Patogen mekanism av -synuklein i en HiPSC-modell av Parkinsons sjukdom

Abstrakt

-synuklein är en allt mer framträdande aktör i patologin för en mängd olika neurodegenerativa tillstånd. Parkinsons sjukdom (PD) är en neurodegenerativ störning som främst drabbar de dopaminerga (DA) neuronerna i hjärnans substantia nigra. Typiskt för PD-patologi är upptäckten av proteinaggregationer som kallas "Lewy-kroppar" i de drabbade hjärnregionerna. -synuklein är inblandat i många sjukdomstillstånd inklusive demens med Lewy-kroppar (DLB) och Alzheimers sjukdom. Emellertid är PD den vanligaste synukleinopatin och fortsätter att vara ett betydande fokus för PD-forskningen när det gäller -synuclein Lewy-kroppspatologin. Mutationer i flera gener är associerade med PD-utveckling inklusive SNCA, som kodar för -synuklein. En mängd olika modellsystem har använts för att studera -synukleinfysiologi och patofysiologi i ett försök att relatera närmare till PD-patologi. Dessa modeller inkluderar cellulära och djursystem som utforskar transgena teknologier, viral vektoruttryck, knockdown-metoder och modeller för att studera de potentiella prionproteinliknande effekterna av -synuklein. Den aktuella granskningen fokuserar på humaninducerade pluripotenta stamcellsmodeller (iPSC) med ett specifikt fokus på mutationer eller multiplikationer av SNCA-genen. iPSCs är en snabbt utvecklande teknologi med enorma löften i studiet av normal fysiologi och sjukdomsmodellering in vitro. Förmågan att upprätthålla en patients genetiska bakgrund och replikera liknande cellfenotyper gör iPSCs till ett kraftfullt verktyg i studien av neurologiska sjukdomar. Denna recension fokuserar på den nuvarande kunskapen om -synukleins fysiologiska funktion samt dess roll i PD-patogenes baserad på mänskliga iPSC-modeller.

Nyckelord

-synukleinpatogenes; hiPSC-modeller; Parkinsons sjukdom; Neurodegenerativa sjukdomar;Cistanche fördelar.

Klicka här för att köpaCistanche-tillskott

Introduktion

Neurodegenerativa sjukdomar är en grupp av progressiva sjukdomar som kännetecknas av neuronal celldöd, exklusive tillstånd som främst är relaterade till ischemi, infektion eller malignitet [1]. Neurodegenerativa tillstånd är de vanligaste åldersrelaterade sjukdomarna hos människor, som blir allt vanligare och påverkar miljontals människor världen över. Trots betydande vetenskapliga och kliniska forskningsinsatser saknas fortfarande effektiva terapier. Därför är det mycket viktigt att överbrygga klyftorna i vår förståelse av de fysiologiska och patologiska processerna bakom neurodegeneration för att underlätta utvecklingen av riktade och effektiva behandlingsstrategier. Under de senaste 25 åren har många cellulära och molekylära mekanismer identifierats som är associerade med neuronal degeneration, mest framträdande bland dessa är proteinaggregatdeposition [2], mitokondriella DNA-mutationer [3] och oxidativ stress [4]. Bildandet av onormala aggregat av fysiologiska proteiner har fått stort intresse och identifieras som ett nyckelkännetecken för många neurodegenerativa sjukdomar, som nu grupperas i vad som kallas proteinopatier [5]. Neurodegenerativa proteinopatier representerar en grupp sjukdomar som definieras av olämplig aggregation, avsättning och/eller ackumulering av ett normalt protein som har en signifikant normal fysiologisk funktion. Proteinopatier klassificeras baserat på det huvudsakliga proteinet som finns i dessa avlagringar, så tauopatier innehåller övervägande τ-protein och TDP-43-proteinopatier innehåller TDP-43 [6]. -synuklein är en nyckelmedlem i denna grupp av proteiner involverade i neurodegenerativ sjukdom.

-synuklein har visat sig spela en nyckelroll i patologin för en mängd olika neurodegenerativa tillstånd, grupperade som synukleinopatier. -synuklein kodas av SNCA-genen som finns på kromosom 4 (4q21.3-22) och mutationer i denna gen visar ett autosomalt dominant nedärvningsmönster. Mutationer i denna gen har visat sig resultera i -synuklein ackumulering och aggregation som presenteras i många typer av neurodegenerativa tillstånd [7-9]. Välkända sjukdomar som Parkinsons sjukdom (PD), demens med Lewy kroppar (DLB) och multipel systematrofi (MSA) fångas i denna grupp, liksom mindre vanliga patologier som neuroaxonala dystrofier, rent autonomt misslyckande (PAF) eller REM-sömnbeteendestörning [10].

För närvarande finns det ett brett spektrum av modellsystem tillgängliga för att hjälpa till vid studiet av synukleinopatier. Djurmodeller ger värdefull information om beteendeförändringar associerade med neuronala förändringar, men artskillnader skapar en barriär för att erhålla mänskliga översättbara sjukdomsspecifika fenotyper. Cellulära modeller har fördelen att tillåta patologin att utvecklas snabbt, är kostnadseffektiva och kan lättare genetiskt manipuleras, vilket ökar intresset, särskilt i molekylära och cellulära studier. Under de senaste 14 åren har framväxten av inducerad pluripotenta stamcellsteknologi (iPSC) avsevärt förbättrat vår förståelse av patientspecifika molekylära sjukdomsmekanismer, såväl som utvecklingen av potentiella nya terapier och läkemedelsscreening. Denna teknologi är baserad på förmågan att omprogrammera sjukdomsspecifika patientfibroblaster genom att tvinga fram uttrycket av specifika transkriptionsfaktorer (oftast Oct4, Sox2, cMyc och Klf4), vilket resulterar i ett pluripotent tillstånd. Därefter differentieras dessa pluripotenta celler till specifika somatiska mogna celler av intresse [11]. Denna typ av tillvägagångssätt är allmänt känd som "sjukdom i en maträtt"-modellering [12] (Figur 1). Denna metod har fördelen att upprätthålla patientens fullständiga genetiska bakgrund och gör att effekten av vissa nyckelmutationer på patofysiologin kan studeras, vilket möjliggör karakterisering av nyckelcellulära mutationsbaserade fenotyper i komplexa sjukdomar som PD [13].

Dopaminerga (DA) neuroner är den huvudsakliga celltypen som används för att studera neurodegeneration vid PD med hjälp av flera olika protokoll. De flesta protokoll involverar det påtvingade uttrycket av LMX1A, som kodar för en transkriptionsfaktor som är kritisk för ventral mellanhjärnans identitet, med en dubbel-SMAD-hämningsmetod. Denna process är baserad på användningen av föreningarna Noggin och SB431542 som fungerar som hämmare av signaltransduktorproteinfamiljen SMAD (en akronym från sammansmältningen av Caenorhabditis elegans SMA-gener och Drosophila MAD, Mothers against decapentaplegia), som är nyckelregulatorer för celltillväxt [14–16]. På senare tid kan differentiering styras av det påtvingade överuttrycket av faktorerna ASCL1, NURR1 och LMX1A [17]. Omprogrammeringen av PD-patientceller och differentiering till DA-neuroner har granskats omfattande på andra ställen [18,19].

Genom att erkänna den värdefulla informationen som iPSC-modeller erbjuder och betydelsen av -synuklein vid neurodegeneration, kommer denna översyn att fokusera på kunskapen från att studera SNCA-mutationer i iPSC-modellsystem, utforska -synukleinaggregation och toxicitet. I detta sammanhang kommer några relevanta frågor att diskuteras: är mutationer i SNCA-genen den enda orsaken till -synukleinaggregation? Vilken är den patogena effekten av SNCA-mutationer skild från -synukleinaggregation?

-synuklein: struktur och normal fysiologisk funktion

Baserat på den befintliga litteraturen är -synuklein ett 14-kDa-protein, som uttrycks allmänt i presynaptiska terminaler av hjärnan, huvudsakligen i excitatoriska neuroner, som först rapporterades 1988 [20]. Den naturliga strukturen av ett -synukleinprotein är fortfarande en källa till debatt men anses vara ett naturligt oveckat protein under normala fysiologiska förhållanden [21,22]. Således kan dess struktur variera beroende på förändringar i den lokala miljön [23], där den kan interagera med lipider [24] eller metaller [25]. Förändringar i -synukleinstruktur tros vara relaterade till dess patologiska felveckning och aggregering som vanligtvis ses vid synukleinopatier [26]. Till exempel har bildandet av -synukleinoligomerer inducerade av mutationer som E35K och E57K setts påverka permeabiliteten och integriteten hos cellmembranet vilket främjar cellens död [27]. Även om många faktorer kan bidra till avvikande produktion och aggregering av -synuklein, är en av de främsta bidragsgivarna mutationer av SNCA-genen som kodar för -synuklein och denna gen var den första mutationen som rapporterades i autosomalt dominant PD [28] med senare association med DLB [ 8]. Den exakta fysiologiska funktionen av -synuklein är fortfarande okänd men olika roller associerade med synaptisk funktion har identifierats. Dessa funktioner inkluderar vesikelkluster, återvinning och underhåll av den synaptiska vesikelreservpoolen [29,30]. Dessutom har -synuklein visat sig främja SNARE-komplexbildning som förbättrar frisättning av neurotransmittorer [31]. Dessutom är det också involverat i intracellulär handelsreglering genom interaktion med flera medlemmar av Rab GTPase-familjen [32], såväl som med mikrotubulus kärnbildning och tillväxthastighet [33]. Andra studier baserade på data från PD-hjärnor visar att -synuklein också kan reglera dopaminnivåer genom att påverka DAT-aktivitet [34]. Ökade nivåer av dopamin kan leda till cellskador som en konsekvens av oxidativ stress [35]. På senare tid har -synuklein visat sig hämma fosfolipas D (PLD) som är ansvarigt för omvandlingen av fosfatidylkolin till fosfatidinsyra, vilket modulerar neuronala processer såsom tillväxt, differentiering och frisättning av neurotransmittorer och DA-neurodegeneration [36,37]. -synuklein har också rapporterats spela en roll vid neuroinflammation genom att initiera ett immunsvar. Extracellulärt -synuklein kan utlösa aktivering och proliferation av immunceller, cytokinutsöndring och fagocytos [38,39].

-synuklein-fenotyp i SNCA-muterade iPSC-härledda modeller

iPSCs erbjuder flera fördelar jämfört med andra modellsystem, med ett obegränsat utbud av kliniskt relevanta fenotypiska celler av mänskligt ursprung samtidigt som patientens ursprungliga genomiska egenskaper bibehålls, inklusive genmutationer eller kromosomavvikelser. De huvudsakliga SNCA-varianterna förknippade med genetisk PD inklusive triplikationer/dupliceringar [40] och missense-punktsmutationer som A53T [41], A30T [42] eller E46K [9] har modellerats i iPSCs. På grund av den höga förekomsten av triplikationer eller A53T SNCA-mutation hos PD-patienter är den stora majoriteten av iPSC-modeller hittills fokuserade på dessa två mutationstyper, och deras karakteristiska fenotyper sammanfattas i figur 2.

iPSC-modeller av SNCA-triplikation

SNCA-genmultiplikation är associerad med en yngre ålder av PD-debut och ökad svårighetsgrad av symtom. Triplikationer av SNCA resulterar i generering av extra kopior av SNCA-genen och överuttryck av vildtyp-synuklein som leder till bildandet av toxiska aggregat och utbredda neuronala skador [43], vilket tyder på en dosberoende effekt av -synuklein i sjukdomsorsak. SNCA-triplikationsbärare uppvisar en allvarligare fenotyp och uppvisar en snabbare sjukdomsprogression än duplikationsbärare och uppvisar i många fall ytterligare motoriska egenskaper [44]. Neuropatologisk undersökning av PD-patients hjärnor med SNCA-triplikation visar allvarlig degeneration av substantia nigra, anmärkningsvärd neuronal förlust och vakuolation i den temporala cortex, såväl som utbredd Lewy-kroppsackumulering [45]. Denna patologi speglas i iPSC-härledda DA-neuroner med SNCA-triplikation, som visar ökade -synuklein-mRNA-nivåer, vilket resulterar i onormala och förhöjda nivåer av proteinuttryck [46]. Dessutom visar iPSC-härledda neuroner som hyser denna mutation högre nivåer av -synukleinfosforylering, något som vanligtvis finns i PD-hjärnor [47], såväl som onormala ökningar av -synukleinaggregat och Lewy-kroppar [9,48].

iPSC-modeller börjar nu också ge ytterligare information om de underliggande molekylära vägarna med SNCA-triplikationer. Endoplasmatisk retikulum (ER) stress och aktiveringen av det oveckade proteinsvaret (UPR) har visat sig aktiveras i iPSC-härledda neuroner som hyser SNCA-triplikation [49]. Detta visar den avgörande roll som ER spelar i elimineringen av avvikande proteinaggregat i cellen, vilket leder till ER-stress och en associerad UPR när ER-kapaciteten överskrids.

Normala neuronala processer påverkas av SNCA-triplikation och iPSC-modeller har visat att neuronal differentiering och mognad förändras av SNCA-triplikation. SNCA-triplikation iPSC-härledda neuroner kan inte generera ett typiskt komplext neuronnätverk, bibehålla sin proliferativa kapacitet och uppvisa subtila förändringar i differentieringskapacitet. Dessa förändringar stöds ytterligare av de signifikanta minskningarna som observerats i gener relaterade till differentiering som DLK, GABABR2 och NURR1, och en minskning av neuritutväxtlängden [46,47]. Dessa data pekar på en förlust av regenerativ kapacitet, vilket ytterligare kan förvärra neuronförlusten hos PD-patienter.

Även om -synuklein är övervägande lokaliserat i presynaptiska nervterminaler, finns en liten del också i cellkärnor. iPSC-neuroner med SNCA-triplikation visar förändringar i genomstrukturen, vilket resulterar i DNA-skada [50]. Dessa iPSC-härledda neuroner uttrycker avvikande åldrande fenotyper, vilket ytterligare bevisas av det minskade uttrycket av heterokromatinmarkörer och visar ett onormalt kärnhölje [48], samt påverkar genomets integritet som inducerar DNA-strängbrott och celldöd [50].

Mitokondriell dysfunktion är ett vanligt kännetecken för neuronal förlust och är den huvudsakliga organellen som påverkas av -synukleinpatologi. I linje med detta är det vanligt att hitta mitokondriell försämring i iPSC-härledda SNCA-triplikationsneuroner [51]. Mitokondriell försämring visar sig som förändringar i energimetabolismen till följd av störningar i väsentliga processer såsom andningskapacitet och ATP-produktion [52]. När SNCA-triplikation iPSC-härledda neuroner utsätts för låga koncentrationer av kalciumjonoforen ferritin eller laserinducerad ROS, har de en högre känslighet för bildning av permeabilitetsövergångsporer (PTPs) jämfört med kontrollneuroner [53]. Flera studier visar också att SNCA-mutationer har ökad basal känslighet för toxin-inducerad oxidativ stress som kan förvärras av metalljoninteraktioner [54]. Exponeringen av SNCA-triplication iPSC-härledda neuroner för toxiner som 6OHDA resulterar i ökad celldöd och kaspas-3-aktivering [47] samt en ökning av autofagosomer [46]. Dessa resultat stöds ytterligare av förhöjda nivåer av oxidativ stressmarkörer som DNAJA1, HMOX2, UCHL1 och HSPB1, involverade i skyddet av cellen mot oxidativ skada, och MAOA, som är en källa till oxidativ stress när det överuttrycks i dessa neuroner [ 55].

Cistanche piller

iPSC-modeller av SNCA-A53T-mutation

iPSC-härledda neuroner med A53T-mutationen visar en högre tendens att producera -synukleinoligomerer och aggregat jämfört med kontrollneuroner. Detta överensstämmer väl med vad som observeras i den mänskliga hjärnan hos patienter som bär samma mutation [41,56]. SNCA-A53T missense-mutationen var den första som identifierades och är den vanligaste mutationen som finns hos PD-patienter [28]. A53T-mutationen är associerad med en ungefär 10-år tidigare debutålder jämfört med andra missense-punktsmutationer [44]. A53T-mutationen stabiliserar -synukleinproteinet i -sheets, vilket leder till en snabbare hastighet av fibrillbildning som en toxisk funktionsvinst, vilket bidrar till den tidiga uppkomsten av familjär PD [26,57]. iPSC-härledda neuroner visar också dysreglering i proteinproduktion och transkriptionsrelaterade mRNA på grund av interaktionen av A53T muterat -synuklein med essentiella transkriptionsfaktorer, ribonukleoproteiner och ribosomala proteiner, baserat på genomomfattande analysrapporter [58]. En annan studie visade dock en minskning av förhållandet mellan tetramerer och monomerer i SNCA-A53T iPSC-härledda neuroner jämfört med kontroll, vilket tyder på att vissa konformationer som tetramerer kan stabilisera proteinet och förhindra de toxiska effekter som observerats med vissa oligomerer [59].

Som rapporterats för SNCA-triplikation i iPSC-härledda neuroner, är UPR-systemet också stört i SNCA-A53T iPSC-härledda neuroner. Detta är förknippat med en minskning av uttrycket av IRE-faktorn, som är en väsentlig komponent i denna process [60]. Den närbesläktade vägen för lysosomal stress är också störd i A53T-muterade iPSC-härledda neuroner, där -synuklein binder och deaktiverar ykt6, vilket resulterar i proteinaggregation som kan vara giftigt för neuroner [61].

I likhet med de dystrofiska neuritmönstren som observeras i SNCA-triplikationsneuroner, är detta också fallet i SNCA-A53T iPSC-härledda neuroner [56]. Svullna varikositeter och stora sfäroida inneslutningar, som är relaterade till tidig neuritdegeneration, finns i SNCA-A53T iPSC-härledda neuroner. Dessa förändringar leder till störningar i bildandet av neuronala nätverk med avsevärt minskade synaptiska kontakter [62]. Synaptisk aktivitet i SNCA-A53T iPSC-härledda neuroner äventyras med nedregleringen av viktiga pre- och postsynaptiska celladhesionsproteiner som observerats [62]. Dessutom leder försämringen av dessa processer till förändring i synaptisk aktivitet med en större medelamplitud på ett större antal spontana Ca2 plus transienter [56].

I SNCA-A53T-neuroner är den anterograda mitokondriella transportprocessen störd, vilket verkar vara relaterat till mikrotubulinitrering och oförmågan att interagera med mitokondriella transportkomplex [63]. På liknande sätt visar SNCA-A53T iPSC-härledda neuroner mitofagifördröjning relaterad till uppregleringen av Miro1, ett nyckelprotein involverat i mitokondriell transport [64]. Mitokondriell morfologi förändras också till en mer cirkulär och ogrenad form med en signifikant minskning av dess membranpotential i muterade neuroner [60]. Dessutom är antioxidantvägar förhöjda, troligen som en kompensationsmekanism som svar på ökningen av mitokondriell stress. Det har spekulerats i att detta beror på ökade nivåer av katalas eller den peroxisom-proliferatoraktiverade receptor-samaktivatorn 1- (PGC1-) [60]. Alla dessa faktorer bidrar till en pro-apoptotisk fenotyp som är närvarande med SNCA-A53T-mutationen. Det finns en ökning av uttrycket av proteiner relaterade till autofagi, såsom p62 eller autofagosommarkören LC3 [60]. Denna process förvärras särskilt i SNCA-A53T iPSC-härledda neuroner efter exponering för jordbrukskemikalier [41].

Ytterligare faktorer som påverkar -synukleinaggregation och patologi som finns i iPSC-modeller

Även om närvaron av mutationer i SNCA är en nyckelfaktor som bestämmer proteinveckning och aggregering till giftiga arter, har andra faktorer och variabler också visat sig spela en roll i denna process. iPSC-härledda neuroner med mutationer i andra gener visar också -synukleinaggregation och uppvisar toxicitetseffekter. iPSC-härledda neuroner som bär LRRK2 G2019S-mutation närvarande med ökade nivåer av -synuklein och har betydande aggregationer jämfört med kontroller [65]. Dessutom är dessa neuroner känsliga för överdriven degeneration när de utsätts för förformade -synukleinfibriller (PFF). Intressant nog visade sig denna effekt vara reversibel, när mutationen korrigerades i isogena kontroller mildrades aggregatbildningen [66]. Dessutom hittades en annan faktor som påverkar -synukleinaggregation på grund av det differentiella uttrycket av det tioredoxininteragerande proteinet (TXNIP) i organoida kulturer av iPSC-härledda neuroner med LRRK2 G2019S-mutationen. TXNIP har tidigare identifierats som en riskfaktor för PD och dess mutation och differentiella uttryck resulterar i accelererad ackumulering av -synuklein i LRRK2 G2019S-neuroner [67]. TXNIP-mutationer är också kopplade till underskott i autofagimekanismer som bidrar till ökade nivåer av -synukleinackumulering i neuroner [68]. Alla dessa data överensstämmer också med bevisen från mänskliga hjärnprover, som visar omfattande -synukleinpatologi hos PD-patienter med LRRK2 G2019S-mutation [69].

Parkingenen (PARK2) som kodar för E3 ubiquitinligas är en annan viktig faktor i iPSC-studier av -synuklein. Nyligen genomförda studier visar en signifikant höjning av -synukleinnivåer och aggregering i iPSC-härledda neuroner från patienter som presenterar PARK2-mutationer jämfört med kontrolllinjer [70,71]. Men frånvaron av Lewy-kroppar i PD-patienters hjärnor med parkinmutationer gör denna detaljerade koppling otydlig, vilket tyder på att parkin i sig kan interagera och ubiquitinera det -synuklein-interagerande proteinet, synfilin-1 och främja Lewy-kropparnas inneslutningar [72] . Det finns också bevis på sällsynta genetiska riskfaktorer för PD som CHCHD2, som visar en ökning av olösligt -synukleinackumulering i iPSC-härledda DA-neuroner som bär CHCHD2 T61I-mutation [73].

iPSC-modellsystem har varit ovärderliga för att demonstrera dessa kopplingar och lyfta fram nyttan och potentialen som iPSC-teknologin kan ge den komplexa molekylära kartläggningen av -synuklein neurodegeneration vid PD.

Cistanche tubulosa

Begränsningar för iPSC-modeller av sjukdomsmodeller

Trots de många fördelar som iPSC-teknologin underlättar vid sjukdomsmodellering finns det fortfarande vissa begränsningar och utmaningar att övervinna. För det första är den vanligaste utmaningen tumörgeniciteten som kan induceras under omprogrammeringsprocessen med retrovirala och lentivirala omprogrammeringsmetoder. De okända eller omättade effekterna av omprogrammeringsprocessen är en potentiell förvirrande faktor vid bedömningen av iPSCs verkligt representativa karaktär som sjukdomsspecifika modeller. Det bör dock noteras att nyare protokoll använder integrationsfria metoder som Sendai-virus eller DNA-vektorer och går på ett bra sätt för att minimera dessa problem [74,75]. Ett annat hinder som är välkänt med stamcellsstudier är den inneboende variabiliteten hos iPSCs genererade från olika givare, eller kloner från samma givare, denna variation är svår att förena i vissa fall eftersom det kan vara en patienteffekt eller en protokolleffekt. Omprogrammering är utformad för att helt återställa det epigenetiska fingeravtrycket för donatorns celler, vilket i själva verket kan leda till en partisk differentieringspotential till vissa celltyper [76], men vissa data tycks visa att epigenetiskt minne minskar med tiden i kultur [77] . En av de huvudsakliga begränsningarna för iPSCs i PD-modellering är att generera DA-neuroner med en åldrande fenotyp. Studier har visat att omprogrammeringsprocessen återställer en åldrad cell till ett mer ungdomligt tillstånd, med fenotyper som har längre telomerer, minskad oxidativ stress och kompetent mitokondriell organisation [78,79]. Vanligtvis använder alla celler ett flertal kvalitetskontrollåtgärder för att skydda normal fysiologisk funktion, så det är möjligt att fenotypiska defekter endast uppenbarar sig när skyddsvägar bryts ned. Att generera en åldrad fenotyp är således en komplex uppgift, men vissa nya data tyder på möjligheten att inducera en åldrad fenotyp genom tillsats av progerin, en trunkerad form av lamin A som är associerad med för tidigt åldrande [80] och telomerasinhibering [81]. Det finns vissa problem när man använder iPSC-härledda neuroner för att modellera sjukdomar och särskilt åldersrelaterade sjukdomstillstånd. Trots utmaningarna och potentiella fallgropar är iPSC-härledda neuroner en värdefull resurs i modellering av synukleinpatologi.

Framtida riktningar med iPSC-modeller av -synukleinpatologi

iPSC-härledda neuroner tillåter oss att skapa en "sjukdom i en maträtt" men också underlätta den detaljerade studien av de fysiologiska vägarna som ligger bakom sjukdomstillstånd in vitro. -synuklein aggregerade arter finns i hjärnan hos de flesta PD-patienter i hjärnan och iPSCs är ett kraftfullt verktyg för att studera sambandet mellan -synuklein och neurodegeneration, för att utforska de fysiologiska och patofysiologiska rollerna för -synuklein. Data från neuronala iPSC-härledda modeller av specifika genetiska mutationer associerade med PD växer och visar starka korrelationer med data från mänskliga hjärnprover [9]. Specifikt, när det gäller SNCA-mutationer som är vanliga i PD-populationen, är det ytterst viktigt att iPSCs som modell starkt kan rekapitulera sjukdomstillståndet. Data som granskas här tyder på att iPSC verkligen är en utmärkt modell för att studera fysiologin och patofysiologin för SNCA-mutationer.

Vanligtvis resulterar SNCA-mutationer i stabilisering och aggregering eller fibrillering av -synuklein i Lewy-kroppar tillsammans med andra proteiner. När dessa aggregerade arter är närvarande i cellen interagerar de med andra cellulära strukturer såsom mikrotubuli, vilket försämrar axonal mitokondriell transport och leder i slutändan till en degeneration av de synaptiska terminalerna och cellförlust [9,26]. Dessutom störs viktiga mitokondriella funktioner av -synukleinoligomerers interaktion med ATP-syntaser såsom öppning av PTP, försämring av andningen och induktion av lipidperoxidation [53]. Dessutom aggregerar -synuklein interaktion med proteiner som är involverade i mitofagi och förhindrar lämplig eliminering av defekta mitokondrier inifrån cellen [64]. Interaktioner av -synukleinoligomerer med metalljoner har också föreslagits inducera bildandet av fria radikaler i neuroner, vilket leder till störning av normal cellfysiologi, vilket leder till celldöd [54]. De flesta av fenotyperna som visas av iPSC-härledda neuroner finns också i den mänskliga hjärnan, vilket belyser lämpligheten av iPSC-modellering inte bara för att efterlikna cellens fysiologiska och patologiska tillstånd utan också deras potentiella roll som en plattform för att avslöja nya data som tidigare kan ha förlitat sig på att samla in hjärnbiopsier från avlidna patienter.

Sjukdomsmodellering med iPSCs har gett viktiga stödjande bevis för att försämringar i andra cellulära mekanismer i vissa fall kan inducera -synukleinaggregation och ackumulering. iPSC-härledda neuroner från PD-patienter som bär mutationer i LRRK2 eller parkin framhäver dessa interaktioner. Ubiquitination av synfilin-1 i iPSC-härledda neuroner som bär parkinmutationer föreslås till exempel ha en mellanliggande roll i att inducera Lewy-kroppsbildning [72]. Dessutom är en av nyckelmekanismerna som bidrar till -synuklein-ackumulering defekt autofagi och lysosomal proteolys, som spelar en viktig roll i elimineringen av defekta aggregat. Dessa processer har visat sig äventyras i LRRK2-muterade iPSC-härledda neuroner [68,82]. I alla dessa studier visar iPSC-härledda neuroner fenotyper som är nära anpassade till det som rapporterats för mänskliga hjärnprover. Att bedöma orsaken till -synukleinaggregat som vanligtvis finns i PD-hjärnor är komplicerat och har hittills visat sig misslyckat.

Herba Cistanche

Även om den definitiva rollen av -synukleinaggregation i PD-patologi fortfarande är oklar, visar litteraturen en mycket komplex interaktion mellan dessa aggregerade arter med många andra proteiner i cellen, vilket skapar en kaskad av cellulär vägförsämring som gynnar defekt proteinaggregation, vilket i slutändan leder till degeneration. I detta breda och intrikata molekylära landskap kan iPSC-härledda modeller från PD-patienter hjälpa till att identifiera effekten av de vanligaste mutationerna i denna patologi, och kunna efterlikna de cellulära processerna i PD-hjärnan med stor precision. Dessutom kan detta modellsystem för "sjukdom i en maträtt" underlätta både upptäckt av läkemedel med hög genomströmning och forskning om cellulära terapimetoder. Framtida arbete med CRISPR-Cas9-teknologi i kombination med iPSCs kan revolutionera tillvägagångssättet för synukleinopatier för att ersätta de skadliga mutationerna eller ta bort multiplikationerna från nyckelsjukdomsgenerna [83] eller faktiskt modulering av relaterade mekanismer som histoner involverade i posttranslationella modifieringar [83] 84].

Det omfattande arbete som hittills utförts över flera modellsystem tyder starkt på att närvaron av -synukleinaggregat, oligomerer och fibriller har en central roll i PD-relaterad DA-neurodegeneration. Med en förbättrad sjukdomsrelevant plattformsbas med hjälp av iPSCs och den snabba tillväxten i vår förståelse av sjukdomstillståndet ser framtiden ljus ut för terapier som kan rikta in sig på synukleinopatier.

Referenser

1. Tsuiji, H. och Yamanaka, K. (2014) Djurmodeller för neurodegenerativa störningar. Animal Biotechnology, s. 39–56, Elsevier,

2. Bourdenx, M., Koulakiotis, NS, Sanoudou, D., Bezard, E., Dehay, B. och Tsarbopoulos, A. (2017) Proteinaggregation och neurodegeneration i prototypiska neurodegenerativa sjukdomar: exempel på amyloidopatier, tauopatier och synukleinopatier . Prog. Neurobiol. 155, 171–193,

3. Madabhushi, R., Pan, L. och Tsai, L.-H. (2014) DNA-skada och dess kopplingar till neurodegeneration. Neuron 83, 266–282,

4. Rekatsina, M., Paladini, A., Piroli, A., Zis, P., Pergolizzi, JV och Varrassi, G. (2020) Patofysiologi och terapeutiska perspektiv av oxidativ stress och neurodegenerativa sjukdomar: en narrativ recension. Adv. Ther. 37, 113–139,

5. Kovacs, GG (2016) Molekylär patologisk klassificering av neurodegenerativa sjukdomar: vändning mot precisionsmedicin. Int. J. Mol. Sci. 17,

6. Kovacs, GG (2017) Begrepp och klassificering av neurodegenerativa sjukdomar. Handb. Clin. Neurol. 145, 301–307,

7. Kiely, AP, Asi, YT, Kara, E., Limousin, P., Ling, H., Lewis, P., et al. (2013) -Synukleinopati associerad med G51D SNCA-mutation: en koppling mellan Parkinsons sjukdom och multipel systematrofi? Acta Neuropathol. 125, 753–769,

8. Zarranz, JJ, Alegre, J., G'omez-Esteban, JC, Lezcano, E., Ros, R., Ampuero, I. et al. (2004) Den nya mutationen, E46K, av alfa-synuklein orsakar Parkinson och Lewy body demens. Ann. Neurol. 55, 164–173,

9. Prots, I., Grosch, J., Brazdis, R.-M., Simmnacher, K., Veber, V., Havlicek, S. et al. (2018) -Synukleinoligomerer inducerar tidig axonal dysfunktion i mänskliga iPSC-baserade modeller av synukleinopatier. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 115, 7813–7818,

10. McCann, H., Stevens, CH, Cartwright, H. och Halliday, GM (2014) -Synukleinopati-fenotyper. Parkinsonism Relat. Oordning. 20, S62–S67,

11. Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K. et al. (2007) Induktion av pluripotenta stamceller från vuxna mänskliga fibroblaster av definierade faktorer. Cell 131, 861–872,

12. Vogel, G. (2010) Stamceller. Sjukdomar i en maträtt tar fart. Science 330, 1172–1173,

13. Avazzadeh, S., Baena, JM, Keighron, C., Feller-Sanchez, Y. och Quinlan, LR (2021) Modellering av Parkinsons sjukdom: iPSCs mot en bättre förståelse av mänsklig patologi. 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) Effektiv generering av A9 mellanhjärnans dopaminerga neuroner genom lentiviral leverans av LMX1A i mänskliga embryonala stamceller och inducerade pluripotenta stamceller. Brum. Gene Ther. 23, 56–69,

15. Chambers, SM, Fasano, CA, Papapetrou, EP, Tomishima, M., Sadelain, M. och Studer, L. (2009) Mycket effektiv neural omvandling av mänskliga ES- och iPS-celler genom dubbel hämning av SMAD-signalering. Nat. Biotechnol. 27, 275–280,

16. Kriks, S., Shim, J.-W., Piao, J., Ganat, YM, Wakeman, DR, Xie, Z. et al. (2011) Dopaminneuroner härledda från mänskliga ES-celler ympas effektivt in i djurmodeller av Parkinsons sjukdom. Nature 480, 547–551,

17. Theka, I., Caiazzo, M., Dvoretskova, E., Leo, D., Ungaro, F., Curreli, S. et al. (2013) Snabb generering av funktionella dopaminerga neuroner från mänskliga inducerade pluripotenta stamceller genom ett enstegsprocedur med användning av transkriptionsfaktorer för celllinje. Stamceller Transl. Med. 2, 473–479,

18. Wang, M., Ling, K.-H., Tan, JJ och Lu, C.-B. (2020) Utveckling och differentiering av mellanhjärnans dopaminerga neuron: från bänk till säng. Celler 9,

19. Marton, RM och Ioannidis, JPA (2019) En omfattande analys av protokoll för att härleda dopaminerga neuroner från mänskliga pluripotenta stamceller. Stamceller Transl. Med. 8, 366–374,

20. Maroteaux, L., Campanelli, JT och Scheller, RH (1988) Synuclein: ett neuronspecifikt protein lokaliserat till kärnan och den presynaptiska nervterminalen. J. Neurosci. 8, 2804–2815,

21. Uversky, VN, Li, J. och Fink, AL (2001) Bevis för en delvis veckad intermediär i alfa-synuklein fibrillbildning. J. Biol. Chem. 276, 10737–10744,

22. Theillet, F.-X., Binolfifi, A., Bekei, B., Martorana, A., Rose, HM, Stuiver, M. et al. (2016) Strukturell störning av monomert -synuklein kvarstår i däggdjursceller. Nature 530, 45–50,

23. Buell, AK, Galvagnion, C., Gaspar, R., Sparr, E., Vendruscolo, M., Knowles, TPJ et al. (2014) Lösningsförhållanden bestämmer den relativa betydelsen av kärnbildnings- och tillväxtprocesser vid -synukleinaggregation. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 111, 7671–7676,

24. Rovere, M., Sanderson, JB, Fonseca-Ornelas, L., Patel, DS och Bartels, T. (2018) Återveckning av spiralformigt lösligt -synuklein genom övergående interaktion med lipidgränssnitt. FEBS Lett. 592, 1464–1472,

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

26. Bertoncini, CW, Fernandez, CO, Griesinger, C., Jovin, TM och Zweckstetter, M. (2005) Familjemutanter av alfa-synuklein med ökad neurotoxicitet har en destabiliserad konformation. J. Biol. Chem. 280, 30649–30652,

27. Winner, B., Jappelli, R., Maji, SK, Desplats, PA, Boyer, L., Aigner, S. et al. (2011) In vivo demonstration att alfa-synukleinoligomerer är toxiska. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 108, 4194–4199,

28. Polymeropoulos, MH, Lavedan, C., Leroy, E., Ide, SE, Dehejia, A., Dutra, A. et al. (1997) Mutation i alfa-synukleingenen identifierad i familjer med Parkinsons sjukdom. Science 276, 2045–2047,

29. Lashuel, HA, Overk, CR, Oueslati, A. och Masliah, E. (2013) De många ansiktena av -synuklein: från strukturen och toxiciteten till terapeutiskt mål. Nat. Rev. Neurosci. 14, 38–48,

30. Cabin, DE, Shimazu, K., Murphy, D., Cole, NB, Gottschalk, W., McIlwain, KL et al. (2002) Synaptisk vesikelutarmning korrelerar med försvagade synaptiska svar på långvarig repetitiv stimulering hos möss som saknar alfa-synuklein. J. Neurosci. 22, 8797–8807,

31. Burr´e, J., Sharma, M., Tsetsenis, T., Buchman, V., Etherton, MR och S¨udhof, TC (2010) Alfa-synuklein främjar SNARE-komplex montering in vivo och in vitro. Science 329, 1663–1667,

32. Miraglia, F., Ricci, A., Rota, L. och Colla, E. (2018) Subcellulär lokalisering av alfa-synukleinaggregat och deras interaktion med membran. Neural Regen. Res. 13, 1136–1144,

33. Carnwath, T., Mohammed, R. och Tsiang, D. (2018) De direkta och indirekta effekterna av -synuklein på mikrotubulistabilitet i patogenesen av Parkinsons sjukdom. Neuropsykiatri. Dis. Behandla. 14, 1685–1695,

34. Wersinger, C. och Sidhu, A. (2003) Attenuering av dopamintransportöraktivitet av -synuklein. Neurosci. Lett. 340, 189–192,

35. Lee, FJ, Liu, F., Pristupa, ZB och Niznik, HB (2001) Direkt bindning och funktionell koppling av alfa-synuklein till dopamintransportörerna påskyndar dopamininducerad apoptos. FASEB J. 15, 916–926

36. Ahn, B.-H., Rhim, H., Kim, SY, Sung, Y.-M., Lee, M.-Y., Choi, J.-Y. et al. (2002) alfa-Synuklein interagerar med fosfolipas D-isozymer och hämmar pervanadat-inducerad fosfolipas D-aktivering i mänskliga embryonala njurceller-293. J. Biol. Chem. 277, 12334–12342,

37. Gorbatyuk, OS, Li, S., Nguyen, FN, Manfredsson, FP, Kondrikova, G., Sullivan, LF et al. (2010) -Synukleinuttryck i råtta substantia nigra undertrycker fosfolipas D2-toxicitet och nigral neurodegeneration. Mol. Ther. 18, 1758–1768,

38. Ferreira, SA och Romero-Ramos, M. (2018) Microglia-svar under Parkinsons sjukdom: alfa-synuklein intervention. Främre. Cell. Neurosci. 12, 247,

39. Grozdanov, V. och Danzer, KM (2020) Intracellulär alfa-synuklein och immuncellsfunktion. Främre. Cell Dev. Biol. 8, 562692,

40. Devine, MJ, Ryten, M., Vodicka, P., Thomson, AJ, Burdon, T., Houlden, H. et al. (2011) Parkinsons sjukdom inducerade pluripotenta stamceller med tredubbling av -synuklein-lokuset. Nat. Commun. 2, 440,

41. Ryan, SD, Dolatabadi, N., Chan, SF, Zhang, X., Akhtar, MW, Parker, J. et al. (2013) Isogen human iPSC Parkinsons modell visar nitrosativ stress-inducerad dysfunktion i MEF2-PGC1-transkription. Cell 155, 1351–1364,

42. Barbuti, P., Antony, P., Santos, B., Massart, F., Cruciani, G., Dording, C. et al. (2020) Användning av höginnehållsscreening för att generera encellsgenkorrigerade patienthärledda iPS-kloner avslöjar överskott av alfa-synuklein med familjär Parkinsons sjukdom punktmutation A30P. Celler 9,

43. Deng, H. och Yuan, L. (2014) Genetiska varianter och djurmodeller i SNCA och Parkinsons sjukdom. Åldrande Res. Uppenbarelseboken 15, 161–176,

44. Kasten, M. och Klein, C. (2013) The many faces of alpha-synuclein mutations. mån. Oordning. 28, 697–701,

45. Singleton, AB, Farrer, M., Johnson, J., Singleton, A., Hague, S., Kachergus, J. et al. (2003) orsakar alfa-Synuclein locus triplication Parkinsons sjukdom. Science 302, 841,

46. ​​Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Botelho, MG, Lin, KH, Wales, P., Koch, JC et al. (2015) Förhöjt -synuklein orsakat av SNCA-gentriplikation försämrar neuronal differentiering och mognad i Parkinsons patienthärledda inducerade pluripotenta stamceller. Celldöd Dis. 6, e1994,

47. Lin, L., G¨oke, J., Cukuroglu, E., Dranias, MR, VanDongen, AMJ och Stanton, LW (2016) Molekylära egenskaper bakom neurodegeneration identifierade genom in vitro-modellering av genetiskt olika patienter med Parkinsons sjukdom. Cell Rep. 15, 2411–2426,

48. Tagliafifierro, L., Zamora, ME och Chiba-Falek, O. (2019) Multiplikation av SNCA-lokuset förvärrar neuronalt nukleärt åldrande. Brum. Mol. Genet. 28, 407–421,

49. Heman-Ackah, SM, Manzano, R., Hoozemans, JJM, Scheper, W., Flynn, R., Hagerty, W. et al. (2017) Alfa-synuklein inducerar det oveckade proteinsvaret i Parkinsons sjukdom SNCA-triplikation iPSC-härledda neuroner. Brum. Mol. Genet. 26, 4441–4450,

50. Vasquez, V., Mitra, J., Hegde, PM, Pandey, A., Sengupta, S., Mitra, S., et al. (2017) Kromatinbundet oxiderat -synuklein orsakar strängbrott i neuronala genom in vitro-modeller av Parkinsons sjukdom. J. Alzheimers Dis. 60, S133–S150,

51. Brazdis, R.-M., Alecu, JE, Marsch, D., Dahms, A., Simmnacher, K., L¨orentz, S. et al. (2020) Demonstration av hjärnregionsspecifik neuronal sårbarhet i en mänsklig iPSC-baserad modell av familjär Parkinsons sjukdom. Brum. Mol. Genet. 29, 1180–1191,

52. Flierl, A., Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Mak, SK, Hesley, J., Soldner, F. et al. (2014) Högre sårbarhet och stresskänslighet hos neuronala prekursorceller som bär en alfa-synuklein-gentriplikation. PLoS ONE 9, e112413,

53. Ludtmann, MHR, Angelova, PR, Horrocks, MH, Choi, ML, Rodrigues, M., Baev, AY et al. (2018) -synukleinoligomerer interagerar med ATP-syntas och öppnar permeabilitetsövergångsporen vid Parkinsons sjukdom. Nat Commun. 9, 2293,

54. Deas, E., Cremades, N., Angelova, PR, Ludtmann, MHR, Yao, Z., Chen, S. et al. (2016) Alfa-synukleinoligomerer interagerar med metalljoner för att inducera oxidativ stress och neuronal död vid Parkinsons sjukdom. Antioxid. Redoxsignal. 24, 376–391,

55. Byers, B., Cord, B., Nguyen, HN, Sch¨ule, B., Fenno, L., Lee, PC et al. (2011) SNCA-triplikation Parkinsons patientens iPSC-härledda DA-neuroner ackumulerar -synuklein och är mottagliga för oxidativ stress. PLoS ONE 6, e26159,

56. Zygogianni, O., Antoniou, N., Kalomoiri, M., Kouroupi, G., Taoufifik, E. och Matsas, R. (2019) In vivo fenotypning av familjär Parkinsons sjukdom med mänskliga inducerade pluripotenta stamceller: ett bevis -of-concept studie. Neurochem. Res. 44, 1475–1493,

57. Conway, KA, Harper, JD och Lansbury, PT (1998) Accelererad in vitro fibrillbildning av ett muterat alfa-synuklein kopplat till tidig Parkinsons sjukdom. Nat. Med. 4, 1318–1320,

58. Khurana, V., Peng, J., Chung, CY, Auluck, PK, Fanning, S., Tardiff, DF et al. (2017) Genom-skala nätverk länkar neurodegenerativa sjukdomsgener till -synuklein genom specifika molekylära vägar. Cell Syst. 4, 157.e14–170.e14,

59. Dettmer, U., Newman, AJ, Soldner, F., Luth, ES, Kim, NC, von Saucken, VE et al. (2015) Parkinson-orsakande -synuclein missense-mutationer flyttar infödda tetramerer till monomerer som en mekanism för sjukdomsinitiering. Nat. Commun. 6, 7314,

60. Zambon, F., Cherubini, M., Fernandes, HJR, Lang, C., Ryan, BJ, Volpato, V. et al. (2019) Cellulär -synukleinpatologi är associerad med bioenergetisk dysfunktion i Parkinsons iPSC-härledda dopaminneuroner. Brum. Mol. Genet. 28, 2001–2013,

61. Cuddy, LK, Wani, WY, Morella, ML, Pitcairn, C., Tsutsumi, K., Fredriksen, K. et al. (2019) Stressinducerad cellulär clearance medieras av SNARE-proteinet ykt6 och störs av -synuklein. Neuron 104, 869.e11–884.e11,

62. Kouroupi, G., Taoufifik, E., Vlachos, IS, Tsioras, K., Antoniou, N., Papastefanaki, F. et al. (2017) Defekt synaptisk anslutning och axonal neuropatologi i en mänsklig iPSC-baserad modell av familjär Parkinsons sjukdom. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 114, E3679–E3688,

63. Stykel, MG, Humphries, K., Kirby, MP, Czaniecki, C., Wang, T., Ryan, T. et al. (2018) Nitrering av mikrotubuli blockerar axonal mitokondriell transport i en mänsklig pluripotent stamcellsmodell av Parkinsons sjukdom. FASEB J. 32, 5350–5364,

64. Shaltouki, A., Hsieh, C.-H., Kim, MJ och Wang, X. (2018) Alfa-synuklein fördröjer mitofagi och inriktning på Miro räddar neuronförlust i Parkinsons modeller. Acta Neuropathol. 136, 607–620,

65. Nguyen, HN, Byers, B., Cord, B., Shcheglovitov, A., Byrne, J., Gujar, P. et al. (2011) LRRK2-mutanta iPSC-härledda DA-neuroner visar ökad känslighet för oxidativ stress. Cell Stamcell 8, 267–280,

66. Bieri, G., Brahic, M., Bousset, L., Couthouis, J., Kramer, NJ, Ma, R. et al. (2019) LRRK2 modifierar -syn-patologi och sprids i musmodeller och mänskliga neuroner. Acta Neuropathol. 137, 961–980,

67. Kim, H., Park, HJ, Choi, H., Chang, Y., Park, H., Shin, J. et al. (2019) Modellering av G2019S-LRRK2 sporadisk Parkinsons sjukdom i 3D-organoider i mitthjärnan. Stamcell Rep. 12, 518–531,

68. Reinhardt, P., Schmid, B., Burbulla, LF, Schöndorf, DC, Wagner, L., Glatza, M. et al. (2013) Genetisk korrigering av en LRRK2-mutation i mänskliga iPSCs länkar parkinsonisk neurodegeneration till ERK-beroende förändringar i genuttryck. Cellstamcell. 12, 354–367,

69. Schiesling, C., Kieper, N., Seidel, K. och Kr¨uger, R. (2008) Översikt: Familjär Parkinsons sjukdom – genetik, klinisk fenotyp och neuropatologi om den vanliga sporadiska formen av sjukdomen. Neuropatol. Appl. Neurobiol. 34, 255–271,

70. Shaltouki, A., Sivapatham, R., Pei, Y., Gerencser, AA, Momcilovi'c, O., Rao, MS et al. (2015) Mitokondriella förändringar av PARKIN i dopaminerga neuroner med PARK2 patientspecifika och PARK2 knockout isogena iPSC-linjer. Stamcell Rep. 4, 847–859,

71. Imaizumi, Y., Okada, Y., Akamatsu, W., Koike, M., Kuzumaki, N., Hayakawa, H. et al. (2012) Mitokondriell dysfunktion associerad med ökad oxidativ stress och -synukleinackumulering i PARK2 iPSC-härledda neuroner och postmortem hjärnvävnad. Mol. Hjärna 5, 35,

72. Chung, KK, Zhang, Y., Lim, KL, Tanaka, Y., Huang, H., Gao, J., et al. (2001) Parkin ubiquitinerar det alfa-synuklein-interagerande proteinet, synfilin-1: implikationer för Lewy-kroppsbildning vid Parkinsons sjukdom. Nat. Med. 7, 1144–1150,

73. Ikeda, A., Nishioka, K., Meng, H., Takanashi, M., Hasegawa, I., Inoshita, T. et al. (2019) Mutationer i CHCHD2 orsakar -synukleinaggregation. Brum. Mol. Genet. 28, 3895–3911,

74. Papapetrou, EP och Sadelain, M. (2011) Generering av transgenfria mänskliga inducerade pluripotenta stamceller med en exciserbar enkel polycistronisk vektor. Nat. Protoc. 6, 1251–1273,

75. Narsinh, KH, Jia, F., Robbins, RC, Kay, MA, Longaker, MT och Wu, JC (2011) Generering av vuxna mänskliga inducerade pluripotenta stamceller med användning av icke-virala minicirkel-DNA-vektorer. Nat. Protoc. 6, 78–88,

76. Kim, K., Zhao, R., Doi, A., Ng, K., Unternaehrer, J., Cahan, P. et al. (2011) Givarcellstyp kan påverka epigenomet och differentieringspotentialen hos mänskliga inducerade pluripotenta stamceller. Nat. Biotechnol. 29, 1117–1119,

77. Nishino, K., Toyoda, M., Yamazaki-Inoue, M., Fukawatase, Y., Chikazawa, E., Sakaguchi, H. et al. (2011) DNA-metyleringsdynamik i mänskliga inducerade pluripotenta stamceller över tid. PLoS Genet. 7, e1002085,

78. Yehezkel, S., Rebibo-Sabbah, A., Segev, Y., Zuckerman, M., Shaked, R., Huber, I. et al. (2011) Omprogrammering av telomera regioner under genereringen av mänskliga inducerade pluripotenta stamceller och efterföljande differentiering till fibroblastliknande derivat. Epigenetik 6, 63–75,

79. Rohani, L., Johnson, AA, Arnold, A. och Stolzing, A. (2014) Den åldrande signaturen: ett kännetecken för inducerade pluripotenta stamceller? Åldrande cell 13, 2–7,

80. Miller, JD, Ganat, YM, Kishinevsky, S., Bowman, RL, Liu, B., Tu, EY et al. (2013) Human iPSC-baserad modellering av sen-debut sjukdom via progerin-inducerat åldrande. Cell Stamcell 13, 691–705,

81. Vera, E., Bosco, N. och Studer, L. (2016) Generera sent debuterande mänskliga iPSC-baserade sjukdomsmodeller genom att inducera neuronala åldersrelaterade fenotyper genom telomerasmanipulation. 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) Sjukdomsspecifika fenotyper i dopaminneuroner från mänskliga iPS-baserade modeller av genetisk och sporadisk Parkinsons sjukdom. EMBO Mol. Med. 4, 380–395,

83. Safari, F., Hatam, G., Behbahani, AB, Rezaei, V., Barekati-Mowahed, M., Petramfar, P. et al. (2020) CRISPR-system: en verktygslåda med hög genomströmning för forskning och behandling av Parkinsons sjukdom. Cell. Mol. Neurobiol. 40, 477–493, h

84. Guhathakurta, S., Kim, J., Adams, L., Basu, S., Song, MK, Adler, E. et al. (2021) Riktad dämpning av förhöjda histonmärken vid SNCA lindrar -synuklein vid Parkinsons sjukdom. EMBO Mol. Med. 13, e12188,

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

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

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