Patogenní mechanismus -synukleinu v HiPSC modelu Parkinsonovy choroby

Abstraktní

-synuklein je stále významnějším hráčem v patologii různých neurodegenerativních stavů. Parkinsonova nemoc (PD) je neurodegenerativní onemocnění, které postihuje především dopaminergní (DA) neurony v substantia nigra mozku. Typické pro patologii PD je nález proteinových agregací nazývaných „Lewyho tělíska“ v postižených oblastech mozku. -synuklein se podílí na mnoha chorobných stavech včetně demence s Lewyho tělísky (DLB) a Alzheimerovy choroby. PD je však nejběžnější synukleinopatií a nadále je významným střediskem výzkumu PD, pokud jde o patologii -synukleinu s Lewyho tělísky. Mutace v několika genech jsou spojeny s rozvojem PD včetně SNCA, která kóduje -synuklein. Ke studiu fyziologie a patofyziologie synukleinu byla použita řada modelových systémů ve snaze blíže se vztahovat k patologii PD. Tyto modely zahrnují buněčné a zvířecí systémy zkoumající transgenní technologie, expresi virových vektorů, knockdown přístupy a modely pro studium potenciálních účinků -synukleinu podobných prionovému proteinu. Současný přehled se zaměřuje na modely lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPSC) se specifickým zaměřením na mutace nebo multiplikace genu SNCA. iPSC jsou rychle se vyvíjející technologií s velkým příslibem ve studiu normální fyziologie a modelování onemocnění in vitro. Schopnost zachovat pacientovo genetické pozadí a replikovat podobné fenotypy buněk činí z iPSC mocný nástroj při studiu neurologických onemocnění. Tento přehled se zaměřuje na současné poznatky o fyziologické funkci -synukleinu a jeho roli v patogenezi PD na základě lidských iPSC modelů.

Klíčová slova

-patogeneze synukleinu; modely hiPSC; Parkinsonova choroba; Neurodegenerativní onemocnění;Výhody Cistanche.

Pro nákup klikněte zdeDoplňky Cistanche

Úvod

Neurodegenerativní onemocnění jsou skupinou progresivních poruch charakterizovaných smrtí neuronových buněk, s výjimkou stavů primárně souvisejících s ischemií, infekcí nebo malignitou [1]. Neurodegenerativní stavy jsou nejčastějšími poruchami souvisejícími s věkem u lidí, stávají se stále rozšířenější a postihují miliony lidí na celém světě. Navzdory značnému úsilí vědeckého a klinického výzkumu stále chybí účinné terapie. Je tedy životně důležité překlenout mezery v našem chápání fyziologických a patologických procesů, které jsou základem neurodegenerace, a usnadnit tak vývoj cílených a účinných léčebných strategií. V posledních 25 letech bylo identifikováno mnoho buněčných a molekulárních mechanismů, které jsou spojeny s neuronální degenerací, z nichž nejvýznamnější jsou ukládání proteinových agregátů [2], mutace mitochondriální DNA [3] a oxidační stres [4]. Tvorba abnormálních agregátů fyziologických proteinů se těší velkému zájmu a je identifikována jako klíčový znak mnoha neurodegenerativních onemocnění, která jsou nyní seskupena do takzvaných proteinopatií [5]. Neurodegenerativní proteinopatie představují skupinu onemocnění, která jsou definována nevhodnou agregací, ukládáním a/nebo akumulací normálního proteinu, který má významnou normální fyziologickou funkci. Proteinopatie jsou klasifikovány na základě hlavního proteinu nacházejícího se v těchto depozitech, takže tauopatie obsahují převážně τ protein a TDP-43 proteinopatie obsahují TDP-43 [6]. -synuklein je klíčovým členem této skupiny proteinů účastnících se neurodegenerativních onemocnění.

Ukázalo se, že -synuklein hraje klíčovou roli v patologii různých neurodegenerativních stavů, seskupených jako synukleinopatie. -synuklein je kódován genem SNCA, který se nachází na chromozomu 4 (4q21.3-22) a mutace v tomto genu vykazují autozomálně dominantní vzorec dědičnosti. Ukázalo se, že mutace v tomto genu vedou k akumulaci a agregaci -synukleinu, která se vyskytuje u mnoha typů neurodegenerativních stavů [7–9]. V této skupině jsou zachycena známá onemocnění jako Parkinsonova nemoc (PD), demence s Lewyho tělísky (DLB) a mnohočetná systémová atrofie (MSA), stejně jako méně časté patologie jako neuroaxonální dystrofie, čisté autonomní selhání (PAF) nebo porucha chování při REM spánku [10].

V současné době je k dispozici široké spektrum modelových systémů, které pomáhají při studiu synukleinopatií. Zvířecí modely poskytují cenné informace o změnách chování spojených s neuronálními změnami, ale druhové rozdíly vytvářejí bariéru pro získání fenotypů specifických pro lidské onemocnění, které lze přeložit. Buněčné modely mají výhodu v tom, že umožňují rychlý vývoj patologie, jsou nákladově efektivní a lze je snáze geneticky manipulovat, což získává zájem, zejména v molekulárních a buněčných studiích. V posledních 14 letech vývoj technologie indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPSC) značně pokročil v našem chápání molekulárních mechanismů onemocnění specifických pro pacienta, stejně jako ve vývoji potenciálních nových terapeutik a screeningu léků. Tato technologie je založena na schopnosti přeprogramovat fibroblasty pacientů specifické pro onemocnění tím, že vynutí expresi specifických transkripčních faktorů (nejčastěji Oct4, Sox2, cMyc a Klf4), což vede k pluripotentnímu stavu. Následně jsou tyto pluripotentní buňky diferencovány na specifické somatické zralé buňky zájmu [11]. Tento typ přístupu je běžně známý jako modelování „nemoci v misce“ [12] (obrázek 1). Tato metodika má výhodu zachování kompletního genetického pozadí pacienta a umožňuje studovat vliv určitých klíčových mutací na patofyziologii, což umožňuje charakterizaci klíčových fenotypů založených na buněčných mutacích u komplexních onemocnění, jako je PD [13].

Dopaminergní (DA) neurony jsou hlavním buněčným typem používaným ke studiu neurodegenerace u PD pomocí několika různých protokolů. Většina protokolů zahrnuje nucenou expresi LMX1A, která kóduje transkripční faktor kritický pro identitu ventrálního středního mozku, přičemž se využívá přístup duální inhibice SMAD. Tento proces je založen na použití sloučenin Noggin a SB431542 působících jako inhibitory rodiny signálních transduktorů proteinů SMAD (zkratka z fúze genů Caenorhabditis elegans SMA a Drosophila MAD, Mothers against decapentaplegic), které jsou klíčovými regulátory růst buněk [14–16]. V poslední době může být diferenciace řízena nucenou nadměrnou expresí faktorů ASCL1, NURR1 a LMX1A [17]. Přeprogramování buněk pacientů s PD a diferenciace na neurony DA byly rozsáhle přezkoumány jinde [18,19].

S uznáním cenných informací, které modely iPSC nabízejí, a důležitosti -synukleinu v neurodegeneraci, se tento přehled zaměří na znalosti získané studiem SNCA mutací v modelových systémech iPSC, zkoumáním agregace -synukleinu a toxicity. V této souvislosti budou diskutovány některé relevantní otázky: jsou mutace v genu SNCA jediným iniciátorem agregace -synukleinu? Jaký je patogenní účinek mutací SNCA odlišný od agregace -synukleinu?

-synuklein: struktura a normální fyziologická funkce

Na základě dochované literatury je -synuklein 14-kDa protein, všudypřítomný exprimovaný v presynaptických zakončeních mozku, převážně v excitačních neuronech, poprvé popsán v roce 1988 [20]. Přirozená struktura -synukleinového proteinu je stále zdrojem diskusí, ale za normálních fyziologických podmínek je považována za přirozeně nesbalený protein [21,22]. Jeho struktura se tedy může měnit podle změn v místním prostředí [23], kde může interagovat s lipidy [24] nebo kovy [25]. Předpokládá se, že změny ve struktuře -synukleinu souvisejí s jeho patologickým chybným skládáním a agregací běžně pozorovanými u synukleinopatií [26]. Například bylo pozorováno, že tvorba oligomerů -synukleinu indukovaná mutacemi, jako jsou E35K a E57K, ovlivňuje permeabilitu a integritu buněčné membrány a podporuje smrt buňky [27]. Zatímco k aberantní produkci a agregaci -synukleinu může přispívat mnoho faktorů, jedním z hlavních přispěvatelů jsou mutace genu SNCA, který kóduje -synuklein, a tento gen byl první mutací hlášenou u autozomálně dominantní PD [28] s pozdější asociací s DLB. 8]. Přesná fyziologická funkce -synukleinu je stále neznámá, ale byly identifikovány různé role spojené se synaptickou funkcí. Tyto funkce zahrnují shlukování vezikul, recyklaci a udržování rezervního fondu synaptických vezikul [29,30]. Kromě toho bylo prokázáno, že -synuklein podporuje tvorbu komplexu SNARE, který zvyšuje uvolňování neurotransmiterů [31]. Kromě toho se také podílí na regulaci intracelulárního transportu prostřednictvím interakce s mnoha členy rodiny Rab GTPáz [32], stejně jako s nukleací mikrotubulů a rychlostí růstu [33]. Jiné studie založené na datech z mozků PD ukazují, že -synuklein může také regulovat hladiny dopaminu ovlivněním aktivity DAT [34]. Zvýšené hladiny dopaminu mohou vést k poškození buněk v důsledku oxidačního stresu [35]. Nedávno bylo prokázáno, že -synuklein inhibuje fosfolipázu D (PLD), která je zodpovědná za přeměnu fosfatidylcholinu na kyselinu fosfatidovou, moduluje neuronální procesy, jako je růst, diferenciace a uvolňování neurotransmiterů a neurodegenerace DA [36,37]. Bylo také popsáno, že -synuklein hraje roli v neurozánětu tím, že spouští imunitní odpověď. Extracelulární -synuklein může vyvolat aktivaci a proliferaci imunitních buněk, sekreci cytokinů a fagocytózu [38,39].

-synukleinový fenotyp v SNCA-mutovaných modelech odvozených od iPSC

iPSC nabízejí několik výhod oproti jiným modelovým systémům s neomezenou nabídkou klinicky relevantních fenotypových buněk lidského původu při zachování původních genomických vlastností pacienta, včetně genových mutací nebo chromozomových abnormalit. Hlavní varianty SNCA spojené s genetickou PD, včetně triplikací/duplikací [40] a missense point mutací jako A53T [41], A30T [42] nebo E46K [9], byly modelovány v iPSC. Vzhledem k vysoké prevalenci triplikací nebo mutace A53T SNCA u pacientů s PD je naprostá většina dosavadních modelů iPSC zaměřena na tyto dva typy mutací a jejich charakteristické fenotypy jsou shrnuty na obrázku 2.

iPSC modely triplikace SNCA

Multiplikace genu SNCA je spojena s nižším věkem nástupu PD a zvýšenou závažností symptomů. Triplikace SNCA mají za následek vytvoření dalších kopií genu SNCA a nadměrnou expresi -synukleinu divokého typu, což vede k tvorbě toxických agregátů a rozsáhlému poškození neuronů [43], což naznačuje na dávce závislý účinek -synukleinu na příčinu onemocnění. Triplikační nosiči SNCA mají závažnější fenotyp a vykazují rychlejší progresi onemocnění než nosiči duplikace a v mnoha případech vykazují další motorické rysy [44]. Neuropatologické vyšetření mozků pacientů s PD s triplikací SNCA ukazuje závažnou degeneraci substantia nigra, pozoruhodnou neuronální ztrátu a vakuolizaci v temporálním kortexu, stejně jako rozšířenou akumulaci Lewyho tělísek [45]. Tato patologie se odráží v DA neuronech odvozených od iPSC s triplikací SNCA, které vykazují zvýšené hladiny mRNA -synukleinu, což vede k abnormálním a zvýšeným hladinám exprese proteinů [46]. Kromě toho neurony odvozené od iPSC nesoucí tuto mutaci vykazují vyšší hladiny fosforylace -synukleinu, což je něco, co se běžně vyskytuje v mozcích PD [47], stejně jako abnormální zvýšení agregátů -synukleinu a Lewyho tělísek [9,48].

Modely iPSC nyní také začínají poskytovat další informace o základních molekulárních drahách s triplikacemi SNCA. Zjistilo se, že stres endoplazmatického retikula (ER) a aktivace rozložené proteinové odpovědi (UPR) jsou aktivovány v neuronech odvozených od iPSC s triplikací SNCA [49]. To ukazuje klíčovou roli, kterou ER hraje při eliminaci aberantních proteinových agregátů v buňce, což vede ke stresu ER a souvisejícímu UPR, když je překročena kapacita ER.

Normální neuronální procesy jsou ovlivněny triplikací SNCA a modely iPSC ukázaly, že diferenciace a zrání neuronů jsou změněny triplikací SNCA. Triplikace SNCA Neurony odvozené od iPSC nejsou schopny generovat typickou komplexní neuronovou síť, zachovávající si svou proliferační kapacitu a vykazující jemné změny v diferenciační kapacitě. Tyto změny jsou dále podpořeny významnými redukcemi pozorovanými u genů souvisejících s diferenciací, jako jsou DLK, GABABR2 a NURR1, a zkrácením délky vyrůstání neuritů [46,47]. Tato data ukazují na ztrátu regenerační kapacity, která může dále zhoršit neuronální ztrátu u pacientů s PD.

Ačkoli je -synuklein převážně lokalizován v presynaptických nervových zakončeních, malá část se nachází také v buněčných jádrech. Neurony iPSC s triplikací SNCA vykazují změny ve struktuře genomu, což vede k poškození DNA [50]. Tyto neurony odvozené od iPSC exprimují aberantní stárnoucí fenotypy, o čemž dále svědčí snížená exprese heterochromatinových markerů a vykazující abnormální jaderný obal [48], stejně jako ovlivňující integritu genomu indukující zlomy řetězce DNA a buněčnou smrt [50].

Mitochondriální dysfunkce je běžným rysem ztráty neuronů a je hlavní organelou ovlivněnou patologií -synukleinu. V souladu s tím je běžné nalézt mitochondriální poškození u triplikačních neuronů SNCA odvozených od iPSC [51]. Mitochondriální poškození se projevuje změnami v energetickém metabolismu v důsledku narušení základních procesů, jako je respirační kapacita a produkce ATP [52]. Když jsou neurony odvozené od SNCA triplikace iPSC vystaveny nízkým koncentracím kalciového ionoforového feritinu nebo laserem indukovaným ROS, mají vyšší náchylnost k tvorbě pórů přechodu permeability (PTP) ve srovnání s kontrolními neurony [53]. Několik studií také ukazuje, že mutace SNCA mají zvýšenou bazální citlivost na oxidativní stres vyvolaný toxiny, který může být zhoršen interakcemi kovových iontů [54]. Vystavení SNCA-triplikovaných neuronů odvozených od iPSC toxinům, jako je 6OHDA, má za následek zvýšenou buněčnou smrt a aktivaci kaspáz-3 [47] a také nárůst autofagozomů [46]. Tyto výsledky jsou dále podpořeny zvýšenými hladinami markerů oxidativního stresu, jako jsou DNAJA1, HMOX2, UCHL1 a HSPB1, které se podílejí na ochraně buňky před oxidačním poškozením, a MAOA, která je zdrojem oxidačního stresu při nadměrné expresi v těchto neuronech [ 55].

Cistanche pilulky

iPSC modely mutace SNCA-A53T

Neurony odvozené od iPSC s mutací A53T vykazují vyšší tendenci k produkci -synukleinových oligomerů a agregátů ve srovnání s kontrolními neurony. To dobře mapuje to, co je pozorováno v lidském mozku u pacientů nesoucích stejnou mutaci [41,56]. Mutace SNCA-A53T missense byla identifikována jako první a je nejčastější mutací přítomnou u pacientů s PD [28]. Mutace A53T je spojena s přibližně o 10-rok dřívějším věkem nástupu ve srovnání s jinými mutacemi missense point [44]. Mutace A53T stabilizuje -synukleinový protein v -listech, což vede k rychlejšímu tempu tvorby fibril jako toxického zesílení funkce, což přispívá k časnému nástupu familiární PD [26,57]. Neurony odvozené od iPSC také vykazují dysregulaci v produkci proteinů a mRNA souvisejících s transkripcí v důsledku interakce mutovaného synukleinu A53T s esenciálními transkripčními faktory, ribonukleoproteiny a ribozomálními proteiny, na základě zpráv o analýze celého genomu [58]. Jiná studie však ukázala pokles poměru tetramerů/monomerů v neuronech odvozených od SNCA-A53T iPSC ve srovnání s kontrolou, což naznačuje, že určité konformace, jako jsou tetramery, mohou stabilizovat protein a zabránit toxickým účinkům pozorovaným u některých oligomerů [59].

Jak bylo uvedeno pro triplikaci SNCA v neuronech odvozených od iPSC, systém UPR je také narušen v neuronech odvozených od SNCA-A53T iPSC. To je spojeno se snížením exprese faktoru IRE, který je podstatnou složkou tohoto procesu [60]. Úzce související dráha lysozomálního stresu je také narušena v A53T mutovaných neuronech odvozených od iPSC, kde se -synuklein váže a deaktivuje ykt6, což vede k agregaci proteinů, která může být pro neurony toxická [61].

Podobně jako u vzorů dystrofických neuritů pozorovaných u neuronů s triplikací SNCA je tomu tak i v případě neuronů odvozených od SNCA-A53T iPSC [56]. V neuronech odvozených od SNCA-A53T iPSC jsou přítomny oteklé varikosity a velké sféroidní inkluze, které souvisejí s časnou degenerací neuritů. Tyto alterace vedou k narušení tvorby neuronových sítí s výrazným omezením synaptických kontaktů [62]. Synaptická aktivita v neuronech odvozených od SNCA-A53T iPSC je ohrožena down-regulací důležitých pre- a postsynaptických buněčných adhezních proteinů pozorovaných [62]. Navíc poškození těchto procesů vede ke změně synaptické aktivity s větší střední amplitudou na větším počtu spontánních Ca2 plus přechodných jevů [56].

U neuronů SNCA-A53T je narušen anterográdní mitochondriální transportní proces, což zřejmě souvisí s nitrací mikrotubulů a neschopností interagovat s mitochondriálními transportními komplexy [63]. Podobně neurony odvozené od SNCA-A53T iPSC vykazují zpoždění mitofágie související s up-regulací Miro1, klíčového proteinu zapojeného do mitochondriálního transportu [64]. Mitochondriální morfologie je také změněna do cirkulárnějšího a nevětveného tvaru s významným snížením jejího membránového potenciálu u mutovaných neuronů [60]. Kromě toho jsou zvýšené antioxidační dráhy, pravděpodobně jako kompenzační mechanismus v reakci na nárůst mitochondriálního stresu. Spekulovalo se, že je to způsobeno zvýšenými hladinami katalázy nebo koaktivátoru receptoru aktivovaného peroxisomovým proliferátorem 1- (PGC1-) [60]. Všechny tyto faktory přispívají k proapoptotickému fenotypu, který je přítomen u mutace SNCA-A53T. Dochází ke zvýšení exprese proteinů souvisejících s autofagií, jako je p62 nebo autofagozomový marker LC3 [60]. Tento proces je zvláště zhoršen u neuronů odvozených od SNCA-A53T iPSC po expozici agrochemikáliím [41].

Další faktory ovlivňující agregaci -synukleinu a patologii nalezené v modelech iPSC

Přestože přítomnost mutací v SNCA je klíčovým faktorem, který určuje skládání a agregaci proteinů do toxických druhů, ukázalo se, že v tomto procesu hrají roli i další faktory a proměnné. Neurony odvozené od iPSC s mutacemi v jiných genech také vykazují agregaci -synukleinu a vykazují toxické účinky. Neurony odvozené od iPSC nesoucí mutaci LRRK2 G2019S vykazují zvýšené hladiny -synukleinu a mají významné agregace ve srovnání s kontrolami [65]. Kromě toho jsou tyto neurony citlivé na nadměrnou degeneraci, když jsou vystaveny preformovaným synukleinovým fibrilám (PFF). Je zajímavé, že se tento účinek ukázal jako reverzibilní, když byla mutace korigována v izogenních kontrolách, tvorba agregátů byla zmírněna [66]. Navíc byl nalezen další faktor ovlivňující agregaci -synukleinu díky rozdílné expresi proteinu interagujícího s thioredoxinem (TXNIP) v organoidních kulturách neuronů odvozených od iPSC s mutací LRRK2 G2019S. TXNIP byl již dříve identifikován jako rizikový faktor pro PD a jeho mutace a rozdílná exprese vede ke zrychlené akumulaci -synukleinu v neuronech LRRK2 G2019S [67]. Mutace TXNIP jsou také spojeny s deficity v autofagických mechanismech, které přispívají ke zvýšeným hladinám akumulace -synukleinu v neuronech [68]. Všechny tyto údaje jsou také v souladu s důkazy ze vzorků lidského mozku, které ukazují rozsáhlou patologii -synukleinu u pacientů s PD s mutací LRRK2 G2019S [69].

Parkin gen (PARK2) kódující E3 ubikvitin ligázu je dalším důležitým faktorem v iPSC studiích -synukleinu. Nedávné studie ukazují významné zvýšení hladin -synukleinu a agregaci v neuronech odvozených od iPSC od pacientů s mutacemi PARK2 ve srovnání s kontrolními liniemi [70,71]. Absence Lewyho tělísek v mozcích pacientů s PD s parkinovými mutacemi však činí tuto podrobnou souvislost nejasnou, což naznačuje, že samotný parkin by mohl interagovat a ubikvitinovat protein interagující se synukleinem, synfilin{10}} a podporovat inkluze Lewyho tělísek [72]. . Existují také důkazy o vzácných genetických rizikových faktorech pro PD, jako je CHCHD2, ukazující zvýšení akumulace nerozpustného synukleinu v neuronech DA odvozených od iPSC nesoucích mutaci CHCHD2 T61I [73].

Modelové systémy iPSC byly neocenitelné při demonstraci těchto spojení a zdůraznění užitečnosti a potenciálu, který může technologie iPSC přinést do komplexního molekulárního mapování neurodegenerace -synukleinu u PD.

Cistanche tubulosa

Omezení modelů iPSC modelů nemocí

Navzdory mnoha výhodám, které technologie iPSC umožňuje při modelování onemocnění, stále existují určitá omezení a výzvy, které je třeba překonat. Za prvé, nejčastější výzvou je tumorigenicita, která může být indukována během procesu přeprogramování pomocí metod retrovirového a lentivirového přeprogramování. Neznámé nebo neměřené účinky procesu přeprogramování jsou potenciálním matoucím faktorem při posuzování skutečně reprezentativní povahy iPSC jako modelů specifických pro onemocnění. Je však třeba poznamenat, že novější protokoly používají metody bez integrace, jako je Sendai virus nebo DNA vektory, a jdou určitým způsobem k minimalizaci těchto problémů [74,75]. Další překážkou, která je dobře známá u studií kmenových buněk, je vnitřní variabilita iPSC generovaných od různých dárců nebo klonů od stejného dárce, tuto variabilitu je v některých případech obtížné sladit, protože může jít o účinek na pacienta nebo účinek protokolu. Přeprogramování je navrženo tak, aby zcela resetovalo epigenetický otisk dárcovských buněk, což ve skutečnosti může vést k vychýlenému diferenciačnímu potenciálu na určité typy buněk [76], ale zdá se, že některá data ukazují, že epigenetická paměť se v průběhu času v kultuře zmenšuje [77]. . Jedním z hlavních omezení iPSC v modelování PD je generování DA neuronů s fenotypem stárnutí. Studie ukázaly, že proces přeprogramování resetuje stárnoucí buňku do mladistvějšího stavu, přičemž fenotypy mají delší telomery, snížený oxidační stres a kompetentní mitochondriální organizaci [78,79]. Typicky všechny buňky používají četná opatření pro kontrolu kvality k ochraně normální fyziologické funkce, takže je možné, že se fenotypové defekty projeví pouze tehdy, když se ochranné cesty zhroutí. Generování stařeného fenotypu je tedy složitý úkol, ale některé nedávné údaje naznačují možnost indukce stařeného fenotypu přidáním progerinu, zkrácené formy laminu A, který je spojen s předčasným stárnutím [80], a inhibicí telomerázy [81]. Při použití neuronů odvozených od iPSC k modelování onemocnění a zejména chorobných stavů souvisejících s věkem existují určité problémy. Navzdory výzvám a potenciálním úskalím jsou neurony odvozené od iPSC cenným zdrojem při modelování patologie synukleinu.

Budoucí směry s iPSC modely patologie -synukleinu

Neurony odvozené od iPSC nám umožňují vytvořit „nemoc v misce“, ale také usnadňují podrobné studium fyziologických drah základních chorobných stavů in vitro. agregované druhy -synukleinu se nacházejí v mozcích většiny pacientů s PD a iPSC jsou mocným nástrojem pro studium vztahu mezi -synukleinem a neurodegenerací, přičemž zkoumají fyziologické a patofyziologické role -synukleinu. Data z neuronálních iPSC odvozených modelů specifických genetických mutací spojených s PD přibývají a vykazují silné korelace s daty ze vzorků lidského mozku [9]. Konkrétně v případě mutací SNCA, které převládají v populaci PD, je kriticky důležité, aby iPSC jako model mohly silně rekapitulovat stav onemocnění. Zde recenzovaná data naznačují, že iPSC jsou skutečně vynikajícím modelem pro studium fyziologie a patofyziologie mutací SNCA.

Mutace SNCA obvykle vedou ke stabilizaci a agregaci nebo fibrilaci -synukleinu v Lewyho tělíscích spolu s dalšími proteiny. Jakmile jsou tyto agregované druhy přítomny v buňce, interagují s jinými buněčnými strukturami, jako jsou mikrotubuly, narušují axonální mitochondriální transport a nakonec vedou k degeneraci synaptických zakončení a ztrátě buněk [9,26]. Kromě toho jsou důležité mitochondriální funkce narušeny interakcí -synukleinových oligomerů s ATP syntázami, jako je otevření PTP, zhoršení dýchání a indukce peroxidace lipidů [53]. Kromě toho interakce -synukleinových agregátů s proteiny zapojenými do mitofagie brání vhodnému odstranění defektních mitochondrií z buňky [64]. Interakce -synukleinových oligomerů s kovovými ionty byly také navrženy pro indukci tvorby volných radikálů v neuronech, což vede k narušení normální buněčné fyziologie, což vede k buněčné smrti [54]. Většina fenotypů zobrazených neurony odvozenými od iPSC se také nachází v lidském mozku, což zdůrazňuje vhodnost modelování iPSC nejen při napodobování fyziologických a patologických stavů buňky, ale také jejich potenciální roli jako platformy pro odhalování nových dat, která mohla mít dříve spoléhal na sběr mozkových biopsií od zemřelých pacientů.

Modelování onemocnění pomocí iPSC poskytlo důležitý podpůrný důkaz, že poškození jiných buněčných mechanismů může v některých případech indukovat agregaci a akumulaci synukleinu. Neurony odvozené od iPSC od pacientů s PD s mutacemi v LRRK2 nebo parkin zdůrazňují tyto interakce. Například se předpokládá, že ubikvitinace synfilinu-1 v neuronech odvozených od iPSC nesoucích parkinové mutace má střední roli při indukci tvorby Lewyho tělíska [72]. Navíc jedním z klíčových mechanismů, které přispívají k akumulaci -synukleinu, je defektní autofagie a lysozomální proteolýza, které hrají zásadní roli při odstraňování defektních agregátů. Ukázalo se, že tyto procesy jsou kompromitovány v LRRK2-mutovaných neuronech odvozených od iPSC [68,82]. Ve všech těchto studiích vykazují neurony odvozené od iPSC fenotypy, které jsou úzce sladěny s fenotypy uváděnými u vzorků lidského mozku. Posouzení příčiny agregátů -synukleinu běžně se vyskytujících v mozcích PD je složité a dosud se ukázalo jako neúspěšné.

Herba Cistanche

Zatímco definitivní úloha agregace -synukleinu v patologii PD je stále nejasná, literatura ukazuje vysoce komplexní interakci mezi těmito agregovanými druhy s mnoha dalšími proteiny v buňce, což vytváří kaskádu poškození buněčné dráhy, která podporuje defektní agregaci proteinů, což nakonec vede k degenerace. V této široké a složité molekulární krajině mohou modely odvozené od iPSC od pacientů s PD pomoci identifikovat účinek nejběžnějších mutací v této patologii, protože jsou schopny napodobit buněčné procesy mozku s PD s velkou přesností. Navíc tento systém modelování „nemoci v misce“ může usnadnit jak vysoce výkonný objev léků, tak výzkum přístupů k buněčné terapii. Budoucí práce s technologií CRISPR-Cas9 v kombinaci s iPSC může způsobit revoluci v přístupu k synukleinopatiím s cílem nahradit škodlivé mutace nebo odstranit multiplikace z klíčových genů onemocnění [83] nebo skutečně modulovat související mechanismy, jako jsou histony zapojené do posttranslačních modifikací [ 84].

Rozsáhlá práce, která byla dosud provedena na více modelových systémech, silně naznačuje, že přítomnost -synukleinových agregátů, oligomerů a fibril má ústřední roli v neurodegeneraci DA související s PD. Se zlepšující se základnou platforem relevantních pro onemocnění pomocí iPSC a rychlým růstem našeho chápání stavu onemocnění vypadá budoucnost jasně pro terapie, které se mohou zaměřit na synukleinopatie.

Reference

1. Tsuiji, H. a Yamanaka, K. (2014) Zvířecí modely pro neurodegenerativní poruchy. Živočišná biotechnologie, str. 39–56, Elsevier,

2. Bourdenx, M., Koulakiotis, NS, Sanoudou, D., Bezard, E., Dehay, B. a Tsarbopoulos, A. (2017) Proteinová agregace a neurodegenerace u prototypických neurodegenerativních onemocnění: příklady amylidopatií, tauopatií a synukleinopatií . Prog. Neurobiol. 155, 171–193,

3. Madabhushi, R., Pan, L. a Tsai, L.-H. (2014) Poškození DNA a jeho vazby na neurodegeneraci. Neuron 83, 266–282,

4. Rekatsina, M., Paladini, A., Piroli, A., Zis, P., Pergolizzi, JV a Varrassi, G. (2020) Patofyziologie a terapeutické perspektivy oxidačního stresu a neurodegenerativních onemocnění: narativní přehled. Adv. Ther. 37, 113–139,

5. Kovacs, GG (2016) Molekulárně patologická klasifikace neurodegenerativních onemocnění: obrat k precizní medicíně. Int. J. Mol. Sci. 17,

6. Kovacs, GG (2017) Koncepty a klasifikace neurodegenerativních onemocnění. Handb. Clin. Neurol. 145, 301–307,

7. Kiely, AP, Asi, YT, Kara, E., Limousin, P., Ling, H., Lewis, P., et al. (2013) -Synukleinopatie spojená s mutací SNCA G51D: souvislost mezi Parkinsonovou chorobou a mnohočetnou systémovou atrofií? Acta Neuropathol. 125, 753–769,

8. Zarranz, JJ, Alegre, J., G'omez-Esteban, JC, Lezcano, E., Ros, R., Ampuero, I. et al. (2004) Nová mutace, E46K, alfa-synukleinu způsobuje Parkinsonovu a Lewyho tělísku demenci. Ann. Neurol. 55, 164–173,

9. Prots, I., Grosch, J., Brazdis, R.-M., Simmnacher, K., Veber, V., Havlíček, S. et al. (2018) - Synukleinové oligomery indukují časnou axonální dysfunkci v lidských modelech synukleinopatií na bázi iPSC. Proč. Natl. Akad. Sci. USA 115, 7813–7818,

10. McCann, H., Stevens, CH, Cartwright, H. a Halliday, GM (2014) - Fenotypy synukleinopatie. Parkinsonismus Relat. Porucha. 20, S62–S67,

11. Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K. et al. (2007) Indukce pluripotentních kmenových buněk z dospělých lidských fibroblastů definovanými faktory. Buňka 131, 861–872,

12. Vogel, G. (2010) Kmenové buňky. Nemoci v misce vzlétnou. Science 330, 1172–1173,

13. Avazzadeh, S., Baena, JM, Keighron, C., Feller-Sanchez, Y. a Quinlan, LR (2021) Modelování Parkinsonovy nemoci: iPSC směrem k lepšímu porozumění lidské patologii. 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) Efektivní generace dopaminergních neuronů středního mozku A9 lentivirovým dodáním LMX1A v lidských embryonálních kmenových buňkách a indukovaných pluripotentních kmenových buňkách. Hučení. Gene Ther. 23, 56–69,

15. Chambers, SM, Fasano, CA, Papapetrou, EP, Tomishima, M., Sadelain, M. a Studer, L. (2009) Vysoce účinná neurální konverze lidských ES a iPS buněk duální inhibicí signalizace SMAD. Nat. Biotechnol. 27, 275–280,

16. Kriks, S., Shim, J.-W., Piao, J., Ganat, YM, Wakeman, DR, Xie, Z. a kol. (2011) Dopaminové neurony pocházející z lidských ES buněk se účinně štěpí ve zvířecích modelech Parkinsonovy choroby. Příroda 480, 547–551,

17. Theka, I., Caiazzo, M., Dvoretskova, E., Leo, D., Ungaro, F., Curreli, S. et al. (2013) Rychlá generace funkčních dopaminergních neuronů z lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk prostřednictvím jednokrokového postupu s použitím transkripčních faktorů buněčné linie. Stem Cells Transl. Med. 2, 473–479,

18. Wang, M., Ling, K.-H., Tan, JJ a Lu, C.-B. (2020) Vývoj a diferenciace dopaminergního neuronu středního mozku: od lavice po postel. Buňky 9,

19. Marton, RM a Ioannidis, JPA (2019) Komplexní analýza protokolů pro odvození dopaminergních neuronů z lidských pluripotentních kmenových buněk. Stem Cells Transl. Med. 8, 366–374,

20. Maroteaux, L., Campanelli, JT a Scheller, RH (1988) Synuclein: neuron-specifický protein lokalizovaný v jádře a presynaptickém nervovém zakončení. J. Neurosci. 8, 2804–2815,

21. Uversky, VN, Li, J. a Fink, AL (2001) Důkaz pro částečně složený meziprodukt při tvorbě alfa-synukleinových fibril. J. Biol. Chem. 276, 10737–10744,

22. Theillet, F.-X., Binolfifi, A., Bekei, B., Martorana, A., Rose, HM, Stuiver, M. et al. (2016) V savčích buňkách přetrvává strukturální porucha monomerního -synukleinu. Příroda 530, 45–50,

23. Buell, AK, Galvagnion, C., Gaspar, R., Sparr, E., Vendruscolo, M., Knowles, TPJ et al. (2014) Podmínky řešení určují relativní význam nukleačních a růstových procesů při agregaci -synukleinu. Proč. Natl. Akad. Sci. USA 111, 7671–7676,

24. Rovere, M., Sanderson, JB, Fonseca-Ornelas, L., Patel, DS a Bartels, T. (2018) Refolding helikálního rozpustného -synukleinu prostřednictvím přechodné interakce s lipidovými rozhraními. FEBS Lett. 592, 1464–1472,

25. Moons, R., Konijnenberg, A., Mensch, C., Van Elzen, R., Johannessen, C., Maudsley, S. et al. (2020) Tvar kovových iontů -synuklein. Sci. Rep. 10, 16293,

26. Bertoncini, CW, Fernandez, CO, Griesinger, C., Jovin, TM a Zweckstetter, M. (2005) Familiární mutanti alfa-synukleinu se zvýšenou neurotoxicitou mají destabilizovanou konformaci. J. Biol. Chem. 280, 30649–30652,

27. Winner, B., Jappelli, R., Maji, SK, Desplats, PA, Boyer, L., Aigner, S. et al. (2011) In vivo demonstrace, že oligomery alfa-synukleinu jsou toxické. Proč. Natl. Akad. Sci. USA 108, 4194–4199,

28. Polymeropoulos, MH, Lavedan, C., Leroy, E., Ide, SE, Dehejia, A., Dutra, A. et al. (1997) Mutace v genu pro alfa-synuklein identifikovaná v rodinách s Parkinsonovou chorobou. Science 276, 2045–2047,

29. Lashuel, HA, Overk, ČR, Oueslati, A. a Masliah, E. (2013) Mnoho tváří -synukleinu: od struktury a toxicity k terapeutickému cíli. Nat. Neurosci. 14, 38–48,

30. Cabin, DE, Shimazu, K., Murphy, D., Cole, NB, Gottschalk, W., McIlwain, KL a kol. (2002) Vyčerpání synaptických vezikul koreluje s oslabenými synaptickými reakcemi na prodlouženou opakovanou stimulaci u myší postrádajících alfa-synuklein. J. Neurosci. 22, 8797–8807,

31. Burre, J., Sharma, M., Tsetsenis, T., Buchman, V., Etherton, MR a S ¨udhof, TC (2010) Alfa-synuklein podporuje sestavení SNARE-komplexu in vivo a in vitro. Science 329, 1663–1667,

32. Miraglia, F., Ricci, A., Rota, L. a Colla, E. (2018) Subcelulární lokalizace agregátů alfa-synukleinu a jejich interakce s membránami. Neural Regen. Res. 13, 1136–1144,

33. Carnwath, T., Mohammed, R. a Tsiang, D. (2018) Přímé a nepřímé účinky -synukleinu na stabilitu mikrotubulů v patogenezi Parkinsonovy choroby. Neuropsychiatr. Dis. Zacházet. 14, 1685–1695,

34. Wersinger, C. a Sidhu, A. (2003) Útlum aktivity dopaminového transportéru -synukleinem. Neurosci. Lett. 340, 189–192,

35. Lee, FJ, Liu, F., Pristupa, ZB a Niznik, HB (2001) Přímá vazba a funkční spojení alfa-synukleinu s transportéry dopaminu urychlují apoptózu vyvolanou dopaminem. FASEB J. 15, 916–926

36. Ahn, B.-H., Rhim, H., Kim, SY, Sung, Y.-M., Lee, M.-Y., Choi, J.-Y. a kol. (2002) alfa-synuclein interaguje s isozymy fosfolipázy D a inhibuje pervanadatem indukovanou aktivaci fosfolipázy D v buňkách lidských embryonálních ledvin{8}}. J. Biol. Chem. 277, 12334–12342,

37. Gorbatyuk, OS, Li, S., Nguyen, FN, Manfredsson, FP, Kondrikova, G., Sullivan, LF a kol. (2010) -Exprese synukleinu v krysí substantia nigra potlačuje toxicitu fosfolipázy D2 a nigrální neurodegeneraci. Mol. Ther. 18, 1758–1768,

38. Ferreira, SA a Romero-Ramos, M. (2018) Odpověď mikroglie během Parkinsonovy nemoci: intervence alfa-synukleinu. Přední. Buňka. Neurosci. 12 247,

39. Grozdanov, V. a Danzer, KM (2020) Intracelulární alfa-synuklein a funkce imunitních buněk. Přední. Cell Dev. Biol. 8, 562692,

40. Devine, MJ, Ryten, M., Vodička, P., Thomson, AJ, Burdon, T., Houlden, H. et al. (2011) Parkinsonova nemoc indukovaná pluripotentními kmenovými buňkami s triplikací -synukleinového lokusu. Nat. Commun. 2 440,

41. Ryan, SD, Dolatabadi, N., Chan, SF, Zhang, X., Akhtar, MW, Parker, J. et al. (2013) Isogenní lidský iPSC Parkinsonův model ukazuje dysfunkci vyvolanou nitrosativním stresem v transkripci MEF2-PGC1. Cela 155, 1351–1364,

42. Barbuti, P., Antony, P., Santos, B., Massart, F., Cruciani, G., Dording, C. et al. (2020) Použití screeningu s vysokým obsahem ke generování jednobuněčných klonů iPS pocházejících z pacientů s korekcí genu pro jednu buňku odhaluje nadbytek alfa-synukleinu s bodovou mutací A30P familiární Parkinsonovy choroby. Buňky 9,

43. Deng, H. a Yuan, L. (2014) Genetické varianty a zvířecí modely u SNCA a Parkinsonovy choroby. Ageing Res. Rev. 15, 161–176,

44. Kasten, M. a Klein, C. (2013) Mnoho tváří mutací alfa-synukleinu. Po. Porucha. 28, 697–701,

45. Singleton, AB, Farrer, M., Johnson, J., Singleton, A., Hague, S., Kachergus, J. et al. (2003) triplikace lokusu alfa-synucleinu způsobuje Parkinsonovu chorobu. Science 302, 841,

46. ​​Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Botelho, MG, Lin, KH, Wales, P., Koch, JC a kol. (2015) Zvýšený -synuklein způsobený triplikací genu SNCA narušuje neuronální diferenciaci a zrání v pluripotentních kmenových buňkách pocházejících z Parkinsonovy choroby. Cell Death Dis. 6, e1994,

47. Lin, L., G¨oke, J., Cukuroglu, E., Dranias, MR, VanDongen, AMJ a Stanton, LW (2016) Molekulární rysy podléhající neurodegeneraci identifikované prostřednictvím in vitro modelování geneticky různorodých pacientů s Parkinsonovou chorobou. Cell Rep. 15, 2411–2426,

48. Tagliafifierro, L., Zamora, ME and Chiba-Falek, O. (2019) Multiplikace lokusu SNCA exacerbuje neuronální jaderné stárnutí. Hučení. Mol. Genet. 28, 407–421,

49. Heman-Ackah, SM, Manzano, R., Hoozemans, JJM, Scheper, W., Flynn, R., Hagerty, W. et al. (2017) Alfa-synuklein indukuje rozvinutou proteinovou odpověď v neuronech odvozených od iPSC Triplikace SNCA při Parkinsonově chorobě. Hučení. Mol. Genet. 26, 4441–4450,

50. Vasquez, V., Mitra, J., Hegde, PM, Pandey, A., Sengupta, S., Mitra, S., et al. (2017) Chromatin navázaný oxidovaný -synuklein způsobuje zlomy vláken v neuronových genomech in vitro modely Parkinsonovy choroby. J. Alzheimer's Dis. 60, S133–S150,

51. Brazdis, R.-M., Alecu, JE, Marsch, D., Dahms, A., Simmnacher, K., L¨orentz, S. et al. (2020) Demonstrace neuronové zranitelnosti specifické pro oblast mozku v modelu familiární Parkinsonovy choroby založeném na lidském iPSC. Hučení. Mol. Genet. 29, 1180–1191,

52. Flierl, A., Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Mak, SK, Hesley, J., Soldner, F. a kol. (2014) Vyšší vulnerabilita a stresová citlivost neuronových prekurzorových buněk nesoucích triplikaci genu alfa-synukleinu. PLoS ONE 9, e112413,

53. Ludtmann, MHR, Angelova, PR, Horrocks, MH, Choi, ML, Rodrigues, M., Baev, AY et al. (2018) -synukleinové oligomery interagují s ATP syntázou a otevírají pór přechodu permeability u Parkinsonovy choroby. Nat Commun. 9, 2293,

54. Deas, E., Cremades, N., Angelova, PR, Ludtmann, MHR, Yao, Z., Chen, S. et al. (2016) Alfa-synukleinové oligomery interagují s kovovými ionty, aby vyvolaly oxidační stres a neuronální smrt u Parkinsonovy choroby. Antioxid. Redoxní signál. 24, 376–391,

55. Byers, B., Cord, B., Nguyen, HN, Sch ¨ule, B., Fenno, L., Lee, PC et al. (2011) Triplikace SNCA DA neurony odvozené od iPSC pacienta s Parkinsonovou chorobou akumulují -synuklein a jsou náchylné k oxidativnímu stresu. PLoS ONE 6, e26159,

56. Zygogianni, O., Antoniou, N., Kalomoiri, M., Kouroupi, G., Taoufifik, E. a Matsas, R. (2019) In vivo fenotypování familiární Parkinsonovy choroby s lidskými indukovanými pluripotentními kmenovými buňkami: důkaz studie konceptu. Neurochem. Res. 44, 1475–1493,

57. Conway, KA, Harper, JD a Lansbury, PT (1998) Urychlená tvorba fibril in vitro mutantním alfa-synukleinem spojeným s časným nástupem Parkinsonovy choroby. Nat. Med. 4, 1318–1320,

58. Khurana, V., Peng, J., Chung, CY, Auluck, PK, Fanning, S., Tardiff, DF a kol. (2017) Sítě na úrovni genomu spojují geny neurodegenerativních onemocnění s -synukleinem prostřednictvím specifických molekulárních cest. Cell Syst. 4, 157.e14–170.e14,

59. Dettmer, U., Newman, AJ, Soldner, F., Luth, ES, Kim, NC, von Saucken, VE a kol. (2015) Mutace synukleinu způsobující Parkinsonovu chybu posouvají nativní tetramery na monomery jako mechanismus pro iniciaci onemocnění. Nat. Commun. 6, 7314,

60. Zambon, F., Cherubini, M., Fernandes, HJR, Lang, C., Ryan, BJ, Volpato, V. et al. (2019) Patologie buněčného synukleinu je spojena s bioenergetickou dysfunkcí v dopaminových neuronech pocházejících z Parkinsonovy iPSC. Hučení. Mol. Genet. 28, 2001–2013,

61. Cuddy, LK, Wani, WY, Morella, ML, Pitcairn, C., Tsutsumi, K., Fredriksen, K. et al. (2019) Stresem indukovaná buněčná clearance je zprostředkována SNARE proteinem ykt6 a narušena -synukleinem. Neuron 104, 869.e11–884.e11,

62. Kouroupi, G., Taoufifik, E., Vlachos, IS, Tsioras, K., Antoniou, N., Papastefanaki, F. et al. (2017) Defektní synaptická konektivita a axonální neuropatologie v modelu familiární Parkinsonovy choroby založeném na lidském iPSC. Proč. Natl. Akad. Sci. USA 114, E3679–E3688,

63. Stykel, MG, Humphries, K., Kirby, MP, Czaniecki, C., Wang, T., Ryan, T. et al. (2018) Nitrace mikrotubulů blokuje axonální mitochondriální transport v modelu lidských pluripotentních kmenových buněk Parkinsonovy choroby. FASEB J. 32, 5350–5364,

64. Shaltouki, A., Hsieh, C.-H., Kim, MJ a Wang, X. (2018) Alfa-synuklein zpožďuje mitofágii a cílení na Miro zachraňuje ztrátu neuronů v modelech Parkinsonovy choroby. Acta Neuropathol. 136, 607–620,

65. Nguyen, HN, Byers, B., Cord, B., Shcheglovitov, A., Byrne, J., Gujar, P. et al. (2011) DA neurony odvozené od iPSC mutantu LRRK2 vykazují zvýšenou náchylnost k oxidativnímu stresu. Cell Stem Cell 8, 267–280,

66. Bieri, G., Brahic, M., Bousset, L., Couthouis, J., Kramer, NJ, Ma, R. et al. (2019) LRRK2 modifikuje -syn patologii a šíření v myších modelech a lidských neuronech. Acta Neuropathol. 137, 961–980,

67. Kim, H., Park, HJ, Choi, H., Chang, Y., Park, H., Shin, J. et al. (2019) Modelování sporadické Parkinsonovy choroby G2019S-LRRK2 v 3D organoidech středního mozku. Stem Cell Rep. 12, 518–531,

68. Reinhardt, P., Schmid, B., Burbulla, LF, Schondorf, DC, Wagner, L., Glatza, M. a kol. (2013) Genetická korekce mutace LRRK2 v lidských iPSC spojuje parkinsonskou neurodegeneraci se změnami v genové expresi závislými na ERK. Cell Stem Cell. 12, 354–367,

69. Schiesling, C., Kieper, N., Seidel, K. a Kr¨uger, R. (2008) Přehled: Familiární Parkinsonova nemoc – genetika, klinický fenotyp a neuropatologie o běžné sporadické formě onemocnění. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 34, 255–271,

70. Shaltouki, A., Sivapathham, R., Pei, Y., Gerencser, AA, Momçilovi´c, O., Rao, MS et al. (2015) Mitochondriální alterace pomocí PARKIN v dopaminergních neuronech pomocí PARK2 pacient-specifických a PARK2 knockout izogenních iPSC linií. Stem Cell Rep. 4, 847–859,

71. Imaizumi, Y., Okada, Y., Akamatsu, W., Koike, M., Kuzumaki, N., Hayakawa, H. et al. (2012) Mitochondriální dysfunkce spojená se zvýšeným oxidačním stresem a akumulací -synukleinu v neuronech odvozených od PARK2 iPSC a posmrtné mozkové tkáni. Mol. Mozek 5, 35,

72. Chung, KK, Zhang, Y., Lim, KL, Tanaka, Y., Huang, H., Gao, J., et al. (2001) Parkin ubikvitinuje protein interagující s alfa-synukleinem, synfilin-1: důsledky pro tvorbu Lewyho tělísek u Parkinsonovy choroby. Nat. Med. 7, 1144–1150,

73. Ikeda, A., Nishioka, K., Meng, H., Takanashi, M., Hasegawa, I., Inoshita, T. et al. (2019) Mutace v CHCHD2 způsobují agregaci synukleinu. Hučení. Mol. Genet. 28, 3895–3911,

74. Papapetrou, EP a Sadelain, M. (2011) Generování beztransgenových lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk s vyštěpitelným jednoduchým polycistronickým vektorem. Nat. Protoc. 6, 1251–1273,

75. Narsinh, KH, Jia, F., Robbins, RC, Kay, MA, Longaker, MT a Wu, JC (2011) Generování dospělých lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk pomocí nevirových minikruhových DNA vektorů. Nat. Protoc. 6, 78–88,

76. Kim, K., Zhao, R., Doi, A., Ng, K., Unternaehrer, J., Cahan, P. et al. (2011) Typ dárcovských buněk může ovlivnit epigenom a diferenciační potenciál lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk. Nat. Biotechnol. 29, 1117–1119,

77. Nishino, K., Toyoda, M., Yamazaki-Inoue, M., Fukawatase, Y., Chikazawa, E., Sakaguchi, H. et al. (2011) Dynamika methylace DNA v lidských indukovaných pluripotentních kmenových buňkách v průběhu času. PLoS Genet. 7, e1002085,

78. Yehezkel, S., Rebibo-Sabbah, A., Segev, Y., Zuckerman, M., Shaked, R., Huber, I. et al. (2011) Přeprogramování telomerních oblastí během generace lidských indukovaných pluripotentních kmenových buněk a následná diferenciace na deriváty podobné fibroblastům. Epigenetika 6, 63–75,

79. Rohani, L., Johnson, AA, Arnold, A. a Stolzing, A. (2014) Podpis stárnutí: charakteristický znak indukovaných pluripotentních kmenových buněk? Stárnoucí buňka 13, 2–7,

80. Miller, JD, Ganat, YM, Kishinevsky, S., Bowman, RL, Liu, B., Tu, EY a kol. (2013) Modelování pozdního nástupu onemocnění prostřednictvím stárnutí vyvolaného progerinem založené na lidském iPSC. Cell Stem Cell 13, 691–705,

81. Vera, E., Bosco, N. a Studer, L. (2016) Vytváření modelů onemocnění založených na lidském iPSC s pozdním nástupem indukcí neuronálních fenotypů souvisejících s věkem prostřednictvím manipulace telomerázou. 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) Fenotypy specifické pro onemocnění v dopaminových neuronech z lidských modelů genetické a sporadické Parkinsonovy choroby na bázi iPS. EMBO Mol. Med. 4, 380–395,

83. Safari, F., Hatam, G., Behbahani, AB, Rezaei, V., Barekati-Mowahed, M., Petramfar, P. et al. (2020) Systém CRISPR: vysoce výkonný nástroj pro výzkum a léčbu Parkinsonovy choroby. Buňka. Mol. Neurobiol. 40, 477–493, h

84. Guhathakurta, S., Kim, J., Adams, L., Basu, S., Song, MK, Adler, E. et al. (2021) Cílené zmírnění zvýšených histonových značek u SNCA zmírňuje -synuklein u Parkinsonovy choroby. EMBO Mol. Med. 13, e12188,

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

1. Physiology School of Medicine, National University of Ireland Galway, Galway, Irsko;

2. C ´ URAM SFI Center for Research in Medical Devices, National University of Ireland Galway, Galway, Irsko