarea unui fenotip îmbătrânit este o sarcină complexă, dar unele date recente sugerează posibilitatea de a induce un fenotip îmbătrânit prin adăugarea de progerină o formă trunchiată a laminei A care este asociată cu îmbătrânirea prematură [80] și inhibarea telomerazei [81]. Există unele probleme atunci când se utilizează neuroni derivați din iPSC pentru a modela boli și în special stări de boală legate de vârstă. În ciuda provocărilor și a potențialelor capcane, neuronii derivați de iPSC sunt o resursă valoroasă în modelarea patologiei sinucleinei.

Direcții viitoare cu modele iPSC ale patologiei -sinucleinei

Neuronii derivați de iPSC ne permit să creăm o „boală într-un vas”, dar facilitează și studiul detaliat al căilor fiziologice care stau la baza stărilor de boală in vitro. Speciile agregate de -sinucleină se găsesc în creierul majorității pacienților cu PD cerebrală, iar iPSC-urile sunt un instrument puternic pentru a studia relația dintre -sinucleină și neurodegenerare, explorând rolurile fiziologice și patofiziologice ale -sinucleinei. Datele din modelele neuronale derivate din iPSC ale mutațiilor genetice specifice asociate cu PD sunt în creștere și prezintă corelații puternice cu datele din probele de creier uman [9]. Mai exact, în cazul mutațiilor SNCA care sunt predominante în populația PD, este extrem de important ca iPSC-urile ca model să poată recapitula puternic starea bolii. Datele analizate aici sugerează că iPSC-urile sunt într-adevăr un model excelent pentru a studia fiziologia și patofiziologia mutațiilor SNCA.

De obicei, mutațiile SNCA au ca rezultat stabilizarea și agregarea sau fibrilația -sinucleinei în corpii Lewy împreună cu alte proteine. Odată ce aceste specii agregate sunt prezente în celulă, ele interacționează cu alte structuri celulare, cum ar fi microtubulii, afectând transportul mitocondrial axonal și conducând în cele din urmă la o degenerare a terminalelor sinaptice și la pierderea celulelor [9,26]. În plus, funcțiile mitocondriale importante sunt perturbate de interacțiunea oligomerilor -sinucleinei cu ATP sintaze, cum ar fi deschiderea PTP-urilor, afectarea respirației și inducerea peroxidării lipidelor [53]. Mai mult, -sinucleina agregează interacțiunea cu proteinele implicate în mitofagie și previne eliminarea adecvată a mitocondriilor defecte din interiorul celulei [64]. S-a sugerat, de asemenea, că interacțiunile oligomerilor -sinucleină cu ionii metalici induc formarea de radicali liberi în neuroni, ducând la perturbarea fiziologiei celulare normale, ducând la moartea celulei [54]. Cele mai multe dintre fenotipurile afișate de neuronii derivați din iPSC se găsesc și în creierul uman, evidențiind caracterul adecvat al modelării iPSC nu numai pentru a imita condițiile fiziologice și patologice ale celulei, ci și rolul lor potențial ca platformă pentru a dezvălui date noi care ar putea fi avut anterior. s-a bazat pe colectarea de biopsii cerebrale de la pacienții decedați.

Modelarea bolii cu iPSC-uri a furnizat dovezi importante care susțin că deteriorările altor mecanisme celulare pot induce în unele cazuri agregarea și acumularea -sinucleinei. Neuronii derivați din iPSC de la pacienții cu PD purtând mutații, în LRRK2 sau parkin evidențiază aceste interacțiuni. De exemplu, ubiquitinarea sinfilinei-1 în neuronii derivați din iPSC care poartă mutații parkine se sugerează că are un rol intermediar în inducerea formării corpului Lewy [72]. Mai mult, unul dintre mecanismele cheie care contribuie la acumularea -sinucleinei este autofagia defectuoasă și proteoliza lizozomală, care joacă un rol vital în eliminarea agregatelor defecte. Aceste procese se dovedesc a fi compromise în neuronii derivați din iPSC mutați LRRK2-[68,82]. În toate aceste studii, neuronii derivați din iPSC prezintă fenotipuri care sunt strâns aliniate cu cele raportate pentru mostrele de creier uman. Evaluarea cauzei agregatelor de sinucleină găsite în mod obișnuit în creierul PD este complexă și până în prezent s-a dovedit fără succes.

Herba Cistanche

În timp ce rolul definitiv al agregării -sinucleinei în patologia PD este încă neclar, literatura arată o interacțiune extrem de complexă între aceste specii agregate cu multe alte proteine ​​din interiorul celulei, creând o cascadă de afectare a căii celulare care favorizează agregarea defectuoasă a proteinelor, ducând în cele din urmă la degenerare. În acest peisaj molecular larg și complicat, modelele derivate din iPSC de la pacienții cu PD pot ajuta la identificarea efectului celor mai frecvente mutații în această patologie, fiind capabile să mimeze procesele celulare ale creierului PD cu mare precizie. Mai mult, acest sistem de modelare a „boală într-un vas” poate facilita atât descoperirea de droguri de mare capacitate, cât și cercetarea abordărilor de terapie celulară. Lucrările viitoare cu tehnologia CRISPR-Cas9 în combinație cu iPSC-uri pot revoluționa abordarea sinucleinopatiilor pentru a înlocui mutațiile dăunătoare sau pentru a șterge înmulțirile din genele cheie ale bolii [83] sau chiar modularea mecanismelor conexe, cum ar fi histonele implicate în modificări post-translaționale [83]. 84].

Lucrările extinse efectuate până în prezent în mai multe sisteme model sugerează cu tărie că prezența agregatelor, oligomerilor și fibrilelor de sinucleină au un rol central în neurodegenerarea DA legată de PD. Cu o bază de platformă relevantă pentru boli care se îmbunătățește folosind iPSC și creșterea rapidă a înțelegerii noastre a stării bolii, viitorul pare strălucitor pentru terapiile care pot viza sinucleinopatiile.

Referințe

1. Tsuiji, H. și Yamanaka, K. (2014) Modele animale pentru tulburări neurodegenerative. Biotehnologia animalelor, pp. 39–56, Elsevier,

2. Bourdenx, M., Koulakiotis, NS, Sanoudou, D., Bezard, E., Dehay, B. și Tsarbopoulos, A. (2017) Agregarea proteinelor și neurodegenerarea în bolile neurodegenerative prototipice: exemple de amiloidopatii, tauopatii și sinucleinopatii . Prog. Neurobiol. 155, 171–193,

3. Madabhushi, R., Pan, L. și Tsai, L.-H. (2014) Deteriorarea ADN-ului și legăturile sale cu neurodegenerarea. Neuron 83, 266–282,

4. Rekatsina, M., Paladini, A., Piroli, A., Zis, P., Pergolizzi, JV și Varrassi, G. (2020) Fiziopatologia și perspectivele terapeutice ale stresului oxidativ și bolilor neurodegenerative: o revizuire narativă. Adv. Acolo. 37, 113–139,

5. Kovacs, GG (2016) Clasificarea patologică moleculară a bolilor neurodegenerative: întoarcerea către medicina de precizie. Int. J. Mol. Sci. 17,

6. Kovacs, GG (2017) Concepte și clasificare a bolilor neurodegenerative. Handb. Clin. Neurol. 145, 301–307,

7. Kiely, AP, Asi, YT, Kara, E., Limousin, P., Ling, H., Lewis, P. și colab. (2013) -Sinucleinopatia asociată cu mutația G51D SNCA: o legătură între boala Parkinson și atrofia sistemului multiplu? Acta neuropathol. 125, 753–769,

8. Zarranz, JJ, Alegre, J., G´omez-Esteban, JC, Lezcano, E., Ros, R., Ampuero, I. et al. (2004) Noua mutație, E46K, a alfa-sinucleinei cauzează demența cu corp Parkinson și Lewy. Ann. Neurol. 55, 164–173,

9. Prots, I., Grosch, J., Brazdis, R.-M., Simmnacher, K., Veber, V., Havlicek, S. şi colab. (2018) -Oligomerii de sinucleină induc disfuncția axonală timpurie în modelele umane de sinucleinopatii bazate pe iPSC. Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 115, 7813–7818,

10. McCann, H., Stevens, CH, Cartwright, H. și Halliday, GM (2014) - Fenotipuri de sinucleinopatie. Parkinsonism Relat. dezordine. 20, S62–S67,

11. Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K. și colab. (2007) Inducerea celulelor stem pluripotente din fibroblaste umane adulte de către factori definiți. Celula 131, 861–872,

12. Vogel, G. (2010) Celulele stem. Bolile într-un vas decolează. Știința 330, 1172–1173,

13. Avazzadeh, S., Baena, JM, Keighron, C., Feller-Sanchez, Y. și Quinlan, LR (2021) Modelarea bolii Parkinson: iPSCs spre o mai bună înțelegere a patologiei umane. Brain Sci. 11,

14. S´anchez-Dan´es, A., Consiglio, A., Richaud, Y., Rodr´ıguez-Piz`a, I., Dehay, B., Edel, M., et al. (2012) Generarea eficientă a neuronilor dopaminergici ai creierului mediu A9 prin livrarea lentivirală a LMX1A în celule stem embrionare umane și celule stem pluripotente induse. Zumzet. Gene Ther. 23, 56–69,

15. Chambers, SM, Fasano, CA, Papapetrou, EP, Tomishima, M., Sadelain, M. și Studer, L. (2009) Conversie neuronală extrem de eficientă a celulelor ES și iPS umane prin inhibarea duală a semnalizării SMAD. Nat. Biotehnologia. 27, 275–280,

16. Kriks, S., Shim, J.-W., Piao, J., Ganat, YM, Wakeman, DR, Xie, Z. şi colab. (2011) Neuronii dopaminergici derivați din celulele ES umane se grefează eficient în modelele animale ale bolii Parkinson. Natura 480, 547–551,

17. Theka, I., Caiazzo, M., Dvoretskova, E., Leo, D., Ungaro, F., Curreli, S. et al. (2013) Generarea rapidă de neuroni dopaminergici funcționali din celule stem pluripotente induse umane printr-o procedură într-o singură etapă folosind factori de transcripție ai liniei celulare. Celulele stem Transl. Med. 2, 473–479,

18. Wang, M., Ling, K.-H., Tan, JJ și Lu, C.-B. (2020) Dezvoltarea și diferențierea neuronului dopaminergic al creierului mediu: de la banc la pat. Celulele 9,

19. Marton, RM și Ioannidis, JPA (2019) O analiză cuprinzătoare a protocoalelor pentru derivarea neuronilor dopaminergici din celule stem pluripotente umane. Celulele stem Transl. Med. 8, 366–374,

20. Maroteaux, L., Campanelli, JT și Scheller, RH (1988) Sinucleina: o proteină specifică neuronului localizată la nucleu și terminalul nervos presinaptic. J. Neurosci. 8, 2804–2815,

21. Uversky, VN, Li, J. și Fink, AL (2001) Dovezi pentru un intermediar parțial pliat în formarea fibrilelor de alfa-sinucleină. J. Biol. Chim. 276, 10737–10744,

22. Theillet, F.-X., Binolfifi, A., Bekei, B., Martorana, A., Rose, HM, Stuiver, M. et al. (2016) Tulburarea structurală a sinucleinei monomerice persistă în celulele mamiferelor. Natura 530, 45–50,

23. Buell, AK, Galvagnion, C., Gaspar, R., Sparr, E., Vendruscolo, M., Knowles, TPJ et al. (2014) Condițiile soluției determină importanța relativă a proceselor de nucleare și creștere în agregarea -sinucleinei. Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 111, 7671–7676,

24. Rovere, M., Sanderson, JB, Fonseca-Ornelas, L., Patel, DS și Bartels, T. (2018) Refolding of helical soluble -synuclein through transient interactions with lipid interfaces. FEBS Lett. 592, 1464–1472,

25. Moons, R., Konijnenberg, A., Mensch, C., Van Elzen, R., Johannessen, C., Maudsley, S. et al. (2020) Forma ionilor metalici -sinucleina. Sci. Rep. 10, 16293,

26. Bertoncini, CW, Fernandez, CO, Griesinger, C., Jovin, TM și Zweckstetter, M. (2005) Mutanții familiali ai alfa-sinucleinei cu neurotoxicitate crescută au o conformație destabilizată. J. Biol. Chim. 280, 30649–30652,

27. Winner, B., Jappelli, R., Maji, SK, Desplats, PA, Boyer, L., Aigner, S. et al. (2011) Demonstrare in vivo că oligomerii de alfa-sinucleină sunt toxici. Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 108, 4194–4199,

28. Polymeropoulos, MH, Lavedan, C., Leroy, E., Ide, SE, Dehejia, A., Dutra, A. et al. (1997) Mutație în gena alfa-sinucleină identificată în familiile cu boala Parkinson. Știința 276, 2045–2047,

29. Lashuel, HA, Overk, CR, Oueslati, A. și Masliah, E. (2013) The many faces of -synuclein: from the structure and toxicity to therapeutic target. Nat. Pr. Neurosci. 14, 38–48,

30. Cabin, DE, Shimazu, K., Murphy, D., Cole, NB, Gottschalk, W., McIlwain, KL et al. (2002) Depleția veziculelor sinaptice se corelează cu răspunsurile sinaptice atenuate la stimularea repetitivă prelungită la șoarecii lipsiți de alfa-sinucleină. J. Neurosci. 22, 8797–8807,

31. Burr´e, J., Sharma, M., Tsetsenis, T., Buchman, V., Etherton, MR și S¨udhof, TC (2010) Alfa-sinucleina promovează asamblarea complexului SNARE in vivo și in vitro. Știința 329, 1663–1667,

32. Miraglia, F., Ricci, A., Rota, L. și Colla, E. (2018) Localizarea subcelulară a agregatelor de alfa-sinucleină și interacțiunea lor cu membranele. Regenerare neuronală. Res. 13, 1136–1144,

33. Carnwath, T., Mohammed, R. și Tsiang, D. (2018) Efectele directe și indirecte ale -sinucleinei asupra stabilității microtubulilor în patogeneza bolii Parkinson. Neuropsihiatru. Dis. Trata. 14, 1685–1695,

34. Wersinger, C. și Sidhu, A. (2003) Attenuation of dopamine transporter activity by -synuclein. Neurosci. Lett. 340, 189–192,

35. Lee, FJ, Liu, F., Pristupa, ZB și Niznik, HB (2001) Legarea directă și cuplarea funcțională a alfa-sinucleinei la transportatorii de dopamină accelerează apoptoza indusă de dopamină. FASEB J. 15, 916–926

36. Ahn, B.-H., Rhim, H., Kim, SY, Sung, Y.-M., Lee, M.-Y., Choi, J.-Y. et al. (2002) alfa-Sinucleina interacționează cu izoenzimele fosfolipazei D și inhibă activarea fosfolipazei D indusă de pervanadat în celulele renale-293 embrionare umane. J. Biol. Chim. 277, 12334–12342,

37. Gorbatyuk, OS, Li, S., Nguyen, FN, Manfredsson, FP, Kondrikova, G., Sullivan, LF et al. (2010) - Expresia sinucleinei în substanța nigra de șobolan suprimă toxicitatea fosfolipazei D2 și neurodegenerarea nigrală. Mol. Acolo. 18, 1758–1768,

38. Ferreira, SA și Romero-Ramos, M. (2018) Răspunsul microgliei în timpul bolii Parkinson: intervenția cu alfa-sinucleină. Față. Celulă. Neurosci. 12, 247,

39. Grozdanov, V. și Danzer, KM (2020) Alfa-sinucleina intracelulară și funcția celulelor imune. Față. Cell Dev. Biol. 8, 562692,

40. Devine, MJ, Ryten, M., Vodicka, P., Thomson, AJ, Burdon, T., Houlden, H. și colab. (2011) Boala Parkinson a indus celule stem pluripotente cu triplicarea locusului -synuclein. Nat. comun. 2, 440,

41. Ryan, SD, Dolatabadi, N., Chan, SF, Zhang, X., Akhtar, MW, Parker, J. și colab. (2013) Modelul iPSC Parkinson uman izogen arată disfuncție indusă de stres nitrozativ în transcripția MEF 2-PGC1. Celula 155, 1351–1364,

42. Barbuti, P., Antony, P., Santos, B., Massart, F., Cruciani, G., Dording, C. et al. (2020) Utilizarea screening-ului cu conținut ridicat pentru a genera clone iPS derivate de la pacient, corectate de gene unicelulare, dezvăluie excesul de alfa-sinucleină cu mutația punctială familială A30P a bolii Parkinson. Celulele 9,

43. Deng, H. și Yuan, L. (2014) Variante genetice și modele animale în SNCA și boala Parkinson. Imbatranire Res. Apoc. 15, 161–176,

44. Kasten, M. și Klein, C. (2013) The many faces of alpha-synuclein mutations. Lun. dezordine. 28, 697–701,

45. Singleton, AB, Farrer, M., Johnson, J., Singleton, A., Hague, S., Kachergus, J. şi colab. (2003) triplicarea locusului alfa-sinucleină cauzează boala Parkinson. Știință 302, 841,

46. ​​Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Botelho, MG, Lin, KH, Wales, P., Koch, JC et al. (2015) Sinucleina crescută cauzată de triplicarea genei SNCA afectează diferențierea neuronală și maturarea în celulele stem pluripotente induse de pacientul cu Parkinson. Moartea celulară Dis. 6, e1994,

47. Lin, L., G¨oke, J., Cukuroglu, E., Dranias, MR, VanDongen, AMJ și Stanton, LW (2016) Caracteristici moleculare care stau la baza neurodegenerării identificate prin modelarea in vitro a pacienților cu boală Parkinson diverși genetic. Cell Rep. 15, 2411–2426,

48. Tagliafifierro, L., Zamora, ME și Chiba-Falek, O. (2019) Multiplicarea locusului SNCA exacerbează îmbătrânirea nucleară neuronală. Zumzet. Mol. Genet. 28, 407–421,

49. Heman-Ackah, SM, Manzano, R., Hoozemans, JJM, Scheper, W., Flynn, R., Hagerty, W. şi colab. (2017) Alfa-sinucleina induce răspunsul proteic desfășurat în neuronii derivați din iPSC de triplicare a bolii Parkinson SNCA. Zumzet. Mol. Genet. 26, 4441–4450,

50. Vasquez, V., Mitra, J., Hegde, PM, Pandey, A., Sengupta, S., Mitra, S., et al. (2017) Sinucleina oxidată legată de cromatina provoacă rupturi ale catenei în modelele in vitro ale genomilor neuronali ale bolii Parkinson. J. Alzheimer Dis. 60, S133–S150,

51. Brazdis, R.-M., Alecu, JE, Marsch, D., Dahms, A., Simmnacher, K., L ¨orentz, S. et al. (2020) Demonstrarea vulnerabilității neuronale specifice regiunii creierului într-un model uman bazat pe iPSC al bolii Parkinson familiale. Zumzet. Mol. Genet. 29, 1180–1191,

52. Flierl, A., Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Mak, SK, Hesley, J., Soldner, F. et al. (2014) Vulnerabilitate mai mare și sensibilitate la stres a celulelor precursoare neuronale care poartă o triplicare a genei alfa-sinucleinei. PLoS ONE 9, e112413,

53. Ludtmann, MHR, Angelova, PR, Horrocks, MH, Choi, ML, Rodrigues, M., Baev, AY și colab. (2018) -oligomerii de sinucleină interacționează cu ATP sintetaza și deschid porul de tranziție a permeabilității în boala Parkinson. Nat Commun. 9, 2293,

54. Deas, E., Cremades, N., Angelova, PR, Ludtmann, MHR, Yao, Z., Chen, S. et al. (2016) Oligomerii de alfa-sinucleină interacționează cu ionii metalici pentru a induce stresul oxidativ și moartea neuronală în boala Parkinson. Antioxid. Semnal redox. 24, 376–391,

55. Byers, B., Cord, B., Nguyen, HN, Schüle, B., Fenno, L., Lee, PC și colab. (2011) Triplicarea SNCA Neuronii DA derivați de iPSC ai pacientului cu Parkinson acumulează -sinucleină și sunt susceptibili la stresul oxidativ. PLoS ONE 6, e26159,

56. Zygogianni, O., Antoniou, N., Kalomoiri, M., Kouroupi, G., Taoufifik, E. și Matsas, R. (2019) Fenotiparea in vivo a bolii Parkinson familiale cu celule stem pluripotente induse de om: o dovadă -studiu de concept. Neurochema. Res. 44, 1475–1493,

57. Conway, KA, Harper, JD și Lansbury, PT (1998) Formarea accelerată a fibrilei in vitro de către o alfa-sinucleină mutantă legată de boala Parkinson cu debut precoce. Nat. Med. 4, 1318–1320,

58. Khurana, V., Peng, J., Chung, CY, Auluck, PK, Fanning, S., Tardiff, DF și colab. (2017) Rețelele la scară genomică leagă genele bolilor neurodegenerative de -sinucleină prin căi moleculare specifice. Cell Syst. 4, 157.e14–170.e14,

59. Dettmer, U., Newman, AJ, Soldner, F., Luth, ES, Kim, NC, von Saucken, VE et al. (2015) Mutațiile missense ale sinucleinei care cauzează Parkinson schimbă tetramerii nativi la monomeri ca mecanism de inițiere a bolii. Nat. comun. 6, 7314,

60. Zambon, F., Cherubini, M., Fernandes, HJR, Lang, C., Ryan, BJ, Volpato, V. şi colab. (2019) Patologia celulară a sinucleinei este asociată cu disfuncția bioenergetică în neuronii dopaminergici derivați de iPSC Parkinson. Zumzet. Mol. Genet. 28, 2001–2013,

61. Cuddy, LK, Wani, WY, Morella, ML, Pitcairn, C., Tsutsumi, K., Fredriksen, K. și colab. (2019) Clearance-ul celular indus de stres este mediat de proteina SNARE ykt6 și perturbat de -synuclein. Neuron 104, 869.e11–884.e11,

62. Kouroupi, G., Taoufifik, E., Vlachos, IS, Tsioras, K., Antoniou, N., Papastefanaki, F. et al. (2017) Conectivitate sinaptică defectuoasă și neuropatologie axonală într-un model uman bazat pe iPSC al bolii Parkinson familiale. Proc. Natl. Acad. Sci. SUA 114, E3679–E3688,

63. Stykel, MG, Humphries, K., Kirby, MP, Czaniecki, C., Wang, T., Ryan, T. și colab. (2018) Nitrarea microtubulilor blochează transportul mitocondrial axonal într-un model de celule stem pluripotente umane al bolii Parkinson. FASEB J. 32, 5350–5364,

64. Shaltouki, A., Hsieh, C.-H., Kim, MJ și Wang, X. (2018) Alfa-sinucleina întârzie mitofagia și țintirea Miro salvează pierderea neuronilor în modelele Parkinson. Acta neuropathol. 136, 607–620,

65. Nguyen, HN, Byers, B., Cord, B., Shcheglovitov, A., Byrne, J., Gujar, P. și colab. (2011) Neuronii DA derivați de iPSC mutanți LRRK2 demonstrează o susceptibilitate crescută la stresul oxidativ. Celula stem celulară 8, 267–280,

66. Bieri, G., Brahic, M., Bousset, L., Couthouis, J., Kramer, NJ, Ma, R. et al. (2019) LRRK2 modifică patologia -syn și se răspândește în modele de șoarece și neuroni umani. Acta neuropathol. 137, 961–980,

67. Kim, H., Park, HJ, Choi, H., Chang, Y., Park, H., Shin, J. și colab. (2019) Modelarea bolii Parkinson sporadice G2019S-LRRK2 în organoizii 3D al creierului mijlociu. Stem Cell Rep. 12, 518–531,

68. Reinhardt, P., Schmid, B., Burbulla, LF, Sch ¨ondorf, DC, Wagner, L., Glatza, M. și colab. (2013) Corecția genetică a unei mutații LRRK2 în iPSC-urile umane leagă neurodegenerarea parkinsoniană de modificările dependente de ERK ale expresiei genelor. Celulă stem celulară. 12, 354–367,

69. Schiesling, C., Kieper, N., Seidel, K. și Kr¨uger, R. (2008) Revizuire: Boala Parkinson familială – genetică, fenotip clinic și neuropatologie despre forma sporadică comună a bolii. neuropathol. Appl. Neurobiol. 34, 255–271,

70. Shaltouki, A., Sivapatham, R., Pei, Y., Gerencser, AA, Momˇcilovi´c, O., Rao, MS et al. (2015) Modificări mitocondriale de către PARKIN în neuronii dopaminergici folosind linii iPSC izogenice PARK2 specifice pacientului și PARK2 knockout. Stem Cell Rep. 4, 847–859,

71. Imaizumi, Y., Okada, Y., Akamatsu, W., Koike, M., Kuzumaki, N., Hayakawa, H. şi colab. (2012) Disfuncția mitocondrială asociată cu creșterea stresului oxidativ și acumularea de sinucleină în neuronii derivați de iPSC PARK2 și țesutul cerebral postmortem. Mol. Creierul 5, 35,

72. Chung, KK, Zhang, Y., Lim, KL, Tanaka, Y., Huang, H., Gao, J. și colab. (2001) Parkin ubiquitinează proteina care interacționează cu alfa-sinucleină, sinfilina-1: implicații pentru formarea corpului Lewy în boala Parkinson. Nat. Med. 7, 1144–1150,

73. Ikeda, A., Nishioka, K., Meng, H., Takanashi, M., Hasegawa, I., Inoshita, T. et al. (2019) Mutațiile în CHCHD2 cauzează agregarea -sinucleinei. Zumzet. Mol. Genet. 28, 3895–3911,

74. Papapetrou, EP și Sadelain, M. (2011) Generarea de celule stem pluripotente induse de om fără transgene cu un singur vector policistronic excizabil. Nat. Protoc. 6, 1251–1273,

75. Narsinh, KH, Jia, F., Robbins, RC, Kay, MA, Longaker, MT și Wu, JC (2011). Nat. Protoc. 6, 78–88,

76. Kim, K., Zhao, R., Doi, A., Ng, K., Unternaehrer, J., Cahan, P. şi colab. (2011) Tipul de celule donatoare poate influența epigenomul și potențialul de diferențiere al celulelor stem pluripotente induse de om. Nat. Biotehnologia. 29, 1117–1119,

77. Nishino, K., Toyoda, M., Yamazaki-Inoue, M., Fukawatase, Y., Chikazawa, E., Sakaguchi, H. et al. (2011) Dinamica de metilare a ADN-ului în celulele stem pluripotente induse de om în timp. PLoS Genet. 7, e1002085,

78. Yehezkel, S., Rebibo-Sabbah, A., Segev, Y., Zuckerman, M., Shaked, R., Huber, I. et al. (2011) Reprogramarea regiunilor telomerice în timpul generării de celule stem pluripotente induse de om și diferențierea ulterioară în derivați asemănătoare fibroblastelor. Epigenetica 6, 63–75,

79. Rohani, L., Johnson, AA, Arnold, A. și Stolzing, A. (2014) Semnătura îmbătrânirii: un semn distinctiv al celulelor stem pluripotente induse? Celula de îmbătrânire 13, 2–7,

80. Miller, JD, Ganat, YM, Kishinevsky, S., Bowman, RL, Liu, B., Tu, EY și colab. (2013) Modelarea umană bazată pe iPSC a bolii cu debut tardiv prin îmbătrânirea indusă de progerină. Celula stem celulară 13, 691–705,

81. Vera, E., Bosco, N. și Studer, L. (2016) Generarea de modele de boli umane cu debut tardiv bazate pe iPSC prin inducerea de fenotipuri neuronale legate de vârstă prin manipularea telomerazei. Cell Rep. 17, 1184–1192,

82. S´anchez-Dan´es, A., Richaud-Patin, Y., Carballo-Carbajal, I., Jim´enez-Delgado, S., Craig, C., Mora, S., et al. (2012) Fenotipuri specifice bolii în neuronii dopaminergici din modele umane bazate pe iPS ale bolii Parkinson genetice și sporadice. EMBO Mol. Med. 4, 380–395,

83. Safari, F., Hatam, G., Behbahani, AB, Rezaei, V., Barekati-Mowahed, M., Petramfar, P. et al. (2020) Sistemul CRISPR: o cutie de instrumente de mare randament pentru cercetarea și tratamentul bolii Parkinson. Celulă. Mol. Neurobiol. 40, 477–493, h

84. Guhathakurta, S., Kim, J., Adams, L., Basu, S., Song, MK, Adler, E. și colab. (2021) Atenuarea țintită a semnelor de histonă crescute la SNCA atenuează -sinucleina în boala Parkinson. EMBO Mol. Med. 13, e12188,

Jara M. Baena-Montes1 , Sahar Avazzadeh1 și Leo R. Quinlan1,2

1. Facultatea de Fiziologie de Medicină, Universitatea Națională a Irlandei Galway, Galway, Irlanda;

2. C ´ URAM SFI Center for Research in Medical Devices, Universitatea Națională a Irlandei Galway, Galway, Irlanda