Sjúkdómsvaldandi vélbúnaður -synucleins í HiPSC líkani af Parkinsonsveiki

Ágrip

-synuclein er sífellt áberandi þátttakandi í meinafræði margs konar taugahrörnunarsjúkdóma. Parkinsonsveiki (PD) er taugahrörnunarsjúkdómur sem hefur aðallega áhrif á dópamínvirku (DA) taugafrumurnar í substantia nigra heilans. Dæmigert fyrir PD meinafræði er að finna próteinsamanlög sem kallast „Lewy bodies“ í heilasvæðum sem verða fyrir áhrifum. -synuclein kemur við sögu í mörgum sjúkdómsástandum þar á meðal vitglöpum með Lewy bodies (DLB) og Alzheimerssjúkdómi. Hins vegar er PD algengasta synucleinopathy og heldur áfram að vera mikilvægur áhersla í PD rannsóknum hvað varðar -synuclein Lewy líkama meinafræði. Stökkbreytingar í nokkrum genum tengjast þróun PD þar á meðal SNCA, sem kóðar -synuclein. Ýmis líkankerfi hafa verið notuð til að rannsaka -synuclein lífeðlisfræði og meinalífeðlisfræði til að reyna að tengja nánar við PD meinafræði. Þessi líkön fela í sér frumu- og dýrakerfi sem kanna erfðabreytta tækni, tjáningu veiruferjura, niðurbrotsaðferðir og líkön til að rannsaka hugsanleg príonpróteinlík áhrif -synúkleins. Núverandi endurskoðun beinist að líkönum af völdum fjölhæfra stofnfrumna af völdum manna (iPSC) með sérstakri áherslu á stökkbreytingar eða margföldun á SNCA geninu. iPSCs eru tækni í örri þróun sem lofar miklu í rannsóknum á eðlilegri lífeðlisfræði og sjúkdómslíkönum in vitro. Hæfni til að viðhalda erfðafræðilegum bakgrunni sjúklings og endurtaka svipaðar frumusvipgerðir gerir iPSCs að öflugu tæki í rannsóknum á taugasjúkdómum. Þessi umfjöllun beinist að núverandi þekkingu um lífeðlisfræðilega virkni -synuclein sem og hlutverki þess í PD meingerð byggt á mönnum iPSC módelum.

Leitarorð

-synuclein meingerð; hiPSC módel; Parkinsons veiki; Taugahrörnunarsjúkdómar;Cistanche ávinningur.

Smelltu hér til að kaupaCistanche bætiefni

Kynning

Taugahrörnunarsjúkdómar eru hópur versnandi sjúkdóma sem einkennast af frumudauða í taugafrumum, að undanskildum sjúkdómum sem aðallega tengjast blóðþurrð, sýkingu eða illkynja sjúkdómi [1]. Taugahrörnunarsjúkdómar eru algengustu aldurstengdu sjúkdómarnir hjá mönnum, verða sífellt algengari og hafa áhrif á milljónir manna um allan heim. Þrátt fyrir umtalsverða viðleitni í vísindum og klínískum rannsóknum vantar enn árangursríkar meðferðir. Það er því afar mikilvægt að brúa bilið í skilningi okkar á lífeðlisfræðilegum og meinafræðilegum ferlum sem liggja að baki taugahrörnun til að auðvelda þróun markvissra og árangursríkra meðferðaraðferða. Á síðustu 25 árum hefur verið greint frá mörgum frumu- og sameindaaðferðum sem tengjast hrörnun taugafrumna, mest áberandi meðal þeirra er útfelling próteina [2], DNA stökkbreytingar í hvatberum [3] og oxunarálag [4]. Myndun óeðlilegra samsafna lífeðlisfræðilegra próteina hefur vakið mikla athygli og er auðkennd sem lykileinkenni margra taugahrörnunarsjúkdóma, sem nú eru flokkaðir í það sem kallað er próteinkvilla [5]. Taugahrörnunarpróteinkvilla tákna hóp sjúkdóma sem eru skilgreindir með óviðeigandi samloðun, útfellingu og/eða uppsöfnun eðlilegs próteins sem hefur verulega eðlilega lífeðlisfræðilega virkni. Próteinsjúkdómar eru flokkaðir út frá helstu próteinum sem finnast í þessum útfellingum, þannig að tauopathies innihalda aðallega τ prótein og TDP-43 próteinsjúkdómar innihalda TDP-43 [6]. -synuclein er lykilþáttur í þessum hópi próteina sem taka þátt í taugahrörnunarsjúkdómum.

Sýnt hefur verið fram á að -synuclein gegnir lykilhlutverki í meinafræði margs konar taugahrörnunarsjúkdóma, flokkað sem synucleinopathy. -synuclein er kóðað af SNCA geninu sem er að finna á litningi 4 (4q21.3-22) og stökkbreytingar í þessu geni sýna sjálfsfrumna ríkjandi mynstur erfða. Sýnt hefur verið fram á að stökkbreytingar í þessu geni leiða til -synuclein uppsöfnun og samloðun sem kemur fram í mörgum tegundum taugahrörnunarsjúkdóma [7-9]. Þekktir sjúkdómar eins og Parkinsonsveiki (PD), vitglöp með Lewy bodies (DLB) og fjölkerfisrýrnun (MSA) eru fangaðir í þessum hópi, auk sjaldgæfara meinafræði eins og taugatruflanir, hrein sjálfvirk bilun (PAF) eða REM svefnhegðunarröskun [10].

Eins og er, er breitt svið líkankerfa tiltækt til að aðstoða við rannsókn á synucleinopathies. Dýralíkön veita dýrmætar upplýsingar um hegðunarbreytingar sem tengjast breytingum á taugafrumum, en munur á tegundum skapar hindrun fyrir því að fá sjúkdómssértækar svipgerðir sem hægt er að þýða manna. Frumulíkön hafa þann kost að leyfa meinafræðinni að þróast hratt, eru hagkvæm og auðveldara er að meðhöndla þau með erfðafræðilegum hætti og vekja áhuga, sérstaklega í sameinda- og frumurannsóknum. Á síðustu 14 árum hefur tilkoma framkallaðrar fjölhæfrar stofnfrumutækni (iPSC) aukið skilning okkar á sjúklingasértækum sameindaháttum sjúkdóma til muna, sem og þróun hugsanlegra nýrra meðferða og lyfjaskimunar. Þessi tækni byggir á getu til að endurforrita sjúkdómssértæka trefjafrumur sjúklinga með því að þvinga fram tjáningu sérstakra umritunarþátta (oftast Oct4, Sox2, cMyc og Klf4), sem leiðir til fjölhæfs ástands. Í kjölfarið eru þessar fjölhæfu frumur síðan aðgreindar í sérstakar líkamsþroskaðar frumur sem vekja áhuga [11]. Þessi tegund af nálgun er almennt þekkt sem „sjúkdómur í fat“ líkan [12] (Mynd 1). Þessi aðferðafræði hefur þann kost að viðhalda fullkomnum erfðafræðilegum bakgrunni sjúklingsins og gerir kleift að rannsaka áhrif ákveðinna lykilstökkbreytinga á meinalífeðlisfræði, sem gerir kleift að lýsa svipgerðum sem byggjast á lykilstökkbreytingum í frumum í flóknum sjúkdómum eins og PD [13].

Dópamínvirkar (DA) taugafrumur eru aðal frumutegundin sem notuð er til að rannsaka taugahrörnun í PD með því að nota nokkrar mismunandi samskiptareglur. Flestar samskiptareglur fela í sér þvingaða tjáningu LMX1A, sem umritar umritunarþátt sem er mikilvægur fyrir kvið miðheila sjálfsmynd, með tvíþættri SMAD hömlunaraðferð. Þetta ferli byggir á notkun efnasambandanna Noggin og SB431542 sem virka sem hemlar á merkja-transducer próteinfjölskyldunni SMAD (skammstöfun frá samruna Caenorhabditis elegans SMA gena og Drosophila MAD, Mothers against decapentaplegi), sem eru lykilstjórnendur á frumuvöxtur [14–16]. Nýlega er hægt að stýra aðgreiningu með þvingaðri oftjáningu þáttanna ASCL1, NURR1 og LMX1A [17]. Endurforritun PD sjúklingafrumna og aðgreining í DA taugafrumum hefur verið endurskoðuð mikið annars staðar [18,19].

Með því að viðurkenna dýrmætar upplýsingar sem iPSC módel bjóða upp á og mikilvægi -synuclein í taugahrörnun, mun þessi umfjöllun einbeita sér að þekkingunni sem fæst við að rannsaka SNCA stökkbreytingar í iPSC líkankerfum, kanna -synuclein samloðun og eiturverkanir. Í þessu samhengi verða nokkrar viðeigandi spurningar ræddar: eru stökkbreytingar í SNCA geninu eini hvatinn að -synuclein samloðun? Hver eru sjúkdómsvaldandi áhrif SNCA stökkbreytinga frábrugðin -synuclein samloðun?

-synuclein: uppbygging og eðlileg lífeðlisfræðileg virkni

Byggt á núverandi bókmenntum, er -synuclein 14-kDa prótein, sem er alls staðar tjáð í presynaptic enda heilans, aðallega í örvandi taugafrumum, fyrst tilkynnt árið 1988 [20]. Náttúruleg uppbygging -synuclein próteins er enn uppspretta umræðu en er talið innfædda óbrotið prótein við eðlilegar lífeðlisfræðilegar aðstæður [21,22]. Þannig getur uppbygging þess verið breytileg eftir breytingum á staðbundnu umhverfi [23], þar sem það getur haft samskipti við lípíð [24] eða málma [25]. Breytingar á -synuclein uppbyggingu eru taldar tengjast sjúklegri misfellingu þess og samloðun sem almennt sést við synucleinopathies [26]. Til dæmis hefur verið séð að myndun -synuclein oligomers framkallað af stökkbreytingum eins og E35K og E57K hefur áhrif á gegndræpi og heilleika frumuhimnunnar sem stuðlar að dauða frumunnar [27]. Þó að margir þættir geti stuðlað að afbrigðilegri -synuclein framleiðslu og samloðun, eru einn helsti þátttakendur stökkbreytingar á SNCA geninu sem kóðar -synuclein og þetta gen var fyrsta stökkbreytingin sem greint var frá í sjálfsfrumnaráðandi PD [28] með síðari tengslum við DLB [28] 8]. Nákvæm lífeðlisfræðileg virkni -synuclein er enn óþekkt en ýmis hlutverk sem tengjast taugamótastarfsemi hafa verið auðkennd. Þessar aðgerðir fela í sér blöðruþyrping, endurvinnslu og viðhald á taugamótablöðruforðalauginni [29,30]. Að auki hefur verið sýnt fram á að -synuclein stuðlar að SNARE flóknu myndun sem eykur losun taugaboðefna [31]. Að auki tekur það einnig þátt í stjórnun innanfrumuverslunar með samskiptum við marga meðlimi Rab GTPase fjölskyldunnar [32], sem og með örpíplukjarna og vaxtarhraða [33]. Aðrar rannsóknir byggðar á gögnum frá PD heila sýna að -synuclein getur einnig stjórnað dópamínmagni með því að hafa áhrif á DAT virkni [34]. Aukið magn dópamíns getur leitt til frumuskemmda sem afleiðing af oxunarálagi [35]. Nýlega hefur verið sýnt fram á að -synuclein hamlar fosfólípasa D (PLD) sem er ábyrgur fyrir umbreytingu fosfatidýlkólíns í fosfatíðsýru, sem stjórnar taugafrumuferli eins og vexti, aðgreiningu og losun taugaboðefna og DA taugahrörnun [36,37]. Einnig hefur verið greint frá því að -synuclein gegni hlutverki í taugabólgu með því að hefja ónæmissvörun. Utanfrumu-synuclein getur hrundið af stað virkjun og fjölgun ónæmisfrumna, frumuseytingu og átfrumumyndun [38,39].

-synuclein svipgerð í SNCA-stökkbreyttum iPSC-afleiddum líkönum

iPSCs bjóða upp á nokkra kosti umfram önnur líkankerfi, með ótakmörkuðu framboði af klínískt viðeigandi svipgerðafrumum af mannlegum uppruna á sama tíma og þeir viðhalda upprunalegum erfðafræðilegum eiginleikum sjúklingsins, þar á meðal genastökkbreytingum eða litningafrávikum. Helstu SNCA afbrigði sem tengjast erfðafræðilegri PD, þ.mt þreföldun / tvítekningar [40] og misense point stökkbreytingar eins og A53T [41], A30T [42], eða E46K [9] hafa verið gerð í iPSCs. Vegna mikillar tíðni þreföldunar eða A53T SNCA stökkbreytinga hjá PD sjúklingum, er mikill meirihluti iPSC líkana til þessa einblínt á þessar tvær stökkbreytingargerðir og einkennandi svipgerðir þeirra eru teknar saman á mynd 2.

iPSC líkön af SNCA þreföldun

SNCA genafjölgun tengist yngri aldri þegar PD byrjar og aukinni alvarleika einkenna. Þrennfaldar SNCA leiða til myndun aukaeintaka af SNCA geninu og oftjáningu á villigerð -synúkleíni sem leiðir til myndunar eitraðra samsetninga og útbreiddra taugafrumnaskemmda [43], sem bendir til skammtaháðra áhrifa -synúkleíns í sjúkdómsvaldandi áhrifum. SNCA þríföldunarberar eru með alvarlegri svipgerð og sýna hraðari sjúkdómsframvindu en fjölföldunarberar og sýna í mörgum tilfellum frekari hreyfieiginleika [44]. Taugasjúkdómafræðileg skoðun á heila PD sjúklinga með SNCA þreföldun sýnir alvarlega hrörnun á substantia nigra, ótrúlegt tap á taugafrumum og lofttæmingu í tímaberki, auk útbreiddrar Lewy líkamssöfnunar [45]. Þessi meinafræði endurspeglast í iPSC-afleiddum DA-taugafrumum með SNCA þreföldun, sem sýna aukið -synuclein mRNA magn, sem leiðir til óeðlilegrar og hækkaðrar próteintjáningar [46]. Að auki sýna iPSC-afleiddar taugafrumur sem geyma þessa stökkbreytingu hærra magn af -synuclein fosfórun, eitthvað sem er almennt að finna í PD heila [47], auk óeðlilegrar aukningar á -synuclein sameindum og Lewy bodies [9,48].

iPSC líkön eru nú einnig farin að veita frekari upplýsingar um undirliggjandi sameindaferla með SNCA þreföldun. Endoplasmic reticulum (ER) streita og virkjun á óbrotnu próteinviðbrögðum (UPR) er virkjað í iPSC-afleiddum taugafrumum sem hýsa SNCA þreföldun [49]. Þetta sýnir mikilvægu hlutverki sem ER gegnir í útrýmingu á afbrigðilegum próteinsamstæðum innan frumunnar sem leiðir til ER streitu og tengdrar UPR þegar farið er yfir ER getu.

Venjulegir taugafrumuferli verða fyrir áhrifum af SNCA þreföldun og iPSC líkön hafa sýnt fram á að aðgreining og þroski taugafruma er breytt með SNCA þreföldun. SNCA þreföldun iPSC-afleiddar taugafrumur geta ekki myndað dæmigert flókið taugafrumnanet, viðhaldið útbreiðslugetu þeirra og sýnt fíngerðar breytingar á aðgreiningargetu. Þessar breytingar eru frekar studdar af marktækri minnkun sem sést á genum sem tengjast aðgreiningu eins og DLK, GABABR2 og NURR1, og minnkun á lengd taugafrumaútvaxtar [46,47]. Þessar upplýsingar benda til taps á endurnýjunargetu sem getur aukið tap á taugafrumum enn frekar í PD sjúklingum.

Þrátt fyrir að -synuclein sé að mestu staðbundið í presynaptic taugaenda, finnst lítið brot einnig í frumukjörnum. iPSC taugafrumur með SNCA þreföldun sýna breytingar á erfðamengi uppbyggingu, sem leiðir til DNA skemmda [50]. Þessar iPSC-afleiddar taugafrumur tjá afbrigðilegar öldrunarsvipgerðir eins og sést enn frekar af minni tjáningu heterókrómatínmerkja og sýna óeðlilegt kjarnahjúp [48], auk þess að hafa áhrif á heilleika erfðamengisins sem veldur broti á DNA strengi og frumudauða [50].

Truflun á starfsemi hvatbera er algengur þáttur í tapi taugafrumna og er aðal frumulíffærin sem hefur áhrif á -synuclein meinafræði. Í samræmi við þetta er algengt að finna skerðingu á hvatberum í iPSC-afleiddum SNCA þreföldunartaugafrumum [51]. Skert hvatbera kemur fram sem breytingar á orkuefnaskiptum vegna truflunar á nauðsynlegum ferlum eins og öndunargetu og ATP framleiðslu [52]. Þegar SNCA þreföldun iPSC-afleiddar taugafrumur verða fyrir lágum styrk kalsíumjónófórs ferritíns eða leysir-framkallaðs ROS, hafa þær meiri næmi fyrir myndun gegndræpis umbreytingarhola (PTPs) samanborið við stjórntaugafrumur [53]. Nokkrar rannsóknir sýna einnig að SNCA stökkbreytingar hafa aukið grunnnæmni fyrir eiturefnavöldum oxunarálagi sem getur versnað af milliverkunum málmjóna [54]. Útsetning SNCA-þriföldunar iPSC-afleiddra taugafrumna fyrir eiturefnum eins og 6OHDA leiðir til aukins frumudauða og caspasa-3 virkjunar [47] sem og aukningar á sjálfsátfrumum [46]. Þessar niðurstöður eru frekar studdar af hækkuðu magni oxunarálagsmerkja eins og DNAJA1, HMOX2, UCHL1 og HSPB1, sem taka þátt í vernd frumunnar gegn oxunarskemmdum, og MAOA, sem er uppspretta oxunarálags þegar það er oftjáð í þessum taugafrumum [ 55].

Cistanche pillur

iPSC líkön af SNCA-A53T stökkbreytingu

iPSC-afleiddar taugafrumur með A53T stökkbreytingunni sýna meiri tilhneigingu til að framleiða -synuclein óligómerur og einingar í samanburði við stjórntaugafrumur. Þetta samsvarar vel því sem sést í mannsheilanum hjá sjúklingum sem bera sömu stökkbreytingu [41,56]. SNCA-A53T missense stökkbreytingin var sú fyrsta sem greindist og er algengasta stökkbreytingin sem er til staðar hjá PD sjúklingum [28]. A53T stökkbreytingin tengist u.þ.b. 10-ári fyrr upphafsaldur samanborið við aðrar stökkbreytingar á misskilningi [44]. A53T stökkbreytingin kemur stöðugleika á -synuclein próteinið í -blöðum, sem leiðir til hraðari myndun fibril sem eitruð ávinningur á virkni, sem stuðlar að því að ættgengt PD byrjar snemma [26,57]. iPSC-afleiddar taugafrumur sýna einnig vanreglu í próteinframleiðslu og umritunartengdum mRNA vegna samspils A53T stökkbreytts -synucleins við nauðsynlega umritunarþætti, ríbonucleoprótein og ríbósómaprótein, byggt á greiningarskýrslum um erfðamengi [58]. Hins vegar sýndi önnur rannsókn lækkun á hlutfalli tetramera / einliða í SNCA-A53T iPSC-afleiddum taugafrumum samanborið við stjórn sem bendir til þess að ákveðnar sköpur eins og tetramerar geti stöðugt próteinið og komið í veg fyrir eituráhrifin sem sjást með sumum fáliðum [59].

Eins og greint hefur verið frá fyrir SNCA-þriföldun í iPSC-afleiddum taugafrumum, er UPR-kerfið einnig truflað í SNCA-A53T iPSC-afleiddum taugafrumum. Þetta tengist minnkun á tjáningu IRE þáttarins, sem er nauðsynlegur þáttur í þessu ferli [60]. Náskyld leið lýsosomal streitu er einnig trufluð í A53T stökkbreyttum iPSC-afleiddum taugafrumum, þar sem -synuclein binst og afvirkjar ykt6, sem leiðir til próteinasamsöfnunar sem getur verið eitrað fyrir taugafrumum [61].

Svipað og dystrophic taugafrumur sem sést í SNCA þreföldunartaugafrumum, er þetta einnig raunin í SNCA-A53T iPSC-afleiddum taugafrumum [56]. Bólgnir æðahnútar og stórar kúlufrumur, sem tengjast snemma hrörnun taugafruma, eru til staðar í SNCA-A53T iPSC-afleiddum taugafrumum. Þessar breytingar leiða til truflunar á myndun taugafrumnakerfis með því að draga verulega úr synaptic snertingu [62]. Synaptic virkni í SNCA-A53T iPSC-afleiddum taugafrumum er í hættu með niðurstýringu mikilvægra pre- og postsynaptic frumuviðloðunarpróteina sem sést [62]. Þar að auki leiðir skerðing þessara ferla til breytinga á taugamótavirkni með stærri meðalmagni á meiri fjölda sjálfkrafa Ca2 plús skammvinna [56].

Í SNCA-A53T taugafrumum er flutningsferli hvatbera í framhluta hvatbera truflað sem virðist tengjast örpíplunítrun og vanhæfni til að hafa samskipti við hvatbera flutningsfléttur [63]. Á sama hátt sýna SNCA-A53T iPSC-afleiddar taugafrumur hvatvefs seinkun sem tengist uppstjórnun Miro1, lykilpróteins sem tekur þátt í flutningi hvatbera [64]. Formgerð hvatbera er einnig breytt í hringlaga og ógreinóttri lögun með marktækri minnkun á himnugetu þess í stökkbreyttum taugafrumum [60]. Ennfremur eru andoxunarferlar hækkaðir, líklega sem uppbótarbúnaður til að bregðast við aukningu á streitu hvatbera. Vangaveltur hafa verið um að þetta stafi af auknu magni katalasa eða peroxisome-proliferator-virkjaða viðtaka co-activator 1- (PGC1-) [60]. Allir þessir þættir stuðla að for-apoptotic svipgerð sem er til staðar með SNCA-A53T stökkbreytingunni. Það er aukning á tjáningu próteina sem tengjast sjálfsát, eins og p62 eða sjálfsátsmerkinu LC3 [60]. Þetta ferli er sérstaklega versnað í SNCA-A53T iPSC-afleiddum taugafrumum eftir útsetningu fyrir landbúnaðarefnum [41].

Viðbótarþættir sem hafa áhrif á -synuclein samloðun og meinafræði sem finnast í iPSC líkönum

Þrátt fyrir að tilvist stökkbreytinga í SNCA sé lykilþáttur sem ákvarðar próteinbrot og samloðun í eitraðar tegundir, hefur einnig verið sýnt fram á að aðrir þættir og breytur gegna hlutverki í þessu ferli. iPSC-afleiddar taugafrumur með stökkbreytingar í öðrum genum sýna einnig -synuclein samloðun og sýna eituráhrif. iPSC-afleiddar taugafrumur sem bera LRRK2 G2019S stökkbreytingu eru til staðar með auknu magni -synucleins og hafa verulegar samsöfnun samanborið við viðmið [65]. Ennfremur eru þessar taugafrumur viðkvæmar fyrir of mikilli hrörnun þegar þær verða fyrir formynduðum -synuclein fibrils (PFF). Athyglisvert var að sýnt var fram á að þessi áhrif væru afturkræf, þegar stökkbreytingin var leiðrétt í ísmyndandi samanburðarhópum var dregið úr safnmyndun [66]. Að auki fannst annar þáttur sem hefur áhrif á -synuclein samloðun vegna mismunandi tjáningar þíóredoxín-víxlverkandi próteins (TXNIP) í lífrænum ræktum af iPSC-afleiddum taugafrumum með LRRK2 G2019S stökkbreytingunni. TXNIP var áður auðkenndur sem áhættuþáttur fyrir PD og stökkbreyting og mismunatjáning leiðir til hraðari uppsöfnunar -synucleins í LRRK2 G2019S taugafrumum [67]. TXNIP stökkbreytingar eru einnig tengdar við skort á sjálfsáhrifum sem stuðla að auknu magni -synuclein uppsöfnun í taugafrumum [68]. Öll þessi gögn eru einnig í samræmi við sönnunargögn úr heilasýnum úr mönnum, sem sýna mikla -synuclein meinafræði hjá PD sjúklingum með LRRK2 G2019S stökkbreytingu [69].

Parkin genið (PARK2) sem kóðar E3 ubiquitin ligasa er annar mikilvægur þáttur í iPSC rannsóknum á -synuclein. Nýlegar rannsóknir sýna marktæka hækkun á -synúkleínmagni og samsöfnun í iPSC-afleiddum taugafrumum frá sjúklingum sem eru með PARK2 stökkbreytingar samanborið við viðmiðunarlínur [70,71]. Hins vegar, skortur á Lewy bodies í heila PD sjúklinga með parkín stökkbreytingar gerir þessa nákvæmu tengingu óljósa, sem bendir til þess að parkin sjálft gæti haft víxlverkun og víxlverkað -synuclein-víxlverkandi prótein, synphilin-1 og stuðlað að Lewy bodies innifalunum [72] . Það eru einnig vísbendingar um sjaldgæfa erfðafræðilega áhættuþætti fyrir PD eins og CHCHD2, sem sýnir aukningu á óleysanlegum -synuclein uppsöfnun í iPSC-afleiddum DA taugafrumum sem bera CHCHD2 T61I stökkbreytingu [73].

iPSC líkankerfi hafa verið ómetanleg til að sýna fram á þessar tengingar og varpa ljósi á gagnsemi og möguleika sem iPSC tækni getur leitt til flókinnar sameindakortlagningar á -synuclein taugahrörnun í PD.

Cistanche tubulosa

Takmarkanir iPSC líkana af sjúkdómslíkönum

Þrátt fyrir marga kosti sem iPSC tæknin auðveldar í sjúkdómslíkönum eru enn nokkrar takmarkanir og áskoranir sem þarf að sigrast á. Í fyrsta lagi er algengasta áskorunin æxlismyndun sem getur verið framkölluð við endurforritunarferlið með því að nota afturveiru og lentiveiru endurforritunaraðferðir. Óþekkt eða ómæld áhrif endurforritunarferlisins eru hugsanlegur ruglingsþáttur við að meta raunverulegt dæmigert eðli iPSCs sem sjúkdómssértækra líkana. Hins vegar skal tekið fram að nýlegri samskiptareglur nota samþættingarlausar aðferðir eins og Sendai veira eða DNA ferjur og fara að einhverju leyti til að lágmarka þessi vandamál [74,75]. Önnur hindrun sem er vel þekkt við stofnfrumurannsóknir er innri breytileiki iPSC sem myndast frá mismunandi gjöfum, eða klónum frá sama gjafa, þennan breytileika er erfitt að samræma í sumum tilfellum þar sem það getur verið sjúklingaáhrif eða samskiptaáhrif. Endurforritun er hönnuð til að endurstilla algerlega epigenetic fingrafar frumna gjafans sem í raun getur leitt til hlutdrægrar aðgreiningarmöguleika í ákveðnar frumugerðir [76], þó virðast sum gögn sýna að epigenetic minni minnkar með tímanum í ræktun [77] . Ein helsta takmörkun iPSCs í PD líkangerð er að búa til DA taugafrumur með öldrun svipgerð. Rannsóknir hafa sýnt að endurforritunarferlið endurstillir aldraða frumu í unglegra ástand, þar sem svipgerðir hafa lengri telómera, minnkað oxunarálag og hæft skipulag hvatbera [78,79]. Venjulega nota allar frumur fjölmargar gæðaeftirlitsráðstafanir til að vernda eðlilega lífeðlisfræðilega virkni, þannig að það er mögulegt að svipgerðargalla komi aðeins fram þegar verndarleiðir brotna niður. Þannig að búa til aldraða svipgerð er flókið verkefni en sum nýleg gögn benda til þess að hægt sé að framkalla aldraða svipgerð með því að bæta prógeríni við styttri mynd af lamin A sem tengist ótímabærri öldrun [80] og hömlun á telomerasa [81]. Það eru nokkur vandamál þegar iPSC-afleiddar taugafrumur eru notaðar til að móta sjúkdóma og sérstaklega aldurstengda sjúkdóma. Þrátt fyrir áskoranir og hugsanlegar gildrur eru iPSC-afleiddar taugafrumur dýrmæt auðlind í líkanagerð -synuclein meinafræði.

Framtíðarleiðbeiningar með iPSC líkönum af -synuclein meinafræði

iPSC-afleiddar taugafrumur gera okkur kleift að búa til „sjúkdóm í fat“ en auðvelda einnig nákvæma rannsókn á lífeðlisfræðilegum ferlum sem liggja að baki sjúkdómsástandi in vitro. -synuclein samanlagðar tegundir finnast í heila flestra PD sjúklinga í heila og iPSCs eru öflugt tæki til að rannsaka sambandið milli -synuclein og taugahrörnun, kanna lífeðlisfræðileg og meinalífeðlisfræðileg hlutverk -synuclein. Gögnin frá taugafrumum iPSC-afleiddum líkönum af sérstökum erfðafræðilegum stökkbreytingum sem tengjast PD fara vaxandi og sýna sterka fylgni við gögn úr heilasýnum manna [9]. Sérstaklega, þegar um er að ræða SNCA stökkbreytingar sem eru ríkjandi í PD íbúa, er afar mikilvægt að iPSCs sem fyrirmynd geti sterklega rifjað upp sjúkdómsástandið. Gögnin sem skoðuð eru hér benda til þess að iPSCs séu örugglega frábært líkan til að rannsaka lífeðlisfræði og meinafræði SNCA stökkbreytinga.

Venjulega leiða SNCA stökkbreytingar til stöðugleika og samsöfnunar eða tifs á -synúkleíni í Lewy líkama ásamt öðrum próteinum. Þegar þessar samansafnaðar tegundir eru til staðar í frumunni, hafa þær samskipti við aðra frumubyggingu eins og örpípla, sem skerða flutning axonal hvatbera og leiðir að lokum til hrörnunar á taugamótastöðvum og frumutapi [9,26]. Að auki truflast mikilvægar aðgerðir hvatbera af samskiptum -synuclein oligomers við ATP synthasa eins og opnun PTPs, skerðingu á öndun og örvun lípíðperoxunar [53]. Þar að auki, samspil -synuclein aggregates við prótein sem taka þátt í hvatvef, og kemur í veg fyrir viðeigandi úthreinsun gallaðra hvatbera innan frumunnar [64]. Einnig hefur verið bent á víxlverkanir -synuclein oligomers við málmjónir til að valda myndun sindurefna í taugafrumum, sem leiðir til truflunar á eðlilegri frumulífeðlisfræði, sem leiðir til frumudauða [54]. Flestar svipgerðirnar sem iPSC-afleiddar taugafrumum sýna er einnig að finna í mannsheilanum, sem undirstrikar hæfi iPSC líkanagerðar, ekki aðeins til að líkja eftir lífeðlisfræðilegum og meinafræðilegum aðstæðum frumunnar heldur einnig hugsanlegt hlutverk þeirra sem vettvangur til að sýna ný gögn sem gætu hafa áður treyst á að safna heilasýnum frá látnum sjúklingum.

Sjúkdómslíkön með iPSCs hafa veitt mikilvægar sönnunargögn um að skerðingar á öðrum frumuháttum geti í sumum tilfellum valdið -synuclein samloðun og uppsöfnun. iPSC-afleiddar taugafrumur frá PD sjúklingum sem bera stökkbreytingar, í LRRK2 eða parkin undirstrika þessar milliverkanir. Til dæmis er talið að ubiquitination synphilin-1 í iPSC-afleiddum taugafrumum sem bera parkín stökkbreytingar hafi milliliðahlutverk við að örva Lewy-líkamsmyndun [72]. Þar að auki er einn af lykilaðferðunum sem stuðla að uppsöfnun -synúkleíns gallað sjálfsát og próteingreining leysinga, sem gegna mikilvægu hlutverki í úthreinsun gallaðra efna. Sýnt er að þessi ferli séu í hættu í LRRK2-stökkbreyttum iPSC-afleiddum taugafrumum [68,82]. Í öllum þessum rannsóknum sýna iPSC-afleiddar taugafrumur svipgerðir sem eru nátengdar því sem greint var frá fyrir heilasýni úr mönnum. Það er flókið að meta orsök -synuclein-samlagna sem almennt er að finna í PD heila og hefur hingað til reynst misheppnað.

Herba Cistanche

Þó endanlegt hlutverk -synuclein samloðun í PD meinafræði sé enn óljóst, sýna bókmenntir mjög flókið samspil þessara samsafnaða tegunda við mörg önnur prótein innan frumunnar, sem skapar foss skerðingar á frumuferli sem stuðlar að gölluðum próteinsamruna, sem leiðir að lokum til hrörnun. Í þessu breiðu og flókna sameindalandslagi geta iPSC-afleidd líkön frá PD sjúklingum hjálpað til við að bera kennsl á áhrif algengustu stökkbreytinganna í þessari meinafræði, og geta líkt eftir frumuferli PD heilans með mikilli nákvæmni. Þar að auki getur þetta líkanakerfi „sjúkdómur í fati“ auðveldað bæði uppgötvun lyfja með miklum afköstum og rannsóknir á aðferðum við frumumeðferð. Framtíðarvinna með CRISPR-Cas9 tækni ásamt iPSCs gæti gjörbylt nálguninni að synucleinopathies til að koma í stað skaðlegra stökkbreytinga eða eyða fjölföldunum úr lykilsjúkdómsgenunum [83] eða reyndar mótun skyldra aðferða eins og históna sem taka þátt í breytingum eftir þýðingu [83] 84].

Sú umfangsmikla vinna sem hefur verið framkvæmd til þessa í mörgum líkanakerfum bendir eindregið til þess að nærvera -synúkleínsöfnunar, fáliða og fibrils hafi aðalhlutverk í PD-tengdri DA taugahrörnun. Með batnandi grunngrunni sem skiptir máli fyrir sjúkdóma með því að nota iPSCs og örum vexti í skilningi okkar á sjúkdómsástandinu, lítur framtíðin björt út fyrir meðferðir sem geta miðað á synucleinopathy.

Heimildir

1. Tsuiji, H. og Yamanaka, K. (2014) Dýralíkön fyrir taugahrörnunarsjúkdóma. Animal Biotechnology, bls. 39–56, Elsevier,

2. Bourdenx, M., Koulakiotis, NS, Sanoudou, D., Bezard, E., Dehay, B. og Tsarbopoulos, A. (2017) Próteinsamsöfnun og taugahrörnun í frumgerð taugahrörnunarsjúkdóma: dæmi um amyloidopathy, tauopoulos, og synucleinopathies. . Prog. Neurobiol. 155, 171–193,

3. Madabhushi, R., Pan, L. og Tsai, L.-H. (2014) DNA skemmdir og tengsl þess við taugahrörnun. Neuron 83, 266–282,

4. Rekatsina, M., Paladini, A., Piroli, A., Zis, P., Pergolizzi, JV og Varrassi, G. (2020) Meinalífeðlisfræði og meðferðarsjónarmið oxunarálags og taugahrörnunarsjúkdóma: frásagnarrýni. Adv. Þr. 37, 113–139,

5. Kovacs, GG (2016) Sameindasjúkleg flokkun taugahrörnunarsjúkdóma: að snúa sér að nákvæmni læknisfræði. Alþj. J. Mol. Sci. 17,

6. Kovacs, GG (2017) Hugtök og flokkun taugahrörnunarsjúkdóma. Handb. Clin. Neurol. 145, 301–307,

7. Kiely, AP, Asi, YT, Kara, E., Limousin, P., Ling, H., Lewis, P., o.fl. (2013) -Synkjarnakvilli í tengslum við G51D SNCA stökkbreytingu: tengsl milli Parkinsonsveiki og margfeldisrýrnunar? Acta Neuropatól. 125, 753–769,

8. Zarranz, JJ, Alegre, J., G´omez-Esteban, JC, Lezcano, E., Ros, R., Ampuero, I. o.fl. (2004) Nýja stökkbreytingin, E46K, á alfa-synúkleíni veldur Parkinson og Lewy líkama vitglöpum. Ann. Neurol. 55, 164–173,

9. Prots, I., Grosch, J., Brazdis, R.-M., Simmnacher, K., Veber, V., Havlicek, S. o.fl. (2018) -Synuclein oligomers framkalla snemma axonal truflun í mönnum iPSC-undirstaða líkan af synucleinopathies. Frv. Natl. Acad. Sci. Bandaríkin 115, 7813–7818,

10. McCann, H., Stevens, CH, Cartwright, H. og Halliday, GM (2014) -Synnucleinopathy svipgerðir. Parkinsonismi Tengt. Óreglu. 20, S62–S67,

11. Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K. o.fl. (2007) Framleiðslu fjölhæfra stofnfrumna úr trefjakímfrumum úr fullorðnum mönnum með skilgreindum þáttum. Hólf 131, 861–872,

12. Vogel, G. (2010) Stofnfrumur. Sjúkdómar í fat taka burt. Vísindi 330, 1172–1173,

13. Avazzadeh, S., Baena, JM, Keighron, C., Feller-Sanchez, Y. og Quinlan, LR (2021) Líkan Parkinsonsveiki: iPSCs í átt að betri skilningi á meinafræði manna. Heilavísindi. 11,

14. S´anchez-Dan ´es, A., Consiglio, A., Richaud, Y., Rodr´ıguez-Piz`a, I., Dehay, B., Edel, M., o.fl. (2012) Skilvirk kynslóð A9 miðheila dópamínvirkra taugafrumna með lentiveiru afhendingu LMX1A í stofnfrumum úr fósturvísum manna og framkölluðum fjölhæfum stofnfrumum. Humm. Gen Ther. 23, 56–69,

15. Chambers, SM, Fasano, CA, Papapetrou, EP, Tomishima, M., Sadelain, M. og Studer, L. (2009) Mjög skilvirk taugabreyting á ES og iPS frumum úr mönnum með tvíþættri hömlun á SMAD merkjum. Nat. Líftækni. 27, 275–280,

16. Kriks, S., Shim, J.-W., Piao, J., Ganat, YM, Wakeman, DR, Xie, Z. o.fl. (2011) Dópamín taugafrumur unnar úr ES frumum úr mönnum græddar á skilvirkan hátt í dýralíkön af Parkinsonsveiki. Náttúra 480, 547–551,

17. Theka, I., Caiazzo, M., Dvoretskova, E., Leo, D., Ungaro, F., Curreli, S. o.fl. (2013) Hröð myndun hagnýtra dópamínvirkra taugafrumna úr fjölhæfum stofnfrumum af mannavöldum í gegnum eins þrepa aðferð þar sem umritunarþætti frumuættarinnar er notað. Stofnfrumur Þýðing. Med. 2, 473–479,

18. Wang, M., Ling, K.-H., Tan, JJ og Lu, C.-B. (2020) Þróun og aðgreining dópamínvirkra taugafrumna í miðheila: frá bekk til rúms. frumur 9,

19. Marton, RM og Ioannidis, JPA (2019) Alhliða greining á samskiptareglum til að ná dópamínvirkum taugafrumum úr fjölhæfum stofnfrumum manna. Stofnfrumur Þýðing. Med. 8, 366–374,

20. Maroteaux, L., Campanelli, JT og Scheller, RH (1988) Synuclein: taugafrumnasértækt prótein sem er staðbundið í kjarna og presynaptic taugaenda. J. Neurosci. 8, 2804–2815,

21. Uversky, VN, Li, J. og Fink, AL (2001) Vísbendingar um að hluta brotið milliefni í alfa-synuclein fibril myndun. J. Biol. Chem. 276, 10737–10744,

22. Theillet, F.-X., Binolfifi, A., Bekei, B., Martorana, A., Rose, HM, Stuiver, M. o.fl. (2016) Byggingarröskun á einliða -synuclein er viðvarandi í spendýrafrumum. Náttúra 530, 45–50,

23. Buell, AK, Galvagnion, C., Gaspar, R., Sparr, E., Vendruscolo, M., Knowles, TPJ o.fl. (2014) Lausnaraðstæður ákvarða hlutfallslegt mikilvægi kjarnamyndunar og vaxtarferla í -synuclein samloðun. Frv. Natl. Acad. Sci. Bandaríkin 111, 7671–7676,

24. Rovere, M., Sanderson, JB, Fonseca-Ornelas, L., Patel, DS og Bartels, T. (2018) Refolding á helical leysanlegu -synuclein gegnum tímabundin samskipti við lípíð tengi. FEBS Lett. 592, 1464–1472,

25. Moons, R., Konijnenberg, A., Mensch, C., Van Elzen, R., Johannessen, C., Maudsley, S. o.fl. (2020) Lögun málmjóna -synúkleín. Sci. Rep. 10, 16293,

26. Bertoncini, CW, Fernandez, CO, Griesinger, C., Jovin, TM og Zweckstetter, M. (2005) Fjölskyldustökkbrigði alfa-synúkleíns með aukinni taugaeiturhrif hafa óstöðugleika. J. Biol. Chem. 280, 30649–30652,

27. Winner, B., Jappelli, R., Maji, SK, Desplats, PA, Boyer, L., Aigner, S. o.fl. (2011) In vivo sönnun þess að alfa-synúkleín fáliður eru eitraðar. Frv. Natl. Acad. Sci. Bandaríkin 108, 4194–4199,

28. Polymeropoulos, MH, Lavedan, C., Leroy, E., Ide, SE, Dehejia, A., Dutra, A. o.fl. (1997) Stökkbreyting í alfa-synuclein geninu sem greind er í fjölskyldum með Parkinsonsveiki. Vísindi 276, 2045–2047,

29. Lashuel, HA, Overk, CR, Oueslati, A. og Masliah, E. (2013) Hin mörgu andlit -synuclein: frá uppbyggingu og eiturverkunum til lækningamarkmiðs. Nat. Séra Neurosci. 14, 38–48,

30. Cabin, DE, Shimazu, K., Murphy, D., Cole, NB, Gottschalk, W., McIlwain, KL o.fl. (2002) Eyðing taugamótablöðru er í fylgni við veiklaða taugamótaviðbrögð við langvarandi endurtekinni örvun hjá músum sem skortir alfa-synúkleín. J. Neurosci. 22, 8797–8807,

31. Burr´e, J., Sharma, M., Tsetsenis, T., Buchman, V., Etherton, MR og S ¨udhof, TC (2010) Alpha-synuclein stuðlar að SNARE-complex samsetningu in vivo og in vitro. Vísindi 329, 1663–1667,

32. Miraglia, F., Ricci, A., Rota, L. og Colla, E. (2018) Subcellular staðsetning alfa-synuclein einingar og samskipti þeirra við himnur. Tauga Regen. Res. 13, 1136–1144,

33. Carnwath, T., Mohammed, R. og Tsiang, D. (2018) Bein og óbein áhrif -synuclein á stöðugleika örpípla í meingerð Parkinsonsveiki. Taugageðlæknir. Dis. Dekra við. 14, 1685–1695,

34. Wersinger, C. og Sidhu, A. (2003) Minnkun dópamínflutningsvirkni með -synúkleíni. Neurosci. Lett. 340, 189–192,

35. Lee, FJ, Liu, F., Pristupa, ZB og Niznik, HB (2001) Bein binding og hagnýtur tenging alfa-synúkleíns við dópamínflutningsefnin flýta fyrir dópamín-framkallaðri frumudauða. FASEB J. 15, 916–926

36. Ahn, B.-H., Rhim, H., Kim, SY, Sung, Y.-M., Lee, M.-Y., Choi, J.-Y. o.fl. (2002) alfa-Synuclein hefur samskipti við fosfólípasa D ísósím og hindrar virkjun fosfólípasa D af völdum pervanadats í nýrna-293 frumum úr mönnum. J. Biol. Chem. 277, 12334–12342,

37. Gorbatyuk, OS, Li, S., Nguyen, FN, Manfredsson, FP, Kondrikova, G., Sullivan, LF o.fl. (2010) -Synuclein tjáning í rottum substantia nigra bælir fosfólípasa D2 eiturverkunum og nigral taugahrörnun. Mol. Þr. 18, 1758–1768,

38. Ferreira, SA og Romero-Ramos, M. (2018) Microglia viðbrögð við Parkinsonsveiki: alfa-synuclein inngrip. Framan. Cell. Neurosci. 12, 247,

39. Grozdanov, V. og Danzer, KM (2020) Intracellular alpha-synuclein and immune cell function. Framan. Cell Dev. Biol. 8, 562692,

40. Devine, MJ, Ryten, M., Vodicka, P., Thomson, AJ, Burdon, T., Houlden, H. o.fl. (2011) Parkinsonsveiki framkallaði fjölhæfar stofnfrumur með þreföldun á -synuclein locus. Nat. Commun. 2, 440,

41. Ryan, SD, Dolatabadi, N., Chan, SF, Zhang, X., Akhtar, MW, Parker, J. o.fl. (2013) IPSC Parkinsons líkan af ímyndað manneskju sýnir truflun af völdum nitrosative streitu í MEF2-PGC1 umritun. klefi 155, 1351–1364,

42. Barbuti, P., Antony, P., Santos, B., Massart, F., Cruciani, G., Dording, C. o.fl. (2020) Með því að nota efnismikla skimun til að búa til einfrumu genaleiðrétta iPS klóna sem eru unnin af sjúklingum kemur í ljós umfram alfa-synuklein með ættgenga Parkinsonsveiki punktstökkbreytingu A30P. frumur 9,

43. Deng, H. og Yuan, L. (2014) Erfðafræðileg afbrigði og dýralíkön í SNCA og Parkinsonsveiki. Öldrun Res. Opinb. 15, 161–176,

44. Kasten, M. og Klein, C. (2013) Mörg andlit alfa-synúkleín stökkbreytinga. mán. Óreglu. 28, 697–701,

45. Singleton, AB, Farrer, M., Johnson, J., Singleton, A., Hague, S., Kachergus, J. o.fl. (2003) veldur alfa-Synuclein locus þreföldun Parkinsonsveiki. Vísindi 302, 841,

46. ​​Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Botelho, MG, Lin, KH, Wales, P., Koch, JC o.fl. (2015) Hækkað -synuclein af völdum SNCA genaþrifnaðar dregur úr aðgreiningu og þroska taugafrumna í fjölhæfum stofnfrumum af völdum Parkinsons sjúklings. Cell Death Dis. 6, e1994,

47. Lin, L., G¨oke, J., Cukuroglu, E., Dranias, MR, VanDongen, AMJ og Stanton, LW (2016) Sameindaeiginleikar sem liggja að baki taugahrörnun sem auðkennd eru með in vitro líkangerð af erfðafræðilega fjölbreyttum Parkinsonsveiki sjúklingum. Cell Rep. 15, 2411–2426,

48. Tagliafifierro, L., Zamora, ME og Chiba-Falek, O. (2019) Margföldun á SNCA staðsetningum eykur kjarnaöldrun taugafrumna. Humm. Mol. Genet. 28, 407–421,

49. Heman-Ackah, SM, Manzano, R., Hoozemans, JJM, Scheper, W., Flynn, R., Hagerty, W. o.fl. (2017) Alfa-synúkleín framkallar óbrotið próteinsvar í Parkinsonsveiki SNCA þreföldun iPSC-afleiddra taugafrumum. Humm. Mol. Genet. 26, 4441–4450,

50. Vasquez, V., Mitra, J., Hegde, PM, Pandey, A., Sengupta, S., Mitra, S., o.fl. (2017) Chromatin-bundið oxað -synuclein veldur þræðirofum í taugafrumum in vitro líkönum af Parkinsonsveiki. J. Alzheimer Dis. 60, S133–S150,

51. Brazdis, R.-M., Alecu, JE, Marsch, D., Dahms, A., Simmnacher, K., L¨orentz, S. o.fl. (2020) Sýning á heilasvæðissértækri varnarleysi í taugafrumum í mannlegu iPSC-undirstaða líkani af ættgengum Parkinsonsveiki. Humm. Mol. Genet. 29, 1180–1191,

52. Flierl, A., Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Mak, SK, Hesley, J., Soldner, F. o.fl. (2014) Meiri varnarleysi og streitunæmi forverafrumna taugafrumna sem bera alfa-synuclein gen þreföldun. PLoS ONE 9, e112413,

53. Ludtmann, MHR, Angelova, PR, Horrocks, MH, Choi, ML, Rodrigues, M., Baev, AY o.fl. (2018) -synuclein oligomers hafa samskipti við ATP synthasa og opna gegndræpi umskipti svitahola í Parkinsonsveiki. Nat Commun. 9, 2293,

54. Deas, E., Cremades, N., Angelova, PR, Ludtmann, MHR, Yao, Z., Chen, S. o.fl. (2016) Alfa-synuclein fáliður hafa samskipti við málmjónir til að framkalla oxunarálag og taugadauða í Parkinsonsveiki. Andoxun. Redox merki. 24, 376–391,

55. Byers, B., Cord, B., Nguyen, HN, Sch¨ule, B., Fenno, L., Lee, PC o.fl. (2011) SNCA þreföldun íPSC-afleiddum DA taugafrumum Parkinsons sjúklings safnast fyrir -synuclein og eru næm fyrir oxunarálagi. PLoS ONE 6, e26159,

56. Zygogianni, O., Antoniou, N., Kalomoiri, M., Kouroupi, G., Taoufifik, E. og Matsas, R. (2019) In vivo svipgerð á ættgengum Parkinsonsveiki með fjölhæfum stofnfrumum af mönnum: a sönnun -hugtaksrannsókn. Neurochem. Res. 44, 1475–1493,

57. Conway, KA, Harper, JD og Lansbury, PT (1998) Hröðun in vitro fibril myndun með stökkbreyttu alfa-synuclein tengt snemma-byrjun Parkinsons sjúkdóms. Nat. Med. 4, 1318–1320,

58. Khurana, V., Peng, J., Chung, CY, Auluck, PK, Fanning, S., Tardiff, DF o.fl. (2017) Erfðamengisnet tengja gen taugahrörnunarsjúkdóma við -synuclein í gegnum sérstakar sameindaleiðir. Cell Syst. 4, 157.e14–170.e14,

59. Dettmer, U., Newman, AJ, Soldner, F., Luth, ES, Kim, NC, von Saucken, VE o.fl. (2015) Parkinson-valdandi -synuclein missense stökkbreytingar skipta innfæddum tetramerum yfir í einliða sem aðferð til að hefja sjúkdóm. Nat. Commun. 6, 7314,

60. Zambon, F., Cherubini, M., Fernandes, HJR, Lang, C., Ryan, BJ, Volpato, V. o.fl. (2019) Frumu-synuclein meinafræði tengist líforkutruflunum í Parkinsons iPSC-afleiddum dópamín taugafrumum. Humm. Mol. Genet. 28, 2001–2013,

61. Cuddy, LK, Wani, WY, Morella, ML, Pitcairn, C., Tsutsumi, K., Fredriksen, K. o.fl. (2019) Streituvöldum frumuúthreinsun er miðlað af SNARE próteininu ykt6 og truflað af -synuclein. Taugafruma 104, 869.e11–884.e11,

62. Kouroupi, G., Taoufifik, E., Vlachos, IS, Tsioras, K., Antoniou, N., Papastefanaki, F. o.fl. (2017) Gölluð taugamótatenging og axonal taugameinafræði í mönnum iPSC-undirstaða líkan af ættgengum Parkinsonsveiki. Frv. Natl. Acad. Sci. USA 114, E3679–E3688,

63. Stykel, MG, Humphries, K., Kirby, MP, Czaniecki, C., Wang, T., Ryan, T. o.fl. (2018) Nítrun örpípla hindrar flutning á axonal hvatbera í mannlegu fjölhæfu stofnfrumulíkani af Parkinsonsveiki. FASEB J. 32, 5350–5364,

64. Shaltouki, A., Hsieh, C.-H., Kim, MJ og Wang, X. (2018) Alfa-synuclein seinkar hvatvef og miðar á Miro bjargar tapi taugafrumna í Parkinsonslíkönum. Acta Neuropatól. 136, 607–620,

65. Nguyen, HN, Byers, B., Cord, B., Shcheglovitov, A., Byrne, J., Gujar, P. o.fl. (2011) LRRK2 stökkbreyttar iPSC-afleiddar DA taugafrumur sýna aukið næmi fyrir oxunarálagi. Frumu stofnfruma 8, 267–280,

66. Bieri, G., Brahic, M., Bousset, L., Couthouis, J., Kramer, NJ, Ma, R. o.fl. (2019) LRRK2 breytir -syn meinafræði og dreifist í múslíkönum og taugafrumum manna. Acta Neuropatól. 137, 961–980,

67. Kim, H., Park, HJ, Choi, H., Chang, Y., Park, H., Shin, J. o.fl. (2019) Líkanagerð G2019S-LRRK2 af og til Parkinsonsveiki í þrívíddar lífrænum miðheila. Stofnfrumufulltrúi 12, 518–531,

68. Reinhardt, P., Schmid, B., Burbulla, LF, Sch¨ondorf, DC, Wagner, L., Glatza, M. o.fl. (2013) Erfðaleiðrétting á LRRK2 stökkbreytingu í iPSC manna tengir taugahrörnun Parkinsons við ERK háðar breytingar á genatjáningu. Stofnfrumu frumu. 12, 354–367,

69. Schiesling, C., Kieper, N., Seidel, K. og Kr¨uger, R. (2008) Endurskoðun: Fjölskyldu Parkinsonsveiki–erfðafræði, klínísk svipgerð og taugameinafræði um algenga sporadisk form sjúkdómsins. Neuropatól. Appl. Neurobiol. 34, 255–271,

70. Shaltouki, A., Sivapatham, R., Pei, Y., Gerencser, AA, Momˇcilovi ´c, O., Rao, MS o.fl. (2015) Hvatberabreytingar með PARKIN í dópamínvirkum taugafrumum með því að nota PARK2 sjúklingasértæka og PARK2 útsláttaríPSC línur. Stofnfrumufulltrúi 4, 847–859,

71. Imaizumi, Y., Okada, Y., Akamatsu, W., Koike, M., Kuzumaki, N., Hayakawa, H. o.fl. (2012) Vanstarfsemi hvatbera í tengslum við aukið oxunarálag og -synuclein uppsöfnun í PARK2 iPSC-afleiddum taugafrumum og heilavef eftir slátrun. Mol. Heili 5, 35,

72. Chung, KK, Zhang, Y., Lim, KL, Tanaka, Y., Huang, H., Gao, J., o.fl. (2001) Parkin setur alfa-synuclein-víxlverkandi prótein, synphilin-1: áhrif á myndun Lewy-body í Parkinsonsveiki. Nat. Med. 7, 1144–1150,

73. Ikeda, A., Nishioka, K., Meng, H., Takanashi, M., Hasegawa, I., Inoshita, T. o.fl. (2019) Stökkbreytingar í CHCHD2 valda -synuclein samloðun. Humm. Mol. Genet. 28, 3895–3911,

74. Papapetrou, EP og Sadelain, M. (2011) Framleiðsla á fjölhæfum stofnfrumum af völdum transgena-frjálsra manna með einni fjölsístrónískri vigru sem hægt er að útrýma. Nat. Protoc. 6, 1251–1273,

75. Narsinh, KH, Jia, F., Robbins, RC, Kay, MA, Longaker, MT og Wu, JC (2011) Myndun fjölhæfra stofnfrumna af völdum fullorðinna manna með því að nota non-veiru minicircle DNA vektora. Nat. Protoc. 6, 78–88,

76. Kim, K., Zhao, R., Doi, A., Ng, K., Unternaehrer, J., Cahan, P. o.fl. (2011) Tegund gjafafrumu getur haft áhrif á frumufrumu og aðgreiningarmöguleika fjölhæfra stofnfrumna af mönnum. Nat. Líftækni. 29, 1117–1119,

77. Nishino, K., Toyoda, M., Yamazaki-Inoue, M., Fukawatase, Y., Chikazawa, E., Sakaguchi, H. o.fl. (2011) DNA metýleringar gangverki í fjölhæfum stofnfrumum af mönnum með tímanum. PLoS Genet. 7, e1002085,

78. Yehezkel, S., Rebibo-Sabbah, A., Segev, Y., Zuckerman, M., Shaked, R., Huber, I. o.fl. (2011) Endurforritun á telómerískum svæðum við myndun fjölhæfra stofnfrumna af völdum manna og síðari aðgreiningu í trefjafrumulíkar afleiður. Epigenetics 6, 63–75,

79. Rohani, L., Johnson, AA, Arnold, A. og Stolzing, A. (2014) The aging signature: a hallmark of induced pluripotent stam cells? Öldrunarfruma 13, 2–7,

80. Miller, JD, Ganat, YM, Kishinevsky, S., Bowman, RL, Liu, B., Tu, EY o.fl. (2013) Mannleg iPSC-byggð líkan af síðkomnum sjúkdómi með prógerín völdum öldrun. Frumustofnfruma 13, 691–705,

81. Vera, E., Bosco, N. og Studer, L. (2016) Búa til seint-byrjun manna iPSC-undirstaða sjúkdómslíkön með því að framkalla taugafrumum aldurstengdar svipgerðir með telomerasa meðferð. 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., o.fl. (2012) Sjúkdómssértækar svipgerðir í dópamín taugafrumum úr mönnum iPS-undirstaða líkön af erfðafræðilegum og sporadískum Parkinsonsveiki. EMBO Mol. Med. 4, 380–395,

83. Safari, F., Hatam, G., Behbahani, AB, Rezaei, V., Barekati-Mowahed, M., Petramfar, P. o.fl. (2020) CRISPR kerfi: verkfærakista með miklum afköstum til rannsókna og meðferðar á Parkinsonsveiki. Cell. Mol. Neurobiol. 40, 477–493, h

84. Guhathakurta, S., Kim, J., Adams, L., Basu, S., Song, MK, Adler, E. o.fl. (2021) Markviss dempun á hækkuðum histónmerkjum við SNCA dregur úr -synuclein í Parkinsonsveiki. EMBO Mol. Med. 13, e12188,

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

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

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