מנגנון פתוגני של-synuclein במודל HiPSC של מחלת פרקינסון

תַקצִיר

-סינוקלאין הוא שחקן בולט יותר ויותר בפתולוגיה של מגוון מצבים ניווניים. מחלת פרקינסון (PD) היא הפרעה נוירודגנרטיבית המשפיעה בעיקר על נוירונים דופמינרגיים (DA) ב-substantia nigra של המוח. אופייני לפתולוגיה של PD הוא מציאת צבירות חלבון המכונות 'גופי Lewy' באזורי המוח המושפעים. -סינוקלאין מעורב במצבי מחלה רבים כולל דמנציה עם גופי Lewy (DLB) ומחלת אלצהיימר. עם זאת, PD היא הסינוקליינופתיה הנפוצה ביותר וממשיכה להוות מוקד משמעותי של מחקר PD במונחים של פתולוגיית הגוף -synuclein Lewy. מוטציות במספר גנים קשורות להתפתחות PD כולל SNCA, המקודד ל-synuclein. מגוון מערכות מודל הופעלו ללימוד פיזיולוגיה ופתופיזיולוגיה של synuclein בניסיון להתייחס מקרוב יותר לפתולוגיה של PD. מודלים אלה כוללים מערכות תאים ובעלי חיים החוקרים טכנולוגיות טרנסגניות, ביטוי וקטור ויראלי, גישות נוק-דאון ומודלים לחקר ההשפעות הפוטנציאליות דמויות חלבון פריון של -synuclein. הסקירה הנוכחית מתמקדת במודלים של תאי גזע פלוריפוטנטיים (iPSC) עם התמקדות ספציפית במוטציות או הכפלות של הגן SNCA. iPSCs הם טכנולוגיה המתפתחת במהירות עם הבטחה עצומה בחקר הפיזיולוגיה הרגילה ומודל מחלות במבחנה. היכולת לשמור על הרקע הגנטי של המטופל ולשכפל פנוטיפים של תאים דומים הופכת את iPSCs לכלי רב עוצמה בחקר מחלות נוירולוגיות. סקירה זו מתמקדת בידע הנוכחי על התפקוד הפיזיולוגי של -synuclein וכן בתפקידו בפתוגנזה של PD המבוססת על מודלים של iPSC אנושיים.

מילות מפתח

-פתוגנזה של synuclein; דגמי hiPSC; מחלת פרקינסון; מחלות ניווניות של עצבים;יתרונות Cistanche.

לחץ כאן לקנייהתוספי Cistanche

מבוא

מחלות ניווניות נוירו-דגנרטיביות הן קבוצה של הפרעות פרוגרסיביות המאופיינות במוות של תאי עצב, למעט מצבים הקשורים בעיקר לאיסכמיה, זיהום או ממאירות [1]. מצבים ניווניים עצביים הם ההפרעות הנפוצות ביותר הקשורות לגיל בבני אדם, הופכות לשכיחות יותר ויותר ומשפיעות על מיליוני אנשים ברחבי העולם. למרות מאמצי מחקר מדעיים וקליניים משמעותיים, עדיין חסרים טיפולים יעילים. לפיכך, חשוב מאוד לגשר על הפערים בהבנתנו את התהליכים הפיזיולוגיים והפתולוגיים העומדים בבסיס הניוון הנוירו כדי להקל על פיתוח אסטרטגיות טיפול ממוקדות ויעילות. ב-25 השנים האחרונות זוהו מנגנונים תאיים ומולקולריים רבים הקשורים לניוון עצבי, הבולטים שבהם הם שקיעת מצטבר חלבון [2], מוטציות DNA במיטוכונדריה [3] ולחץ חמצוני [4]. היווצרותם של אגרגטים לא תקינים של חלבונים פיזיולוגיים זכתה להתעניינות רבה והיא מזוהה כסימן היכר מרכזי למחלות נוירודגנרטיביות רבות, אשר מקובצות כעת במה שמכונה פרוטאינופתיה [5]. פרוטאינופתיות נוירודגנרטיביות מייצגות קבוצה של מחלות המוגדרות על ידי אגרגציה, שקיעה ו/או הצטברות בלתי הולמת של חלבון תקין בעל תפקוד פיזיולוגי תקין משמעותי. פרוטאינופתיות מסווגות על סמך החלבון העיקרי שנמצא במשקעים אלה, לפיכך, טאואופתיות מכילות בעיקר חלבון τ, ופרוטאינופתיות TDP-43 מכילות TDP-43 [6]. -סינוקלאין הוא חבר מפתח בקבוצה זו של חלבונים המעורבים במחלות ניווניות.

הוכח כי-synuclein ממלא תפקיד מפתח בפתולוגיה של מגוון מצבים ניווניים, המקובצים כ-synucleinopathies. -synuclein מקודד על ידי הגן SNCA שנמצא על כרומוזום 4 (4q21.3-22) ומוטציות בגן זה מראות דפוס תורשה אוטוזומלי דומיננטי. הוכח כי מוטציות בגן זה גורמות להצטברות והצטברות של סינוקאין אשר מופיעים בסוגים רבים של מצבים ניווניים עצביים [7-9]. מחלות ידועות כמו מחלת פרקינסון (PD), דמנציה עם גופי Lewy (DLB) וניוון מערכות מרובות (MSA) נתפסות בקבוצה זו, כמו גם פתולוגיות פחות שכיחות כגון ניוון נוירואקסונלי, כשל אוטונומי טהור (PAF) או הפרעת התנהגות שינה REM [10].

נכון לעכשיו, ישנו קשת רחבה של מערכות מודל זמינות לסיוע בחקר סינוקליינופתיות. מודלים של בעלי חיים מספקים מידע רב ערך על שינויים התנהגותיים הקשורים לשינויים עצביים, אך הבדלי מינים יוצרים מחסום להשגת פנוטיפים ספציפיים למחלה הניתנים לתרגום אנושיים. למודלים סלולריים יש יתרון בכך שהם מאפשרים לפתולוגיה להתפתח במהירות, הם חסכוניים, וניתנים למניפולציה גנטית ביתר קלות, תוך התעניינות, במיוחד במחקרים מולקולריים ותאיים. ב-14 השנים האחרונות, הופעתה של טכנולוגיית תאי גזע פלוריפוטנטיים (iPSC) קידמה מאוד את ההבנה שלנו לגבי מנגנונים מולקולריים ספציפיים למטופל, כמו גם את הפיתוח של תרופות פוטנציאליות חדשות ובדיקת תרופות. טכנולוגיה זו מבוססת על היכולת לתכנת מחדש פיברובלסטים של חולים ספציפיים למחלה על ידי כפיית הביטוי של גורמי שעתוק ספציפיים (בדרך כלל, Oct4, Sox2, cMyc ו-Klf4), וכתוצאה מכך מצב פלוריפוטנטי. לאחר מכן, תאים פלוריפוטנטיים אלה מובחנים לתאים בוגרים סומטיים ספציפיים בעלי עניין [11]. סוג זה של גישה ידוע בדרך כלל כדוגמנות 'מחלה בצלחת' [12] (איור 1). למתודולוגיה זו יש יתרון בשמירה על הרקע הגנטי המלא של המטופל ומאפשרת לחקור את ההשפעה של מוטציות מפתח מסוימות על הפתופיזיולוגיה, מה שמאפשר אפיון של פנוטיפים מבוססי מוטציות תאי מפתח במחלות מורכבות כגון PD [13].

נוירונים דופמינרגיים (DA) הם סוג התא העיקרי המשמש לחקר ניוון עצבי ב-PD באמצעות מספר פרוטוקולים שונים. רוב הפרוטוקולים כוללים ביטוי מאולץ של LMX1A, המקודד לגורם שעתוק קריטי לזהות המוח התיכון הגחון, תוך שימוש בגישת עיכוב SMAD כפול. תהליך זה מבוסס על השימוש בתרכובות נוג'ין ו-SB431542 הפועלות כמעכבות של חלבון מתמרי האותות SMAD (ראשי תיבות של היתוך של גנים Caenorhabditis elegans SMA ושל Drosophila MAD, Mothers against decapentaplegic), שהם מווסתים מרכזיים של צמיחת תאים [14-16]. לאחרונה, בידול יכול להיות מכוון על ידי ביטוי יתר מאולץ של הגורמים ASCL1, NURR1 ו-LMX1A [17]. התכנות מחדש של תאי חולי PD והתמיינות לנוירוני DA נסקרו בהרחבה במקומות אחרים [18,19].

מתוך הכרה במידע רב הערך שמודלי iPSC מציעים ובחשיבות של -synuclein בניוון עצבי, סקירה זו תתמקד בידע שנצבר מחקר מוטציות SNCA במערכות מודל iPSC, חקר צבירה ורעילות של -synuclein. בהקשר זה, יידונו כמה שאלות רלוונטיות: האם מוטציות בגן SNCA הן המעוררות היחיד של צבירה -synuclein? מהי ההשפעה הפתוגנית של מוטציות SNCA להבדיל מהצטברות -synuclein?

-סינוקלאין: מבנה ותפקוד פיזיולוגי תקין

בהתבסס על הספרות הקיימת, -synuclein הוא חלבון 14-kDa, המתבטא בכל מקום בטרמינלים פרה-סינפטים של המוח, בעיקר בנוירונים מעוררים, שדווח לראשונה ב-1988 [20]. המבנה המקומי של חלבון -synuclein הוא עדיין מקור לוויכוח, אך נחשב לחלבון מפותח באופן טבעי בתנאים פיזיולוגיים נורמליים [21,22]. לפיכך המבנה שלו יכול להשתנות בהתאם לשינויים בסביבה המקומית [23], שם הוא עשוי לקיים אינטראקציה עם שומנים [24] או מתכות [25]. שינויים במבנה הסינוקלאין נחשבים קשורים לקיפול הפתולוגי וההצטברות הפתולוגית הנראים בדרך כלל בסינוקליינופתיות [26]. לדוגמה, היווצרות אוליגומרים של -synuclein המושרה על ידי מוטציות כגון E35K ו-E57K נראתה כמשפיעה על החדירות ושלמותה של קרום התא ומקדם את מוות התא [27]. בעוד שגורמים רבים יכולים לתרום לייצור וצבירה חריגה של סינקלין, אחד התורמים העיקריים הם מוטציות של הגן SNCA המקודד ל-synuclein וגן זה היה המוטציה הראשונה שדווחה ב-PD אוטוזומלי דומיננטי [28] עם קשר מאוחר יותר עם DLB [ 8]. התפקוד הפיזיולוגי המדויק של -synuclein עדיין לא ידוע אך זוהו תפקידים שונים הקשורים לתפקוד הסינפטי. פונקציות אלו כוללות צבירת שלפוחיות, מיחזור ותחזוקה של מאגר הזרמים הסינפטיים [29,30]. בנוסף, הוכח כי -synuclein מקדם היווצרות קומפלקס SNARE אשר משפר את שחרור הנוירוטרנסמיטר [31]. בנוסף, הוא מעורב גם בוויסות הסחר התוך תאי באמצעות אינטראקציה עם מספר חברים ממשפחת Rab GTPase [32], כמו גם עם גרעין ומהירות גדילה של מיקרו-צינוריות [33]. מחקרים אחרים המבוססים על נתונים ממוח PD מראים ש-synuclein יכול גם לווסת את רמות הדופמין על ידי השפעה על פעילות DAT [34]. רמות מוגברות של דופמין יכולות להוביל לנזק לתאים כתוצאה מלחץ חמצוני [35]. לאחרונה, הוכח כי -synuclein מעכב פוספוליפאז D (PLD) שאחראי להמרה של פוספטידילכולין לחומצה פוספטית, מווסת תהליכים עצביים כגון גדילה, התמיינות ושחרור נוירוטרנסמיטורים וניוון עצבי DA [36,37]. דווח גם כי -סינוקלאין ממלא תפקיד בדלקת עצבית על ידי התחלת תגובה חיסונית. סינוקלאין חוץ-תאי יכול לעורר את ההפעלה והשגשוג של תאי מערכת החיסון, הפרשת ציטוקינים ופגוציטוזיס [38,39].

-פנוטיפ סינוקליין במודלים שמקורם ב-iPSC שעבר מוטציה של SNCA

iPSCs מציעים מספר יתרונות על פני מערכות מודל אחרות, עם אספקה ​​בלתי מוגבלת של תאים פנוטיפיים רלוונטיים קלינית ממקור אנושי תוך שמירה על התכונות הגנומיות המקוריות של המטופל, כולל מוטציות גנים או חריגות בכרומוזומים. גרסאות ה-SNCA העיקריות הקשורות ל-PD גנטי כולל הטריפליקציות/הכפילויות [40] ומוטציות נקודת ה-missense כמו A53T [41], A30T [42], או E46K [9] עוצבו ב-iPSCs. בשל השכיחות הגבוהה של טריפליקציות או מוטציית A53T SNCA בחולי PD, הרוב המכריע של דגמי iPSC עד כה מתמקדים בשני סוגי המוטציות הללו, והפנוטיפים האופייניים להם מסוכמים באיור 2.

דגמי iPSC של טריפליקציה של SNCA

ריבוי גנים של SNCA קשור לגיל צעיר יותר של הופעת PD ולעלייה בחומרת הסימפטומים. השלכות של SNCA גורמות ליצירת עותקים נוספים של הגן SNCA וביטוי יתר של wildtype -synuclein המוביל ליצירת אגרגטים רעילים ולנזק נוירוני נרחב [43], מה שמצביע על השפעה תלוית מינון של -synuclein בגרימת מחלה. נשאי SNCA משולש מופיעים עם פנוטיפ חמור יותר ומציגים התקדמות מחלה מהירה יותר מנשאי שכפול ובמקרים רבים מציגים תכונות מוטוריות נוספות [44]. בדיקה נוירופתולוגית של מוחות חולי PD עם טריפליקציה של SNCA מראה ניוון חמור של ה-substantia nigra, אובדן נוירוני יוצא דופן ו-vacuolation בקליפת המוח הטמפורלית, כמו גם הצטברות נרחבת של גוף Lewy [45]. פתולוגיה זו משתקפת בנוירונים של DA שמקורם ב-iPSC עם טריפליקציה של SNCA, אשר מציגים רמות מוגברות של -synuclein mRNA, וכתוצאה מכך רמות חריגות ומוגברות של ביטוי חלבון [46]. בנוסף, נוירונים שמקורם ב-iPSC המאחסנים מוטציה זו מראים רמות גבוהות יותר של זרחון -סינוקלאין, דבר שנמצא בדרך כלל במוחות PD [47], כמו גם עליות חריגות באגרגטים של -סינוקלאין ובגופי Lewy [9,48].

מודלים של iPSC מתחילים כעת לספק מידע נוסף על המסלולים המולקולריים הבסיסיים עם טריפליקציות של SNCA. נמצא כי מתח רשתית אנדופלזמית (ER) והפעלת תגובת החלבון הנפרשת (UPR) מופעלים בנוירונים שמקורם ב-iPSC המאחסנים טריפליקציה של SNCA [49]. זה מדגים את התפקיד המכריע שה-ER ממלא בסילוק אגרגטים חריגים של חלבון בתוך התא המוביל ללחץ ER ול-UPR קשור כאשר חורגת מיכולת ה-ER.

תהליכים נוירונים נורמליים מושפעים משילוש של SNCA ומודלים של iPSC הוכיחו שההתמיינות וההתבגרות הנוירונים משתנים על ידי טריפליקציה של SNCA. נוירונים משולשים של SNCA שמקורם ב-iPSC אינם מסוגלים ליצור רשת נוירונית מורכבת טיפוסית, תוך שמירה על יכולת ההתרבות שלהם ומציגה שינויים עדינים ביכולת הבידול. שינויים אלה נתמכים עוד יותר על ידי הפחתות משמעותיות שנצפו בגנים הקשורים להתמיינות כגון DLK, GABABR2 ו-NURR1, וירידה באורך יציאת העצבים [46,47]. נתונים אלה מצביעים על אובדן יכולת התחדשות אשר עשוי להחמיר עוד יותר את האובדן הנוירוני בחולי PD.

למרות ש-synuclein ממוקם בעיקר במסופי עצב פרה-סינפטיים, חלק קטן נמצא גם בגרעיני התא. נוירוני iPSC עם טריפליקציה של SNCA מראים שינויים במבנה הגנום, וכתוצאה מכך נזק ל-DNA [50]. נוירונים אלה שמקורם ב-iPSC מבטאים פנוטיפים חריגים של הזדקנות, כפי שמעיד עוד יותר על ידי ירידה בביטוי של סמני הטרוכרומטין ומראה מעטפת גרעינית חריגה [48], כמו גם משפיעים על שלמות הגנום הגורמת לשבירה של גדילי DNA ומוות תאים [50].

תפקוד לקוי של המיטוכונדריאלי הוא מאפיין נפוץ של אובדן עצבי והוא האברון העיקרי המושפע מפתולוגיה של -סינוקלאין. בהתאם לכך, מקובל למצוא פגיעה במיטוכונדריה בנוירונים משולשים של SNCA שמקורם ב-iPSC [51]. ליקוי מיטוכונדריאלי מתבטא בשינויים במטבוליזם האנרגיה כתוצאה מהפרעה בתהליכים חיוניים כגון יכולת הנשימה וייצור ATP [52]. כאשר נוירונים שמקורם ב-iPSC משולשת SNCA נחשפים לריכוזים נמוכים של סידן יונופור פריטין או ROS המושרה על ידי לייזר, יש להם רגישות גבוהה יותר להיווצרות נקבוביות מעבר חדירות (PTPs) בהשוואה לנוירוני בקרה [53]. מספר מחקרים גם מוכיחים שמוטציות SNCA הגדילו את הרגישות הבסיסית ללחץ חמצוני המושרה על ידי רעלנים שיכול להחמיר על ידי אינטראקציות של יוני מתכת [54]. החשיפה של נוירונים שמקורם ב-iPSC מ-SNCA לרעלים כגון 6OHDA גורמת למוות תאי מוגבר והפעלת קספאז-3 [47] וכן לעלייה באוטופגוזומים [46]. תוצאות אלו נתמכות עוד יותר על ידי רמות גבוהות של סמני מתח חמצוני כגון DNAJA1, HMOX2, UCHL1 ו-HSPB1, המעורבים בהגנה על התא מפני נזק חמצוני, ו-MAOA, המהווה מקור ללחץ חמצוני כאשר מתבטא יתר על המידה בנוירונים אלה [ 55].

כדורי Cistanche

מודלים של iPSC של מוטציה SNCA-A53T

נוירונים שמקורם ב-iPSC עם מוטציית A53T מציגים נטייה גבוהה יותר לייצור אוליגומרים ואגרגטים של synuclein בהשוואה לנוירוני בקרה. זה ממפה היטב את מה שנצפה במוח האנושי בחולים הנושאים את אותה מוטציה [41,56]. מוטציית ה-missense SNCA-A53T הייתה המוטציה הראשונה שזוהתה והיא המוטציה השכיחה ביותר הקיימת בחולי PD [28]. המוטציה של A53T קשורה לגיל מוקדם של הופעתה בקירוב 10-שנה בהשוואה למוטציות אחרות של נקודת ה-missense [44]. המוטציה של A53T מייצבת את החלבון-synuclein ב-sheets, מה שמוביל לקצב מהיר יותר של היווצרות פיברילים כעלייה רעילה בתפקוד, התורם להופעה מוקדמת של PD משפחתי [26,57]. נוירונים שמקורם ב-iPSC מראים גם חוסר ויסות בייצור חלבונים ותעתוק RNAs הקשורים לתעתוק עקב האינטראקציה של A53T מוטציה -synuclein עם גורמי שעתוק חיוניים, ריבונוקלאופרוטאין וחלבונים ריבוזומים, בהתבסס על דוחות ניתוח רחבי הגנום [58]. עם זאת, מחקר אחר הראה ירידה ביחס טטרמרים/מונומרים בנוירונים שמקורם ב-SNCA-A53T ב-iPSC בהשוואה לבקרה המצביע על כך שקונפורמציות מסוימות כגון טטרמרים עשויות לייצב את החלבון ולמנוע את ההשפעות הרעילות שנצפו עם כמה אוליגומרים [59].

כפי שדווח עבור טריפליקציה של SNCA בנוירונים שמקורם ב-iPSC, מערכת ה-UPR משובשת גם בנוירונים שמקורם ב- SNCA-A53T iPSC. זה קשור להפחתה בביטוי של גורם IRE, שהוא מרכיב חיוני בתהליך זה [60]. המסלול הקשור בקשר הדוק של מתח ליזוזומלי מופרע גם בנוירונים שמקורם ב-iPSC שעבר מוטציה של A53T, כאשר -synuclein נקשר ומנטרל את ykt6, וכתוצאה מכך צבירת חלבונים שעלולה להיות רעילה לנוירונים [61].

בדומה לדפוסי הנויריטים הדיסטרופיים שנצפו בנוירונים משולשים של SNCA, זה גם המקרה בנוירונים שמקורם ב-SNCA-A53T iPSC [56]. דליות נפוחות ותכלילים כדוריים גדולים, הקשורים לניוון מוקדם של העצבים, קיימים בנוירונים שמקורם ב-SNCA-A53T iPSC. שינויים אלה מובילים לשיבוש ביצירת רשתות עצביות עם מפחיתים משמעותית את המגעים הסינפטיים [62]. פעילות סינפטית בנוירונים שמקורם ב- SNCA-A53T ב-iPSC נפגעת עם ויסות מטה של ​​חלבוני הידבקות חשובים של תאים פרה ופוסט-סינפטיים שנצפו [62]. יתר על כן, הפגיעה בתהליכים אלה מובילה לשינוי בפעילות הסינפטית עם משרעת ממוצעת גדולה יותר במספר גדול יותר של Ca2 פלוס זמני חולף ספונטניים [56].

בנוירונים של SNCA-A53T, תהליך ההובלה האנטרוגרדית של המיטוכונדריה מופרע, אשר נראה קשור לניטרציה של מיקרוטובוליות וחוסר היכולת ליצור אינטראקציה עם מתחמי הובלה מיטוכונדריאליים [63]. באופן דומה, נוירונים שמקורם ב-iPSC מ-SNCA-A53T מראים עיכוב במיטופאגיה הקשור לוויסות-על של Miro1, חלבון מפתח המעורב בהובלה מיטוכונדריאלית [64]. מורפולוגיה מיטוכונדריאלית משתנה גם לצורה עגולה ובלתי מסועפת יותר עם הפחתה משמעותית בפוטנציאל הממברנה שלה בנוירונים שעברו מוטציה [60]. יתר על כן, מסלולי נוגדי חמצון מוגברים, כנראה כמנגנון פיצוי בתגובה לעלייה במתח המיטוכונדריאלי. עלתה השערה שהסיבה לכך היא רמות מוגברות של קטלאז או מהקולטן המופעל על ידי פרוקסיזום-פרוליפרטור 1- (PGC1-) [60]. כל הגורמים הללו תורמים לפנוטיפ פרו-אפופטוטי שקיים עם המוטציה SNCA-A53T. יש עלייה בביטוי של חלבונים הקשורים לאוטופגיה, כגון p62 או סמן האוטופגוזום LC3 [60]. תהליך זה מחמיר במיוחד בנוירונים שמקורם ב-SNCA-A53T iPSC לאחר חשיפה לחקלאות כימיקלים [41].

גורמים נוספים המשפיעים על צבירה ופתולוגיה של synuclein שנמצאו במודלים של iPSC

למרות שנוכחות מוטציות ב-SNCA היא גורם מפתח שקובע את קיפול החלבון והצטברות למינים רעילים, הוכח גם שגורמים ומשתנים אחרים ממלאים תפקיד בתהליך זה. נוירונים שמקורם ב-iPSC עם מוטציות בגנים אחרים מראים גם הצטברות סינוקליין ומציגים השפעות רעילות. נוירונים שמקורם ב-iPSC הנושאים מוטציית LRRK2 G2019S מופיעים עם רמות מוגברות של -synuclein ויש להם אגרגציות משמעותיות בהשוואה לבקרות [65]. יתר על כן, נוירונים אלו רגישים לניוון מוגזם כאשר הם נחשפים לסיבים (PFF) שנוצרו מראש. מעניין לציין שהשפעה זו הוכחה הפיכה, כאשר המוטציה תוקנה בבקרות איזוגניות, היווצרות המצטבר הופחתה [66]. בנוסף, נמצא גורם נוסף המשפיע על צבירה של -synuclein עקב הביטוי הדיפרנציאלי של החלבון האינטראקטיבי עם thioredoxin (TXNIP) בתרביות אורגנואידיות של נוירונים שמקורם ב-iPSC עם המוטציה LRRK2 G2019S. TXNIP זוהה בעבר כגורם סיכון ל-PD והמוטציה והביטוי הדיפרנציאלי שלו מביאים להצטברות מואצת של -synuclein בנוירונים LRRK2 G2019S [67]. מוטציות TXNIP קשורות גם לחסרים במנגנוני אוטופגיה שתורמים לרמות מוגברות של הצטברות -סינוקלאין בנוירונים [68]. כל הנתונים הללו גם עולים בקנה אחד עם העדויות מדגימות מוח אנושיות, המראות פתולוגיה נרחבת של-synuclein בחולי PD עם מוטציה LRRK2 G2019S [69].

גן הפארקין (PARK2) המקודד E3 ubiquitin ligase הוא גורם חשוב נוסף במחקרי iPSC של -synuclein. מחקרים אחרונים מראים עלייה משמעותית של רמות -synuclein והצטברות בנוירונים שמקורם ב-iPSC ממטופלים המציגים מוטציות PARK2 בהשוואה לקווי ביקורת [70,71]. עם זאת, היעדר גופי לוי במוחות של חולי PD עם מוטציות פרקין הופך את הקשר המפורט הזה לבלתי ברור, דבר המצביע על כך שהפארקין עצמו עשוי לקיים אינטראקציה וליצור בכל מקום את החלבון בעל אינטראקציה -synuclein, סינפילין-1 ולקדם את תכלילי גופי לוי [72] . ישנן גם עדויות לגורמי סיכון גנטיים נדירים ל-PD כגון CHCHD2, המראים עלייה בהצטברות בלתי מסיסים של-synuclein בנוירונים DA שמקורם ב-iPSC הנושאים מוטציה CHCHD2 T61I [73].

מערכות מודל iPSC היו חשובות לאין ערוך בהדגמת הקשרים הללו ובהדגשת התועלת והפוטנציאל שטכנולוגיית iPSC יכולה להביא למיפוי המולקולרי המורכב של ניוון עצבי -synuclein ב-PD.

Cistanche tubulosa

מגבלות של מודלים של iPSC של מודלים של מחלות

למרות היתרונות הרבים שטכנולוגיית iPSC מאפשרת במודלים של מחלות, עדיין יש כמה מגבלות ואתגרים שצריך להתגבר עליהם. ראשית, האתגר הנפוץ ביותר הוא הגידוליות העשויה להיגרם במהלך תהליך התכנות מחדש באמצעות שיטות תכנות מחדש רטרו-ויראליות ולנטי-ויראליות. ההשפעות הבלתי ידועות או הבלתי מדודות של תהליך התכנות מחדש הן גורם מבלבל פוטנציאלי בהערכת האופי המייצג באמת של iPSCs כמודלים ספציפיים למחלה. עם זאת, יש לציין כי פרוטוקולים עדכניים יותר משתמשים בשיטות נטולות אינטגרציה כגון וירוס Sendai או וקטורים של DNA ועושים בדרך כלשהי למזער את הבעיות הללו [74,75]. מכשול נוסף שמוכר היטב במחקרי תאי גזע הוא השונות הפנימית של iPSCs שנוצרו מתורמים שונים, או שיבוטים מאותו תורם, שונות זו קשה ליישב במקרים מסוימים מכיוון שהיא עשויה להיות אפקט של מטופל או אפקט פרוטוקול. תכנות מחדש נועד לאפס לחלוטין את טביעת האצבע האפיגנטית של תאי התורם, מה שלמעשה עשוי להוביל לפוטנציאל התמיינות מוטה לסוגי תאים מסוימים [76], אולם נראה כי נתונים מסוימים מראים כי הזיכרון האפיגנטי פוחת לאורך זמן בתרבית [77] . אחת המגבלות העיקריות של iPSCs בדוגמנות PD היא יצירת נוירונים DA עם פנוטיפ הזדקנות. מחקרים הראו שתהליך התכנות מחדש מאפס תא מבוגר למצב צעיר יותר, עם פנוטיפים בעלי טלומרים ארוכים יותר, מתח חמצוני מופחת וארגון מיטוכונדריה מוכשר [78,79]. בדרך כלל כל התאים משתמשים באמצעי בקרת איכות רבים כדי להגן על תפקוד פיזיולוגי תקין, ולכן יתכן שפגמים פנוטיפיים מתבטאים רק כאשר מסלולי הגנה מתקלקלים. לפיכך, יצירת פנוטיפ מיושן היא משימה מורכבת, אך כמה נתונים עדכניים מצביעים על האפשרות לגרום לפנוטיפ מיושן על ידי הוספת פרוגרין בצורה קטומה של lamin A אשר קשורה להזדקנות מוקדמת [80], ועיכוב טלומראז [81]. ישנן כמה בעיות בעת שימוש בנוירונים שמקורם ב-iPSC למודל של מחלות ובמיוחד מצבי מחלה הקשורים לגיל. למרות האתגרים והמלכודות הפוטנציאליות, נוירונים שמקורם ב-iPSC הם משאב רב ערך במודלים של פתולוגיה של synuclein.

כיוונים עתידיים עם מודלים של iPSC של פתולוגיה של synuclein

נוירונים שמקורם ב-iPSC מאפשרים לנו ליצור 'מחלה בצלחת' אך גם להקל על המחקר המפורט של המסלולים הפיזיולוגיים שבבסיס מצבי המחלה במבחנה. מינים מצטברים של סינקלאין נמצאים במוחם של רוב חולי PD במוח ו-iPSCs הם כלי רב עוצמה לחקור את הקשר בין -סינוקלאין לניוון נוירו, תוך בחינת התפקידים הפיזיולוגיים והפתופיזיולוגיים של -סינוקלאין. הנתונים ממודלים נוירונים שמקורם ב-iPSC של מוטציות גנטיות ספציפיות הקשורות ל-PD גדלים ומראים מתאמים חזקים עם נתונים מדגימות מוח אנושיות [9]. באופן ספציפי, במקרה של מוטציות SNCA הנפוצות באוכלוסיית ה-PD, חשוב מאוד ש-iPSCs כמודל יוכלו לשחזר בצורה חזקה את מצב המחלה. הנתונים שנסקרו כאן מצביעים על כך ש-iPSCs הם אכן מודל מצוין לחקר הפיזיולוגיה והפתופיזיולוגיה של מוטציות SNCA.

בדרך כלל, מוטציות SNCA גורמות לייצוב והצטברות או פרפור של -synuclein בגופי Lewy יחד עם חלבונים אחרים. ברגע שמינים מצטברים אלה נמצאים בתא, הם מקיימים אינטראקציה עם מבנים תאיים אחרים כמו מיקרוטובולים, פוגעים בהובלה של המיטוכונדריה האקסונלית ובסופו של דבר מובילים לניוון של הטרמינלים הסינפטים ולאובדן תאים [9,26]. בנוסף, תפקודים חשובים של המיטוכונדריה מופרעים על ידי אינטראקציה של אוליגומרים של סינוקליין עם סינתזות ATP כגון פתיחת PTPs, פגיעה בנשימה והשראת חמצון שומנים [53]. יתר על כן, -synuclein מצרף אינטראקציה עם חלבונים המעורבים במיטופאגיה, ומונע פינוי מתאים של מיטוכונדריה פגומות מתוך התא [64]. אינטראקציות של אוליגומרים -סינוקלאין עם יוני מתכת הוצעו גם לגרום להיווצרות של רדיקלים חופשיים בנוירונים, מה שמוביל לשיבוש הפיזיולוגיה התקינה של התא, המוביל למוות של תאים [54]. רוב הפנוטיפים המוצגים על ידי נוירונים שמקורם ב-iPSC נמצאים גם במוח האנושי, מה שמדגיש את ההתאמה של מודל iPSC לא רק בחיקוי התנאים הפיזיולוגיים והפתולוגיים של התא אלא גם את תפקידם הפוטנציאלי כפלטפורמה לחשיפת נתונים חדשים שאולי היו בעבר הסתמך על איסוף ביופסיות מוח מחולים שנפטרו.

מודלים של מחלות עם iPSCs סיפקו ראיות תומכות חשובות לכך שפגיעות במנגנונים תאיים אחרים יכולים בחלק מהמקרים לגרום להצטברות והצטברות -synuclein. נוירונים שמקורם ב-iPSC מחולי PD הנושאים מוטציות, ב-LRRK2 או פרקין מדגישים את האינטראקציות הללו. לדוגמה, מוצע כי לאוביקוויטינציה של סינפילין-1 בנוירונים שמקורם ב-iPSC הנושאים מוטציות פרקין יש תפקיד ביניים בהשראת היווצרות גוף Lewy [72]. יתרה מכך, אחד המנגנונים המרכזיים התורמים להצטברות -סינוקלאין הוא אוטופגיה פגומה ופרוטוליזה ליזוזומלית, אשר ממלאים תפקיד חיוני בפינוי אגרגטים פגומים. הוכח כי תהליכים אלו נפגעים בנוירונים שמקורם ב-iPSC עם מוטציה של LRRK2- [68,82]. בכל המחקרים הללו, נוירונים שמקורם ב-iPSC מציגים פנוטיפים המתואמים היטב עם זה שדווח עבור דגימות מוח אנושיות. הערכת הגורם ל-synuclein אגרגטים הנפוצים במוחות PD היא מורכבת ועד היום הוכחה כלא מוצלחת.

הרבה סיסטאנצ'ה

בעוד התפקיד המובהק של צבירת -סינוקלאין בפתולוגיה של PD עדיין לא ברור, הספרות מראה אינטראקציה מורכבת ביותר בין מינים מצטברים אלה עם חלבונים רבים אחרים בתוך התא, היוצרת מפל של פגיעה במסלול הסלולרי המעדיף צבירת חלבון פגומה, המובילה בסופו של דבר ל נִווּן. בנוף המולקולרי הרחב והמורכב הזה, מודלים שמקורם ב-iPSC מחולי PD יכולים לסייע בזיהוי ההשפעה של המוטציות הנפוצות ביותר בפתולוגיה זו, תוך יכולת לחקות את התהליכים התאיים של מוח PD בדיוק רב. יתרה מכך, מערכת מודלים זו של 'מחלה בצלחת' יכולה להקל הן על גילוי תרופות עם תפוקה גבוהה והן על מחקר על גישות טיפול סלולרי. עבודה עתידית עם טכנולוגיית CRISPR-Cas9 בשילוב עם iPSCs עשויה לחולל מהפכה בגישה לסינוקליינופתיות כדי להחליף את המוטציות המזיקות או למחוק את ההכפלות מגנים של מחלות מפתח [83] או למעשה אפנון של מנגנונים קשורים כגון היסטונים המעורבים בשינויים לאחר תרגום [83] 84].

העבודה הנרחבת שבוצעה עד כה על פני מערכות מודל מרובות, מרמזת מאוד על כך שלנוכחות של אגרגטים של -synuclein, אוליגומרים ופיברילים יש תפקיד מרכזי בניוון עצבי DA הקשור ל-PD. עם שיפור בסיס פלטפורמה רלוונטית למחלה באמצעות iPSCs והצמיחה המהירה בהבנתנו את מצב המחלה, העתיד נראה מזהיר עבור טיפולים שיכולים לכוון לסינוקליינופתיות.

הפניות

1. Tsuiji, H. and Yamanaka, K. (2014) מודלים של בעלי חיים להפרעות נוירודגנרטיביות. ביוטכנולוגיה של בעלי חיים, עמ' 39–56, Elsevier,

2. Bourdenx, M., Koulakiotis, NS, Sanoudou, D., Bezard, E., Dehay, B. and Tsarbopoulos, A. (2017) צבירה של חלבון וניוון עצבי במחלות נוירו-דגנרטיביות אבות-טיפוסיות: דוגמאות של עמילואידופתיות, טאואופתיות וסינוקלינופתיות. . פרוג. נוירוביול. 155, 171–193,

3. Madabhushi, R., Pan, L. and Tsai, L.-H. (2014) נזק ל-DNA והקשרים שלו לניוון עצבי. Neuron 83, 266–282,

4. Rekatsina, M., Paladini, A., Piroli, A., Zis, P., Pergolizzi, JV and Varrassi, G. (2020) פתופיזיולוגיה ונקודות מבט טיפוליות של מתח חמצוני ומחלות נוירודגנרטיביות: סקירה נרטיבית. עו"ד ת'ר. 37, 113–139,

5. Kovacs, GG (2016) סיווג פתולוגי מולקולרי של מחלות נוירודגנרטיביות: פנייה לרפואה מדויקת. Int. י.מול. Sci. 17,

6. Kovacs, GG (2017) מושגים וסיווג של מחלות נוירודגנרטיביות. Handb. קלינ. נוירול. 145, 301–307,

7. Kiely, AP, Asi, YT, Kara, E., Limousin, P., Ling, H., Lewis, P., et al. (2013) -Synucleinopathy הקשורה למוטציית G51D SNCA: קשר בין מחלת פרקינסון לניוון מערכת מרובת? אקטה נורופתול. 125, 753–769,

8. Zarranz, JJ, Alegre, J., G´omez-Esteban, JC, Lezcano, E., Ros, R., Ampuero, I. et al. (2004) המוטציה החדשה, E46K, של אלפא-סינוקלאין גורמת לדמנציה של פרקינסון ולווי. אן. נוירול. 55, 164–173,

9. Prots, I., Grosch, J., Brazdis, R.-M., Simmnacher, K., Veber, V., Havlicek, S. et al. (2018) - אוליגומרים של Synuclein מעוררים חוסר תפקוד אקסונלי מוקדם במודלים מבוססי iPSC אנושיים של סינוקליינופתיות. פרוק. נאטל. אקד. Sci. ארה"ב 115, 7813–7818,

10. McCann, H., Stevens, CH, Cartwright, H. and Halliday, GM (2014) -פנוטיפים של Synucleinopathy. פרקינסוניזם קשור. אי-סורד. 20, S62–S67,

11. Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K. et al. (2007) אינדוקציה של תאי גזע פלוריפוטנטיים מפיברובלסטים אנושיים בוגרים על ידי גורמים מוגדרים. תא 131, 861–872,

12. Vogel, G. (2010) תאי גזע. מחלות בצלחת ממריאים. מדע 330, 1172–1173,

13. Avazzadeh, S., Baena, JM, Keighron, C., Feller-Sanchez, Y. and Quinlan, LR (2021) מודלים של מחלת פרקינסון: iPSCs לקראת הבנה טובה יותר של הפתולוגיה האנושית. מדע המוח. 11,

14. S´anchez-Dan ´es, A., Consiglio, A., Richaud, Y., Rodr´ıguez-Piz`a, I., Dehay, B., Edel, M., et al. (2012) יצירה יעילה של נוירונים דופמינרגיים במוח האמצעי A9 על ידי מסירה lentiviral של LMX1A בתאי גזע עובריים אנושיים ותאי גזע פלוריפוטנטיים. זִמזוּם. ג'ין ת'ר. 23, 56–69,

15. Chambers, SM, Fasano, CA, Papapetrou, EP, Tomishima, M., Sadelain, M. and Studer, L. (2009) המרה עצבית יעילה מאוד של תאי ES ו-iPS אנושיים על ידי עיכוב כפול של איתות SMAD. נאט. ביוטכנולוגיה. 27, 275–280,

16. Kriks, S., Shim, J.-W., Piao, J., Ganat, YM, Wakeman, DR, Xie, Z. et al. (2011) נוירונים של דופמין שמקורם בתאי ES אנושיים משתלבים ביעילות במודלים של בעלי חיים של מחלת פרקינסון. טבע 480, 547–551,

17. Theka, I., Caiazzo, M., Dvoretskova, E., Leo, D., Ungaro, F., Curreli, S. et al. (2013) יצירה מהירה של נוירונים דופמינרגיים פונקציונליים מתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי אדם באמצעות הליך חד-שלבי באמצעות גורמי שעתוק של שושלת תאים. תרגום תאי גזע Med. 2, 473–479,

18. Wang, M., Ling, K.-H., Tan, JJ and Lu, C.-B. (2020) פיתוח ובידול של נוירון דופמינרגי במוח האמצעי: מהספסל למיטה. תאים 9,

19. Marton, RM and Ioannidis, JPA (2019) ניתוח מקיף של פרוטוקולים להפקת נוירונים דופמינרגיים מתאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים. תרגום תאי גזע Med. 8, 366–374,

20. Maroteaux, L., Campanelli, JT and Scheller, RH (1988) Synuclein: חלבון ספציפי לנוירון הממוקם לגרעין ולמסוף העצב הפרה-סינפטי. J. Neurosci. 8, 2804–2815,

21. Uversky, VN, Li, J. and Fink, AL (2001) עדות לתוסף מקופל חלקית בהיווצרות פיבריל אלפא-סינוקלאין. ג'יי ביול. Chem. 276, 10737–10744,

22. Theillet, F.-X., Binolfifi, A., Bekei, B., Martorana, A., Rose, HM, Stuiver, M. et al. (2016) הפרעה מבנית של סינוקליין מונומרי נמשכת בתאי יונקים. טבע 530, 45–50,

23. Buell, AK, Galvagnion, C., Gaspar, R., Sparr, E., Vendruscolo, M., Knowles, TPJ et al. (2014) תנאי הפתרון קובעים את החשיבות היחסית של תהליכי גרעין וגדילה בצבירה של סינוקליין. פרוק. נאטל. אקד. Sci. ארה"ב 111, 7671–7676,

24. Rovere, M., Sanderson, JB, Fonseca-Ornelas, L., Patel, DS and Bartels, T. (2018) קיפול מחדש של סינuclein מסיס סליל באמצעות אינטראקציה חולפת עם ממשקי שומנים. FEBS Lett. 592, 1464–1472,

25. Moons, R., Konijnenberg, A., Mensch, C., Van Elzen, R., Johannessen, C., Maudsley, S. et al. (2020) צורת יוני מתכת -סינוקלאין. Sci. נציג 10, 16293,

26. Bertoncini, CW, Fernandez, CO, Griesinger, C., Jovin, TM and Zweckstetter, M. (2005) למוטנטים משפחתיים של אלפא-סינוקלאין עם נוירו-רעילות מוגברת יש קונפורמציה מעורערת. ג'יי ביול. Chem. 280, 30649–30652,

27. Winner, B., Jappelli, R., Maji, SK, Desplats, PA, Boyer, L., Aigner, S. et al. (2011) הדגמה in vivo שאוליגומרים אלפא-סינוקלאין רעילים. פרוק. נאטל. אקד. Sci. ארה"ב 108, 4194–4199,

28. Polymeropoulos, MH, Lavedan, C., Leroy, E., Ide, SE, Dehejia, A., Dutra, A. et al. (1997) מוטציה בגן אלפא-סינוקלאין שזוהתה במשפחות עם מחלת פרקינסון. Science 276, 2045–2047,

29. Lashuel, HA, Overk, CR, Oueslati, A. and Masliah, E. (2013) הפנים הרבות של -synuclein: מהמבנה והרעילות למטרה טיפולית. נאט. הכומר נוירוסקי. 14, 38–48,

30. Cabin, DE, Shimazu, K., Murphy, D., Cole, NB, Gottschalk, W., McIlwain, KL et al. (2002) דלדול שלפוחית ​​סינפטית מתאם עם תגובות סינפטיות מוחלשות לגירוי חוזר ונשנה ממושך בעכברים חסרי אלפא-סינוקלאין. J. Neurosci. 22, 8797–8807,

31. Burr´e, J., Sharma, M., Tsetsenis, T., Buchman, V., Etherton, MR and S ¨udhof, TC (2010) Alpha-synuclein מקדם הרכבה של SNARE-complex in vivo ו-in vitro. מדע 329, 1663–1667,

32. Miraglia, F., Ricci, A., Rota, L. and Colla, E. (2018) לוקליזציה תת-תאית של אגרגטים אלפא-סינוקלינים והאינטראקציה שלהם עם ממברנות. ריגן עצבי. מילון 13, 1136–1144,

33. Carnwath, T., Mohammed, R. and Tsiang, D. (2018) ההשפעות הישירות והעקיפות של -synuclein על יציבות המיקרוטובוליות בפתוגנזה של מחלת פרקינסון. נוירופסיכיאטר. Dis. טיפול. 14, 1685–1695,

34. Wersinger, C. and Sidhu, A. (2003) הנחתה של פעילות טרנספורטר דופמין על ידי -synuclein. Neurosci. Lett. 340, 189–192,

35. Lee, FJ, Liu, F., Pristupa, ZB and Niznik, HB (2001) קישור ישיר וצימוד פונקציונלי של אלפא-סינוקלאין לטרנספורטרים של דופמין מאיצים אפופטוזיס המושרה על ידי דופמין. פאסב י' 15, 916–926

36. Ahn, B.-H., Rhim, H., Kim, SY, Sung, Y.-M., Lee, M.-Y., Choi, J.-Y. et al. (2002) alpha-Synuclein מקיים אינטראקציה עם איזוזימים של פוספוליפאז D ומעכב הפעלה של פוספוליפאז D המושרה על ידי פרוואנדאט בתאי כליה עובריים אנושית-293. ג'יי ביול. Chem. 277, 12334–12342,

37. Gorbatyuk, OS, Li, S., Nguyen, FN, Manfredsson, FP, Kondrikova, G., Sullivan, LF et al. (2010) -ביטוי סינקלאין בחולדה substantia nigra מדכא רעילות של phospholipase D2 וניוון עצבי ניגרלי. מול. ת'ר. 18, 1758–1768,

38. Ferreira, SA and Romero-Ramos, M. (2018) תגובה של Microglia במהלך מחלת פרקינסון: התערבות אלפא-סינוקלאין. חֲזִית. תָא. Neurosci. 12, 247,

39. Grozdanov, V. and Danzer, KM (2020) אלפא-סינוקלאין תוך תאי ותפקוד תאי חיסון. חֲזִית. Cell Dev. ביול. 8, 562692,

40. Devine, MJ, Ryten, M., Vodicka, P., Thomson, AJ, Burdon, T., Houlden, H. et al. (2011) מחלת פרקינסון גרמה לתאי גזע פלוריפוטנטיים עם שילוב של ה-synuclein לוקוס. נאט. Commun. 2, 440,

41. Ryan, SD, Dolatabadi, N., Chan, SF, Zhang, X., Akhtar, MW, Parker, J. et al. (2013) מודל iPSC של פרקינסון אנושי איזוגני מראה חוסר תפקוד הנגרמת על ידי מתח ניטרוסטיבי בתעתוק MEF2-PGC1. תא 155, 1351–1364,

42. Barbuti, P., Antony, P., Santos, B., Massart, F., Cruciani, G., Dording, C. et al. (2020) שימוש בהקרנה בעלת תוכן גבוה ליצירת שיבוטים של iPS שמקורם בגן חד-תא חד-תא חושף עודף אלפא-סינוקלאין עם מוטציה נקודתית A30P משפחתית של מחלת פרקינסון. תאים 9,

43. Deng, H. and Yuan, L. (2014) גרסאות גנטיות ומודלים של בעלי חיים ב-SNCA ומחלת פרקינסון. הזדקנות מיל. Rev. 15, 161–176,

44. Kasten, M. and Klein, C. (2013) הפנים הרבות של מוטציות אלפא-סינוקלאין. יום שני אי-סורד. 28, 697–701,

45. Singleton, AB, Farrer, M., Johnson, J., Singleton, A., Hague, S., Kachergus, J. et al. (2003) טריפליקציה של לוקוס אלפא-Synuclein גורמת למחלת פרקינסון. Science 302, 841,

46. ​​אוליביירה, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Botelho, MG, Lin, KH, Wales, P., Koch, JC et al. (2015) סינוקלאין מוגבר הנגרם על ידי טריפליקציה של גן SNCA פוגע בהתמיינות ובהתבגרות נוירונים בתאי גזע פלוריפוטנטיים שמקורם בחולי פרקינסון. Cell Death Dis. 6, e1994,

47. Lin, L., G¨oke, J., Cukuroglu, E., Dranias, MR, VanDongen, AMJ and Stanton, LW (2016). נציג תא 15, 2411–2426,

48. Tagliafifierro, L., Zamora, ME and Chiba-Falek, O. (2019) הכפלה של לוקוס SNCA מחמירה את ההזדקנות הגרעינית הנוירונית. זִמזוּם. מול. ג'נט. 28, 407–421,

49. Heman-Ackah, SM, Manzano, R., Hoozemans, JJM, Scheper, W., Flynn, R., Hagerty, W. et al. (2017) אלפא-סינוקלאין משרה את תגובת החלבון הנפרשת בתאי עצב של מחלת פרקינסון SNCA טריפליקציית iPSC. זִמזוּם. מול. ג'נט. 26, 4441–4450,

50. Vasquez, V., Mitra, J., Hegde, PM, Pandey, A., Sengupta, S., Mitra, S., et al. (2017) סינוקליין מחומצן הקשור לכרומטין גורם לשבירת גדילים בגנום עצבי במודלים במבחנה של מחלת פרקינסון. ג'יי אלצהיימר דיס. 60, S133–S150,

51. Brazdis, R.-M., Alecu, JE, Marsch, D., Dahms, A., Simmnacher, K., L ¨orentz, S. et al. (2020) הדגמה של פגיעות נוירונית ספציפית לאזור מוח במודל אנושי מבוסס iPSC של מחלת פרקינסון משפחתית. זִמזוּם. מול. ג'נט. 29, 1180–1191,

52. Flierl, A., Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Mak, SK, Hesley, J., Soldner, F. et al. (2014) פגיעות גבוהה יותר ורגישות למתח של תאי מבשר עצביים הנושאים טריפליקציה של גן אלפא-סינוקלאין. PLoS ONE 9, e112413,

53. Ludtmann, MHR, Angelova, PR, Horrocks, MH, Choi, ML, Rodrigues, M., Baev, AY et al. (2018) -אוליגומרים של synuclein מקיימים אינטראקציה עם סינתאז ATP ופותחים את נקבובית המעבר לחדירות במחלת פרקינסון. נאט קומון. 9, 2293,

54. Deas, E., Cremades, N., Angelova, PR, Ludtmann, MHR, Yao, Z., Chen, S. et al. (2016) אוליגומרים אלפא-סינוקלאין מקיימים אינטראקציה עם יוני מתכת כדי לגרום ללחץ חמצוני ומוות נוירוני במחלת פרקינסון. נוגד חמצון. אות חיזור. 24, 376–391,

55. Byers, B., Cord, B., Nguyen, HN, Sch ¨ule, B., Fenno, L., Lee, PC et al. (2011) טריפליקציה של SNCA נוירונים DA שמקורם ב-iPSC של חולה פרקינסון מצטברים -סינוקלאין ורגישים ללחץ חמצוני. PLoS ONE 6, e26159,

56. Zygogianni, O., Antoniou, N., Kalomoiri, M., Kouroupi, G., Taoufifik, E. and Matsas, R. (2019) In vivo phenotyping של מחלת פרקינסון משפחתית עם תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי אדם: הוכחה לימוד קונספט. נוירוכם. מילון 44, 1475–1493,

57. Conway, KA, Harper, JD and Lansbury, PT (1998) האצה היווצרות סיבים במבחנה על ידי מוטנטי אלפא-סינוקלאין הקשור למחלת פרקינסון המוקדמת. נאט. Med. 4, 1318–1320,

58. Khurana, V., Peng, J., Chung, CY, Auluck, PK, Fanning, S., Tardiff, DF et al. (2017) רשתות בקנה מידה גנום מקשרות גנים של מחלות ניווניות ל-synuclein דרך מסלולים מולקולריים ספציפיים. מערכת תאים. 4, 157.e14–170.e14,

59. Dettmer, U., Newman, AJ, Soldner, F., Luth, ES, Kim, NC, von Saucken, VE et al. (2015) מוטציות-סינוקלאין-missense הגורמות לפרקינסון מעבירות טטרמרים מקומיים למונומרים כמנגנון להתחלת מחלה. נאט. Commun. 6, 7314,

60. Zambon, F., Cherubini, M., Fernandes, HJR, Lang, C., Ryan, BJ, Volpato, V. et al. (2019) פתולוגיה של סינוקליין תאית קשורה לחוסר תפקוד ביו-אנרגטי בנוירונים דופמין שמקורם ב-iPSC של פרקינסון. זִמזוּם. מול. ג'נט. 28, 2001–2013,

61. Cuddy, LK, Wani, WY, Morella, ML, Pitcairn, C., Tsutsumi, K., Fredriksen, K. et al. (2019) פינוי תאי המושרה על ידי מתח מתווך על ידי חלבון SNARE ykt6 ומופרע על ידי -synuclein. Neuron 104, 869.e11–884.e11,

62. Kouroupi, G., Taoufifik, E., Vlachos, IS, Tsioras, K., Antoniou, N., Papastefanaki, F. et al. (2017) קישוריות סינפטית לקויה ונוירופתולוגיה אקסונלית במודל אנושי מבוסס iPSC של מחלת פרקינסון משפחתית. פרוק. נאטל. אקד. Sci. USA 114, E3679–E3688,

63. סטייקל, MG, Humphries, K., Kirby, MP, Czaniecki, C., Wang, T., Ryan, T. et al. (2018) ניטרציה של מיקרוטובולים חוסמת תחבורה מיטוכונדריאלית אקסונלית במודל תאי גזע פלוריפוטנטיים אנושיים של מחלת פרקינסון. FASEB J. 32, 5350–5364,

64. Shaltouki, A., Hsieh, C.-H., Kim, MJ and Wang, X. (2018) אלפא-סינוקלאין מעכב את המיטופגיה ומטרתו של מירו מציל אובדן נוירונים במודלים של פרקינסון. אקטה נורופתול. 136, 607–620,

65. Nguyen, HN, Byers, B., Cord, B., Shcheglovitov, A., Byrne, J., Gujar, P. et al. (2011) נוירונים DA שמקורם ב-iPSC מוטנטיים מ-LRRK2 מדגימים רגישות מוגברת ללחץ חמצוני. תא גזע 8, 267–280,

66. Bieri, G., Brahic, M., Bousset, L., Couthouis, J., Kramer, NJ, Ma, R. et al. (2019) LRRK2 משנה את הפתולוגיה של -syn ומתפשט במודלים של עכברים ונוירונים אנושיים. אקטה נורופתול. 137, 961–980,

67. Kim, H., Park, HJ, Choi, H., Chang, Y., Park, H., Shin, J. et al. (2019) מודלים של מחלת פרקינסון ספוראדית G2019S-LRRK2 באורגנואידים תלת מימדיים במוח התיכון. נציג תאי גזע 12, 518–531,

68. Reinhardt, P., Schmid, B., Burbulla, LF, Sch ¨ondorf, DC, Wagner, L., Glatza, M. et al. (2013) תיקון גנטי של מוטציה LRRK2 ב-iPSCs אנושיים קושר ניוון עצבי פרקינסוני לשינויים תלויי ERK בביטוי גנים. תא גזע של תא. 12, 354–367,

69. Schiesling, C., Kieper, N., Seidel, K. and Kr¨uger, R. (2008) סקירה: מחלת פרקינסון משפחתית-גנטיקה, פנוטיפ קליני ונוירופתולוגיה על הצורה הספורדית הנפוצה של המחלה. נוירופתול. יישום נוירוביול. 34, 255–271,

70. Shaltouki, A., Sivapatham, R., Pei, Y., Gerencser, AA, Momˇcilovi ´c, O., Rao, MS et al. (2015) שינויים מיטוכונדריאליים על ידי PARKIN בנוירונים דופמינרגיים באמצעות קווי iPSC הספציפיים ל-PARK2 ו-PARK2 נוקאאוט איזוגניים. נציג תאי גזע 4, 847–859,

71. Imaizumi, Y., Okada, Y., Akamatsu, W., Koike, M., Kuzumaki, N., Hayakawa, H. et al. (2012) תפקוד לקוי של המיטוכונדריאלי הקשור לעקה חמצונית מוגברת והצטברות -סינוקלאין בנוירונים שמקורם ב- PARK2 iPSC וברקמת מוח שלאחר המוות. מול. מוח 5, 35,

72. Chung, KK, Zhang, Y., Lim, KL, Tanaka, Y., Huang, H., Gao, J., et al. (2001) פרקין מייצר את החלבון בעל אינטראקציה אלפא-סינוקלאין, סינפילין -1: השלכות על היווצרות גוף Lewy במחלת פרקינסון. נאט. Med. 7, 1144–1150,

73. Ikeda, A., Nishioka, K., Meng, H., Takanashi, M., Hasegawa, I., Inoshita, T. et al. (2019) מוטציות ב-CHCHD2 גורמות לצבירה של -סינוקלאין. זִמזוּם. מול. ג'נט. 28, 3895–3911,

74. Papapetrou, EP and Sadelain, M. (2011) יצירת תאי גזע פלוריפוטנטיים נטולי טרנסגנים עם וקטור פוליציסטרוני יחיד הניתן לכריתה. נאט. פרוטוק. 6, 1251–1273,

75. Narsinh, KH, Jia, F., Robbins, RC, Kay, MA, Longaker, MT ו-Wu, JC (2011) יצירת תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי אדם בוגרים באמצעות וקטורי DNA מיני-ויראליים. נאט. פרוטוק. 6, 78–88,

76. Kim, K., Zhao, R., Doi, A., Ng, K., Unternaehrer, J., Cahan, P. et al. (2011) סוג תא תורם יכול להשפיע על האפיגנום ועל פוטנציאל ההתמיינות של תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי אדם. נאט. ביוטכנולוגיה. 29, 1117–1119,

77. Nishino, K., Toyoda, M., Yamazaki-Inoue, M., Fukawatase, Y., Chikazawa, E., Sakaguchi, H. et al. (2011) דינמיקה של מתילציה של DNA בתאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי אדם לאורך זמן. PLoS Genet. 7, e1002085,

78. יחזקאל, ש', רביבו-סבאח, א', שגב, י', צוקרמן, מ', שקד, ר', הובר, א' ועוד. (2011) תכנות מחדש של אזורים טלומרים במהלך יצירת תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים על ידי אנוש והתמיינות לאחר מכן לנגזרות דמויות פיברובלסט. אפיגנטיקה 6, 63–75,

79. Rohani, L., Johnson, AA, Arnold, A. and Stolzing, A. (2014) חתימת ההזדקנות: סימן היכר של תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים? תא הזדקנות 13, 2-7,

80. Miller, JD, Ganat, YM, Kishinevsky, S., Bowman, RL, Liu, B., Tu, EY et al. (2013) מודלים מבוססי iPSC אנושיים של מחלה מאוחרת באמצעות הזדקנות הנגרמת על ידי פרוגרין. תא גזע 13, 691–705,

81. Vera, E., Bosco, N. and Studer, L. (2016) יצירת מודלים של מחלה אנושית מבוססת iPSC מאוחרת על ידי גרימת פנוטיפים הקשורים לגיל עצבי באמצעות מניפולציה של טלומראז. נציג תא 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) פנוטיפים ספציפיים למחלה בנוירוני דופמין ממודלים מבוססי iPS אנושיים של מחלת פרקינסון גנטית וספוראדית. EMBO מול. Med. 4, 380–395,

83. Safari, F., Hatam, G., Behbahani, AB, Rezaei, V., Barekati-Mowahed, M., Petramfar, P. et al. (2020) מערכת CRISPR: ארגז כלים בעל תפוקה גבוהה למחקר וטיפול במחלת פרקינסון. תָא. מול. נוירוביול. 40, 477–493, ח

84. Guhathakurta, S., Kim, J., Adams, L., Basu, S., Song, MK, Adler, E. et al. (2021) הפחתה ממוקדת של סימני היסטון מוגברים ב-SNCA מקלה על -סינוקלאין במחלת פרקינסון. EMBO מול. Med. 13, e12188,

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

1. בית הספר לפיזיולוגיה לרפואה, האוניברסיטה הלאומית של אירלנד גאלווי, גאלווי, אירלנד;

2. C ´ URAM SFI Center for Research in Medical Devices, האוניברסיטה הלאומית של אירלנד גאלווי, גאלווי, אירלנד