Parkinson Hastalığının Bir HiPSC Modelinde -sinükleinin Patojenik Mekanizması

Soyut

-sinüklein, çeşitli nörodejeneratif durumların patolojisinde giderek daha fazla öne çıkan bir oyuncudur. Parkinson hastalığı (PD), esas olarak beynin substantia nigra'sındaki dopaminerjik (DA) nöronları etkileyen nörodejeneratif bir hastalıktır. PD patolojisinin tipik özelliği, etkilenen beyin bölgelerinde 'Lewy cisimcikleri' olarak adlandırılan protein agregasyonlarının bulunmasıdır. -sinüklein, Lewy cisimcikli demans (DLB) ve Alzheimer hastalığı dahil olmak üzere birçok hastalık durumunda rol oynar. Bununla birlikte, PD en yaygın sinükleinopatidir ve -sinüklein Lewy cisim patolojisi açısından PD araştırmalarının önemli bir odak noktası olmaya devam etmektedir. Birkaç gendeki mutasyonlar, -sinükleini kodlayan SNCA dahil olmak üzere PD gelişimi ile ilişkilidir. PH patolojisi ile daha yakından ilişki kurma girişiminde -sinüklein fizyolojisi ve patofizyolojisini incelemek için çeşitli model sistemler kullanılmıştır. Bu modeller, -sinükleinin potansiyel prion proteini benzeri etkilerini incelemek için transgenik teknolojileri, viral vektör ifadesini, yok etme yaklaşımlarını ve modelleri araştıran hücresel ve hayvan sistemlerini içerir. Mevcut inceleme, SNCA geninin mutasyonları veya çoğalmalarına özel bir odaklanma ile insan kaynaklı pluripotent kök hücre (iPSC) modellerine odaklanmaktadır. iPSC'ler, in vitro normal fizyoloji ve hastalık modelleme çalışmalarında büyük umut vaat eden, hızla gelişen bir teknolojidir. Bir hastanın genetik geçmişini koruma ve benzer hücre fenotiplerini çoğaltma yeteneği, iPSC'leri nörolojik hastalıklar çalışmasında güçlü bir araç haline getirir. Bu gözden geçirme, insan iPSC modellerine dayalı olarak -sinüklein fizyolojik işlevi ve bunun PD patogenezindeki rolü hakkındaki mevcut bilgilere odaklanmaktadır.

anahtar kelimeler

-sinüklein patogenezi; hiPSC modelleri; Parkinson hastalığı; Nörodejeneratif hastalıklar;Cistanche faydaları.

Satın almak için buraya tıklayınCistanche takviyeleri

giriiş

Nörodejeneratif hastalıklar, birincil olarak iskemi, enfeksiyon veya malignite ile ilgili durumlar hariç, nöronal hücre ölümü ile karakterize edilen bir grup ilerleyici hastalıktır [1]. Nörodejeneratif durumlar, insanlarda en yaygın yaşa bağlı bozukluklardır ve giderek yaygınlaşmakta ve dünya çapında milyonlarca insanı etkilemektedir. Önemli bilimsel ve klinik araştırma çabalarına rağmen, etkili tedaviler hala eksiktir. Bu nedenle, hedefe yönelik ve etkili tedavi stratejilerinin geliştirilmesini kolaylaştırmak için nörodejenerasyonun altında yatan fizyolojik ve patolojik süreçler hakkındaki anlayışımızdaki boşlukları kapatmak hayati önem taşımaktadır. Son 25 yılda, nöronal dejenerasyonla ilişkili birçok hücresel ve moleküler mekanizma tanımlanmıştır, bunların en belirginleri protein agregat birikimi [2], mitokondriyal DNA mutasyonları [3] ve oksidatif strestir [4]. Fizyolojik proteinlerin anormal agregalarının oluşumu büyük ilgi gördü ve şimdi proteinopatiler olarak adlandırılanlar altında gruplanan birçok nörodejeneratif hastalık için önemli bir özellik olarak tanımlanıyor [5]. Nörodejeneratif proteinopatiler, önemli bir normal fizyolojik fonksiyona sahip normal bir proteinin uygunsuz bir şekilde toplanması, birikmesi ve/veya birikmesi ile tanımlanan bir hastalık grubunu temsil eder. Proteinopatiler, bu birikintilerde bulunan ana proteine ​​göre sınıflandırılır, dolayısıyla tauopatiler ağırlıklı olarak τ proteini içerir ve TDP-43 proteinopatileri TDP-43 içerir [6]. -sinüklein, nörodejeneratif hastalıkta yer alan bu protein grubunun önemli bir üyesidir.

-sinükleinin, sinükleinopatiler olarak gruplanan çeşitli nörodejeneratif durumların patolojisinde anahtar bir rol oynadığı gösterilmiştir. -sinüklein, kromozom 4 (4q21.3-22) üzerinde bulunan SNCA geni tarafından kodlanır ve bu gendeki mutasyonlar, otozomal dominant bir kalıtım modeli gösterir. Bu gendeki mutasyonların, birçok nörodejeneratif koşulda ortaya çıkan -sinüklein birikimi ve agregasyonu ile sonuçlandığı gösterilmiştir [7-9]. Parkinson hastalığı (PD), Lewy cisimcikli demans (DLB) ve çoklu sistem atrofisi (MSA) gibi iyi bilinen hastalıkların yanı sıra nöroaksonal distrofiler, saf otonomik yetmezlik (PAF) gibi daha az yaygın patolojiler bu grupta ele alınır. veya REM uykusu davranış bozukluğu [10].

Şu anda, sinükleinopatilerin araştırılmasına yardımcı olacak geniş bir model sistemleri yelpazesi mevcuttur. Hayvan modelleri, nöronal değişikliklerle ilişkili davranış değişiklikleri hakkında değerli bilgiler sağlar, ancak tür farklılıkları, insana çevrilebilir hastalığa özgü fenotiplerin elde edilmesinde bir engel oluşturur. Hücresel modeller, patolojinin hızla gelişmesine izin verme avantajına sahiptir, uygun maliyetlidir ve genetik olarak daha kolay manipüle edilebilir, özellikle moleküler ve hücresel çalışmalarda ilgi görmektedir. Son 14 yılda, indüklenmiş pluripotent kök hücre (iPSC) teknolojisinin ortaya çıkışı, hastalığın hastaya özgü moleküler mekanizmalarını anlamamızı ve potansiyel yeni terapötiklerin ve ilaç taramasının geliştirilmesini büyük ölçüde ilerletti. Bu teknoloji, spesifik transkripsiyon faktörlerinin (en yaygın olarak, Oct4, Sox2, cMyc ve Klf4) ekspresyonunu zorlayarak hastalığa spesifik hasta fibroblastlarını yeniden programlama yeteneğine dayanır ve pluripotent bir duruma neden olur. Daha sonra, bu pluripotent hücreler daha sonra ilgilenilen spesifik somatik olgun hücrelere farklılaşır [11]. Bu tür bir yaklaşım genellikle 'tabakta hastalık' modellemesi olarak bilinir [12] (Şekil 1). Bu metodoloji, hastanın tam genetik geçmişini koruma avantajına sahiptir ve belirli anahtar mutasyonların patofizyoloji üzerindeki etkisinin incelenmesine izin vererek PH gibi karmaşık hastalıklarda anahtar hücresel mutasyona dayalı fenotiplerin karakterizasyonuna izin verir [13].

Dopaminerjik (DA) nöronlar, birkaç farklı protokol kullanarak Parkinson hastalığında nörodejenerasyonu incelemek için kullanılan ana hücre tipidir. Protokollerin çoğu, çift SMAD inhibisyon yaklaşımı benimseyen ventral orta beyin kimliği için kritik bir transkripsiyon faktörünü kodlayan LMX1A'nın zorunlu ifadesini içerir. Bu süreç, sinyal dönüştürücü protein ailesi SMAD'nin (Caenorhabditis elegans SMA genlerinin ve Drosophila MAD, Anneler dekapentaplejiye karşı füzyonundan bir kısaltma) inhibitörleri olarak hareket eden Noggin ve SB431542 bileşiklerinin kullanımına dayanmaktadır. hücre büyümesi [14–16]. Daha yakın zamanlarda farklılaşma, ASCL1, NURR1 ve LMX1A [17] faktörlerinin zorunlu aşırı ekspresyonu ile yönlendirilebilir. PD hasta hücrelerinin yeniden programlanması ve DA nöronlarına farklılaşması, başka yerlerde kapsamlı bir şekilde gözden geçirilmiştir [18,19].

iPSC modellerinin sunduğu değerli bilgileri ve -sinükleinin nörodejenerasyondaki önemini kabul eden bu derleme, iPSC model sistemlerindeki SNCA mutasyonlarını incelemekten elde edilen bilgilere, -sinüklein agregasyonunu ve toksisitesini keşfetmeye odaklanacaktır. Bu bağlamda, ilgili bazı sorular tartışılacaktır: SNCA genindeki mutasyonlar -sinüklein agregasyonunun tek tetikleyicisi midir? -sinüklein agregasyonundan farklı olarak SNCA mutasyonlarının patojenik etkisi nedir?

-sinüklein: yapı ve normal fizyolojik fonksiyon

Mevcut literatüre dayanarak, -sinüklein, beynin presinaptik terminallerinde, ağırlıklı olarak uyarıcı nöronlarda her yerde eksprese edilen bir 14-kDa proteinidir ve ilk olarak 1988'de rapor edilmiştir [20]. Bir -sinüklein proteininin doğal yapısı hala bir tartışma kaynağıdır, ancak normal fizyolojik koşullar altında doğal olarak katlanmamış bir protein olarak kabul edilir [21,22]. Bu nedenle yapısı, lipitler [24] veya metaller [25] ile etkileşime girebileceği yerel ortamdaki [23] değişikliklere göre değişebilir. -sinüklein yapısındaki değişikliklerin, sinükleinopatilerde yaygın olarak görülen patolojik yanlış katlanması ve agregasyonu ile ilişkili olduğu düşünülmektedir [26]. Örneğin, E35K ve E57K gibi mutasyonlar tarafından indüklenen -sinüklein oligomerlerinin oluşumunun, hücrenin ölümünü teşvik eden hücre zarının geçirgenliğini ve bütünlüğünü etkilediği görülmüştür [27]. Anormal -sinüklein üretimine ve agregasyonuna birçok faktör katkıda bulunabilirken, ana katkıda bulunanlardan biri -sinükleini kodlayan SNCA geninin mutasyonlarıdır ve bu gen otozomal-dominant PH'da [28] bildirilen ilk mutasyondur ve daha sonra DLB ile ilişkilendirilir [ 8]. -sinükleinin kesin fizyolojik işlevi hala bilinmemektedir, ancak sinaptik işlevle ilişkili çeşitli roller tanımlanmıştır. Bu işlevler vezikül kümeleme, geri dönüşüm ve sinaptik vezikül rezerv havuzunun bakımını içerir [29,30]. Ek olarak -sinükleinin, nörotransmitter salınımını arttıran SNARE kompleksi oluşumunu teşvik ettiği gösterilmiştir [31]. Ek olarak, Rab GTPaz ailesinin birçok üyesiyle [32] ve ayrıca mikrotübül çekirdeklenmesi ve büyüme hızıyla [33] etkileşim yoluyla hücre içi kaçakçılık düzenlemesinde yer alır. PD beyinlerinden elde edilen verilere dayanan diğer çalışmalar, -sinükleinin DAT aktivitesini etkileyerek dopamin düzeylerini de düzenleyebileceğini göstermektedir [34]. Artan dopamin seviyeleri, oksidatif stresin bir sonucu olarak hücre hasarına yol açabilir [35]. Daha yakın zamanlarda, -sinükleinin, fosfatidilkolin'in fosfatidik aside dönüştürülmesinden sorumlu olan fosfolipaz D'yi (PLD) inhibe ettiği, büyüme, farklılaşma ve nörotransmiterlerin salınması ve DA nörodejenerasyonu gibi nöronal süreçleri modüle ettiği gösterilmiştir [36,37]. -sinükleinin ayrıca bir bağışıklık tepkisi başlatarak nöroenflamasyonda rol oynadığı bildirilmiştir. Hücre dışı -sinüklein, bağışıklık hücrelerinin aktivasyonunu ve çoğalmasını, sitokin salgılanmasını ve fagositozu tetikleyebilir [38,39].

-SNCA mutasyonlu iPSC'den türetilmiş modellerde sinüklein fenotipi

iPSC'ler, gen mutasyonları veya kromozom anormallikleri dahil olmak üzere hastanın orijinal genomik özelliklerini korurken insan kaynaklı klinik olarak ilgili fenotipik hücrelerin sınırsız kaynağı ile diğer model sistemlere göre çeşitli avantajlar sunar. A53T [41], A30T [42] veya E46K [9] gibi triplikasyonlar/duplikasyonlar [40] ve yanlış anlam noktası mutasyonları dahil olmak üzere genetik PD ile ilişkili ana SNCA varyantları iPSC'lerde modellenmiştir. PD hastalarında üçlemelerin veya A53T SNCA mutasyonunun yüksek prevalansı nedeniyle, bugüne kadarki iPSC modellerinin büyük çoğunluğu bu iki mutasyon tipine odaklanmıştır ve bunların karakteristik fenotipleri Şekil 2'de özetlenmiştir.

SNCA üçlemesinin iPSC modelleri

SNCA gen çoğalması, daha genç bir PD başlangıcı yaşı ve artan semptomların şiddeti ile ilişkilidir. SNCA'nın üç kez kopyalanması, SNCA geninin fazladan kopyalarının üretilmesine ve vahşi tip -sinükleinin aşırı ekspresyonuna yol açarak toksik agregatların oluşumuna ve yaygın nöronal hasara yol açar [43], bu da hastalık nedeninde -sinükleinin doza bağımlı bir etkisi olduğunu düşündürür. SNCA üçleme taşıyıcıları, duplikasyon taşıyıcılarına göre daha şiddetli bir fenotiple ortaya çıkar ve daha hızlı hastalık ilerlemesi gösterir ve birçok durumda ek motor özellikler sergiler [44]. SNCA üçlüsü ile PH hasta beyinlerinin nöropatolojik incelemesi, substantia nigra'da ciddi dejenerasyon, dikkat çekici nöronal kayıp ve temporal kortekste vakuolleşme ve ayrıca yaygın Lewy cisimciği birikimini gösterir [45]. Bu patoloji, artan -sinüklein mRNA seviyeleri sergileyen ve anormal ve yüksek protein ekspresyonu seviyelerine yol açan SNCA üçlemesine sahip iPSC'den türetilen DA nöronlarında yansıtılır [46]. Ek olarak, bu mutasyonu barındıran iPSC'den türetilmiş nöronlar, -sinüklein agregatlarında ve Lewy cisimciklerinde anormal artışların yanı sıra, PD beyinlerinde yaygın olarak bulunan bir şey olan daha yüksek seviyelerde -sinüklein fosforilasyonu [47] gösterir [9,48].

iPSC modelleri artık SNCA üçlemesi ile altta yatan moleküler yollar hakkında ek bilgi sağlamaya başlıyor. Endoplazmik retikulum (ER) stresi ve katlanmamış protein yanıtının (UPR) aktivasyonunun, SNCA üçlemesini barındıran iPSC'den türetilmiş nöronlarda aktive olduğu bulunmuştur [49]. Bu, ER kapasitesi aşıldığında ER stresine ve ilişkili bir UPR'ye yol açan hücre içindeki anormal protein kümelerinin ortadan kaldırılmasında ER'nin oynadığı kritik rolü gösterir.

Normal nöronal süreçler, SNCA üçlemesi tarafından etkilenir ve iPSC modelleri, nöronal farklılaşma ve olgunlaşmanın SNCA üçlemesi tarafından değiştirildiğini göstermiştir. SNCA üçlemesi iPSC'den türetilen nöronlar, proliferatif kapasitelerini koruyarak ve farklılaşma kapasitelerinde ince değişiklikler göstererek tipik bir karmaşık nöronal ağ oluşturamazlar. Bu değişiklikler, DLK, GABABR2 ve NURR1 gibi farklılaşma ile ilgili genlerde gözlenen önemli azalmalar ve nörit büyüme uzunluğundaki azalma [46,47] tarafından da desteklenmektedir. Bu veriler, PH hastalarında nöronal kaybı daha da artırabilecek bir rejeneratif kapasite kaybına işaret etmektedir.

Sinüklein ağırlıklı olarak presinaptik sinir terminallerinde lokalize olmasına rağmen, hücre çekirdeklerinde de küçük bir fraksiyon bulunur. SNCA üçlemesine sahip iPSC nöronları genom yapısında değişiklikler göstererek DNA hasarına neden olur [50]. Bu iPSC'den türetilen nöronlar, heterokromatin belirteçlerin azalmış ekspresyonu ve anormal bir nükleer zarf gösterme [48] ve ayrıca DNA sarmal kırılmalarına ve hücre ölümüne neden olan genom bütünlüğünü etkileme [50] ile kanıtlandığı gibi, anormal yaşlanma fenotiplerini ifade eder.

Mitokondriyal disfonksiyon, nöronal kaybın ortak bir özelliğidir ve -sinüklein patolojisinden etkilenen ana organeldir. Buna paralel olarak, iPSC'den türetilen SNCA üçleme nöronlarında mitokondriyal bozukluk bulmak yaygın bir durumdur [51]. Mitokondriyal bozukluk, solunum kapasitesi ve ATP üretimi gibi temel süreçlerdeki bozulmanın bir sonucu olarak enerji metabolizmasındaki değişiklikler olarak kendini gösterir [52]. SNCA üçlemesi iPSC'den türetilen nöronlar, düşük konsantrasyonlarda kalsiyum iyonofor ferritine veya lazerle indüklenen ROS'a maruz kaldıklarında, kontrol nöronlarıyla karşılaştırıldığında geçirgenlik geçiş gözenekleri (PTP'ler) oluşumuna karşı daha yüksek bir duyarlılığa sahiptirler [53]. Birkaç çalışma ayrıca, SNCA mutasyonlarının, metal iyon etkileşimleri ile ağırlaştırılabilen toksin kaynaklı oksidatif strese karşı bazal duyarlılığı arttırdığını göstermektedir [54]. SNCA-üçleme iPSC'den türetilen nöronların 6OHDA gibi toksinlere maruz kalması, hücre ölümü ve kaspaz -3 aktivasyonunun [47] yanı sıra otofagosomlarda [46] bir artışla sonuçlanır. Bu sonuçlar ayrıca, hücrenin oksidatif hasara karşı korunmasında yer alan DNAJA1, HMOX2, UCHL1 ve HSPB1 gibi yüksek seviyelerde oksidatif stres belirteçleri ve bu nöronlarda aşırı eksprese edildiğinde oksidatif stres kaynağı olan MAOA tarafından desteklenmektedir. 55].

Cistanche hapları

SNCA-A53T mutasyonunun iPSC modelleri

A53T mutasyonuna sahip iPSC'den türetilen nöronlar, kontrol nöronlarına kıyasla -sinüklein oligomerleri ve kümeleri üretmeye daha yüksek bir eğilim gösterir. Bu, aynı mutasyonu taşıyan hastalarda insan beyninde gözlemlenenlerle iyi eşleşir [41,56]. SNCA-A53T missense mutasyonu, ilk tanımlanan ve PH hastalarında en yaygın görülen mutasyondur [28]. A53T mutasyonu, diğer yanlış anlam noktası mutasyonlarına kıyasla yaklaşık 10-yıl daha erken başlangıç ​​yaşıyla ilişkilidir [44]. A53T mutasyonu, -sinüklein proteinini -tabakalarda stabilize ederek, toksik bir fonksiyon kazancı olarak daha hızlı fibril oluşumuna yol açarak, ailesel PH'nın erken başlamasına katkıda bulunur [26,57]. iPSC'den türetilen nöronlar, genom çapında analiz raporlarına dayalı olarak, A53T mutasyona uğramış -sinükleinin temel transkripsiyon faktörleri, ribonükleoproteinler ve ribozomal proteinler ile etkileşimi nedeniyle protein üretiminde ve transkripsiyonla ilişkili mRNA'larda da düzensizlik gösterir [58]. Bununla birlikte, başka bir çalışma, kontrol ile karşılaştırıldığında SNCA-A53T iPSC türevli nöronlarda tetramer/monomer oranında bir azalma gösterdi; bu, tetramerler gibi belirli konformasyonların proteini stabilize edebileceğini ve bazı oligomerlerde gözlenen toksik etkileri önleyebileceğini düşündürdü [59].

iPSC'den türetilen nöronlarda SNCA üçlemesi için bildirildiği gibi, UPR sistemi SNCA-A53T iPSC'den türetilen nöronlarda da bozulur. Bu, bu süreçte önemli bir bileşen olan IRE faktörünün ifadesindeki azalma ile ilişkilidir [60]. Lizozomal stresin yakından ilişkili yolu, -sinükleinin ykt6'yı bağladığı ve devre dışı bıraktığı A53T mutasyonlu iPSC'den türetilen nöronlarda da bozulur, bu da nöronlar için toksik olabilen protein agregasyonuna neden olur [61].

SNCA üçleme nöronlarında gözlenen distrofik nörit paternlerine benzer şekilde, bu durum SNCA-A53T iPSC'den türetilen nöronlarda da geçerlidir [56]. SNCA-A53T iPSC'den türetilen nöronlarda erken nörit dejenerasyonu ile ilişkili şişmiş varisler ve büyük sferoid inklüzyonlar mevcuttur. Bu değişiklikler önemli ölçüde sinaptik temasları azaltarak nöronal ağların oluşumunda bozulmaya yol açar [62]. SNCA-A53T iPSC'den türetilen nöronlardaki sinaptik aktivite, gözlenen önemli pre- ve postsinaptik hücre adezyon proteinlerinin aşağı regülasyonu ile tehlikeye girer [62]. Ayrıca, bu süreçlerin bozulması, daha fazla sayıda spontan Ca2 artı geçişlerde daha büyük bir ortalama amplitüd ile sinaptik aktivitede değişikliğe yol açar [56].

SNCA-A53T nöronlarında, mikrotübül nitrasyonu ve mitokondriyal taşıma kompleksleri ile etkileşime girememe ile ilişkili gibi görünen anterograd mitokondriyal taşıma süreci bozulur [63]. Benzer şekilde, SNCA-A53T iPSC'den türetilen nöronlar, mitokondriyal taşımada yer alan anahtar bir protein olan Miro1'in yukarı regülasyonu ile ilgili mitofaji gecikmesi gösterir [64]. Mitokondriyal morfoloji, mutasyona uğramış nöronlarda membran potansiyelinde önemli bir azalma ile daha dairesel ve dallanmamış bir şekle dönüştürülür [60]. Ayrıca, antioksidan yollar, muhtemelen mitokondriyal stresteki artışa yanıt olarak telafi edici bir mekanizma olarak yükselir. Bunun, artan katalaz seviyeleri veya peroksizom-proliferatör-aktive edilmiş reseptör koaktivatörü 1- (PGC1- ) [60] nedeniyle olduğu tahmin edilmektedir. Tüm bu faktörler, SNCA-A53T mutasyonu ile mevcut olan bir pro-apoptotik fenotipe katkıda bulunur. p62 veya otofagozom belirteci LC3 gibi otofaji ile ilgili proteinlerin ekspresyonunda bir artış vardır [60]. Bu süreç, tarım kimyasallarına maruz kaldıktan sonra özellikle SNCA-A53T iPSC'den türetilen nöronlarda şiddetlenir [41].

iPSC modellerinde bulunan -sinüklein agregasyonunu ve patolojisini etkileyen ek faktörler

SNCA'daki mutasyonların varlığı, protein katlanmasını ve toksik türlere agregasyonu belirleyen önemli bir faktör olsa da, diğer faktörlerin ve değişkenlerin de bu süreçte rol oynadığı gösterilmiştir. Diğer genlerde mutasyonlara sahip iPSC'den türetilen nöronlar da -sinüklein agregasyonu gösterir ve toksisite etkileri gösterir. LRRK2 G2019S mutasyonu taşıyan iPSC'den türetilmiş nöronlar, artmış -sinüklein seviyelerine sahiptir ve kontrollerle karşılaştırıldığında önemli kümelenmelere sahiptir [65]. Ayrıca, bu nöronlar, önceden oluşturulmuş -sinüklein fibrillerine (PFF) maruz kaldıklarında aşırı dejenerasyona karşı hassastır. İlginç bir şekilde, izojenik kontrollerde mutasyon düzeltildiğinde, agregat oluşumunun hafifletildiği bu etkinin tersine çevrilebilir olduğu gösterilmiştir [66]. Ek olarak, LRRK2 G2019S mutasyonu ile iPSC'den türetilen nöronların organoid kültürlerinde tioredoksin etkileşimli proteinin (TXNIP) diferansiyel ekspresyonu nedeniyle -sinüklein agregasyonunu etkileyen başka bir faktör bulundu. TXNIP daha önce PD için bir risk faktörü olarak tanımlanmıştı ve mutasyonu ve diferansiyel ekspresyonu, LRRK2 G2019S nöronlarında hızlandırılmış -sinüklein birikimi ile sonuçlanır [67]. TXNIP mutasyonları ayrıca, nöronlarda artan -sinüklein birikimi seviyelerine katkıda bulunan otofaji mekanizmalarındaki eksikliklerle de bağlantılıdır [68]. Tüm bu veriler, LRRK2 G2019S mutasyonu olan Parkinson hastalarında kapsamlı -sinüklein patolojisi gösteren insan beyin örneklerinden elde edilen kanıtlarla da uyumludur [69].

E3 ubikuitin ligazı kodlayan parkin geni (PARK2), -sinükleinin iPSC çalışmalarında önemli bir faktördür. Son çalışmalar, PARK2 mutasyonları ile başvuran hastalardan alınan iPSC'den türetilen nöronlarda, kontrol hatlarıyla karşılaştırıldığında -sinüklein düzeylerinde ve agregasyonda önemli bir artış olduğunu göstermektedir [70,71]. Bununla birlikte, parkin mutasyonları olan Parkinson hastalarının beyinlerinde Lewy cisimciklerinin bulunmaması, bu ayrıntılı bağlantıyı belirsiz hale getirerek, parkinin kendisinin -sinüklein-etkileşimli protein olan synphilin-1 ile etkileşebileceğini ve her yerde bulunabileceğini ve Lewy cisimciği inklüzyonlarını destekleyebileceğini düşündürür [72] . CHCHD2 T61I mutasyonu taşıyan iPSC'den türetilmiş DA nöronlarında çözünmeyen -sinüklein birikiminde bir artış gösteren CHCHD2 gibi PD için nadir görülen genetik risk faktörlerine dair kanıtlar da vardır [73].

iPSC model sistemleri, bu bağlantıları göstermede ve iPSC teknolojisinin Parkinson hastalığında -sinüklein nörodejenerasyonunun karmaşık moleküler haritalamasına getirebileceği fayda ve potansiyeli vurgulamada çok değerli olmuştur.

Cistanche tübüloza

Hastalık modellerinin iPSC modellerinin sınırlamaları

iPSC teknolojisinin hastalık modellemede kolaylaştırdığı birçok avantaja rağmen, üstesinden gelinmesi gereken bazı sınırlamalar ve zorluklar var. İlk olarak, en yaygın zorluk, retroviral ve lentiviral yeniden programlama yöntemleri kullanılarak yeniden programlama işlemi sırasında indüklenebilen tümörijenisitedir. Yeniden programlama sürecinin bilinmeyen veya ölçülmemiş etkileri, iPSC'lerin hastalığa özgü modeller olarak gerçekten temsili niteliğinin değerlendirilmesinde potansiyel bir kafa karıştırıcı faktördür. Bununla birlikte, daha yeni protokollerin Sendai virüsü veya DNA vektörleri gibi entegrasyon gerektirmeyen yöntemler kullandığı ve bu sorunları en aza indirmenin bir yolunu bulduğu belirtilmelidir [74,75]. Kök hücre çalışmaları ile iyi bilinen başka bir engel, farklı donörlerden veya aynı donörden alınan klonlardan üretilen iPSC'lerin içsel değişkenliğidir; bu değişkenliği, hasta etkisi veya protokol etkisi olabileceğinden bazı durumlarda uzlaştırmak zordur. Yeniden programlama, donörün hücrelerinin epigenetik parmak izini tamamen sıfırlamak için tasarlanmıştır, bu da belirli hücre tiplerinde yanlı bir farklılaşma potansiyeline yol açabilir [76], ancak bazı veriler, kültürde epigenetik belleğin zamanla azaldığını gösteriyor gibi görünmektedir [77]. . PD modellemesinde iPSC'lerin temel sınırlamalarından biri, yaşlanan bir fenotip ile DA nöronları üretmektir. Çalışmalar, yeniden programlama sürecinin, daha uzun telomerlere, azaltılmış oksidatif strese ve yetkin mitokondriyal organizasyona sahip fenotiplerle birlikte, yaşlanmış bir hücreyi daha genç bir duruma sıfırladığını göstermiştir [78,79]. Tipik olarak tüm hücreler, normal fizyolojik işlevi korumak için çok sayıda kalite kontrol önlemi kullanır, bu nedenle fenotipik kusurların yalnızca koruyucu yollar bozulduğunda ortaya çıkması mümkündür. Bu nedenle, yaşlı bir fenotip oluşturmak karmaşık bir görevdir, ancak bazı yeni veriler, erken yaşlanma [80] ve telomeraz inhibisyonu [81] ile ilişkili olan lamin A'nın kesik bir formu olan progerinin eklenmesiyle yaşlı bir fenotipi indükleme olasılığını öne sürmektedir. Hastalığı ve özellikle yaşa bağlı hastalık durumlarını modellemek için iPSC'den türetilen nöronları kullanırken bazı sorunlar vardır. Zorluklara ve olası tuzaklara rağmen, iPSC'den türetilen nöronlar, -sinüklein patolojisinin modellenmesinde değerli bir kaynaktır.

-sinüklein patolojisinin iPSC modelleri ile gelecekteki yönler

iPSC'den türetilen nöronlar, 'bir tabakta hastalık' yaratmamıza olanak tanırken, aynı zamanda in vitro hastalık durumlarının altında yatan fizyolojik yolların ayrıntılı olarak incelenmesini de kolaylaştırıyor. -sinüklein kümelenmiş türler çoğu beyin PD hastasının beyninde bulunur ve iPSC'ler, -sinüklein ile nörodejenerasyon arasındaki ilişkiyi incelemek ve -sinükleinin fizyolojik ve patofizyolojik rollerini keşfetmek için güçlü bir araçtır. PH ile ilişkili spesifik genetik mutasyonların nöronal iPSC'den türetilmiş modellerinden elde edilen veriler artmakta ve insan beyin örneklerinden elde edilen verilerle güçlü korelasyonlar göstermektedir [9]. Spesifik olarak, PD popülasyonunda yaygın olan SNCA mutasyonları durumunda, bir model olarak iPSC'lerin hastalık durumunu güçlü bir şekilde özetleyebilmesi kritik derecede önemlidir. Burada gözden geçirilen veriler, iPSC'lerin gerçekten de SNCA mutasyonlarının fizyolojisini ve patofizyolojisini incelemek için mükemmel bir model olduğunu göstermektedir.

Tipik olarak, SNCA mutasyonları, diğer proteinlerle birlikte Lewy cisimciklerinde -sinükleinin stabilizasyonu ve agregasyonu veya fibrilasyonu ile sonuçlanır. Bu kümelenmiş türler hücrede mevcut olduklarında, mikrotübüller gibi diğer hücresel yapılarla etkileşime girerek aksonal mitokondriyal taşımayı bozarlar ve sonuçta sinaptik terminallerin dejenerasyonuna ve hücre kaybına yol açarlar [9,26]. Ek olarak, -sinüklein oligomerlerinin ATP sentazları ile PTP'lerin açılması, solunumda bozulma ve lipid peroksidasyon indüksiyonu gibi etkileşimi ile önemli mitokondriyal fonksiyonlar bozulur [53]. Ayrıca, -sinüklein mitofajide yer alan proteinlerle etkileşimini toplar ve hücre içinden kusurlu mitokondrilerin uygun şekilde temizlenmesini önler [64]. -sinüklein oligomerlerinin metal iyonları ile etkileşimlerinin nöronlarda serbest radikal oluşumunu indüklediği, bunun da normal hücre fizyolojisinin bozulmasına yol açarak hücre ölümüne yol açtığı öne sürülmüştür [54]. iPSC'den türetilen nöronlar tarafından görüntülenen fenotiplerin çoğu, insan beyninde de bulunur; bu, iPSC modellemenin yalnızca hücrenin fizyolojik ve patolojik koşullarını taklit etmedeki uygunluğunu değil, aynı zamanda daha önce sahip olabilecek yeni verileri ortaya çıkarmak için bir platform olarak potansiyel rollerini de vurgular. ölen hastalardan beyin biyopsileri toplamaya dayanıyordu.

iPSC'lerle hastalık modelleme, diğer hücresel mekanizmalardaki bozuklukların bazı durumlarda -sinüklein agregasyonunu ve birikimini indükleyebileceğine dair önemli destekleyici kanıtlar sağlamıştır. LRRK2 veya parkin mutasyonları taşıyan PD hastalarından alınan iPSC'den türetilen nöronlar, bu etkileşimleri vurgulamaktadır. Örneğin, parkin mutasyonları taşıyan iPSC'den türetilen nöronlarda synphilin-1'in her yerde bulunmasının, Lewy cisimciği oluşumunu indüklemede bir ara role sahip olduğu öne sürülür [72]. Ayrıca, -sinüklein birikimine katkıda bulunan kilit mekanizmalardan biri, kusurlu agregaların temizlenmesinde hayati bir rol oynayan kusurlu otofaji ve lizozomal proteolizdir. Bu işlemlerin, LRRK2-mutasyona uğramış iPSC'den türetilmiş nöronlarda tehlikeye düştüğü gösterilmiştir [68,82]. Tüm bu çalışmalarda, iPSC'den türetilen nöronlar, insan beyni numuneleri için bildirilenlerle yakından uyumlu fenotipler sergiliyor. PD beyinlerinde yaygın olarak bulunan -sinüklein kümelerinin nedenini değerlendirmek karmaşıktır ve bugüne kadar başarısız olduğu kanıtlanmıştır.

Herba Cistanche

-sinüklein agregasyonunun PD patolojisindeki kesin rolü hala belirsiz olsa da, literatür, bu agrege türler ile hücre içindeki diğer birçok protein arasında oldukça karmaşık bir etkileşimi göstermektedir; dejenerasyon. Bu geniş ve karmaşık moleküler manzarada, Parkinson hastalarından alınan iPSC'den türetilen modeller, bu patolojideki en yaygın mutasyonların etkisini belirlemeye yardımcı olarak, Parkinson hastalarının beyninin hücresel süreçlerini büyük bir hassasiyetle taklit edebilir. Ayrıca, bu 'bir tabakta hastalık' modelleme sistemi, hem yüksek verimli ilaç keşfini hem de hücresel terapi yaklaşımlarına yönelik araştırmaları kolaylaştırabilir. iPSC'lerle kombinasyon halinde CRISPR-Cas9 teknolojisi ile gelecekteki çalışmalar, zararlı mutasyonları değiştirmek veya anahtar hastalık genlerinden çoğalmaları silmek [83] veya gerçekten de post-translasyonel modifikasyonlarda yer alan histonlar gibi ilgili mekanizmaların modülasyonu [ 84].

Bugüne kadar birden fazla model sisteminde yürütülen kapsamlı çalışma, -sinüklein agregatlarının, oligomerlerin ve fibrillerin varlığının PD ile ilişkili DA nörodejenerasyonunda merkezi bir role sahip olduğunu kuvvetle önerir. iPSC'leri kullanarak gelişen hastalıkla ilgili platform tabanı ve hastalık durumuna ilişkin anlayışımızdaki hızlı büyüme ile, sinükleinopatileri hedef alabilen tedaviler için gelecek parlak görünüyor.

Referanslar

1. Tsuiji, H. ve Yamanaka, K. (2014) Nörodejeneratif bozukluklar için hayvan modelleri. Hayvan Biyoteknolojisi, s. 39–56, Elsevier,

2. Bourdenx, M., Koulakiotis, NS, Sanoudou, D., Bezard, E., Dehay, B. ve Tsarbopoulos, A. (2017) Prototipik nörodejeneratif hastalıklarda protein agregasyonu ve nörodejenerasyon: amiloidopati, tauopati ve sinükleinopati örnekleri . prog. Nörobiyol. 155, 171–193,

3. Madabhushi, R., Pan, L. ve Tsai, L.-H. (2014) DNA hasarı ve bunun nörodejenerasyonla bağlantıları. Nöron 83, 266–282,

4. Rekatsina, M., Paladini, A., Piroli, A., Zis, P., Pergolizzi, JV ve Varrassi, G. (2020) Oksidatif stres ve nörodejeneratif hastalıkların patofizyolojisi ve terapötik perspektifleri: anlatı incelemesi. Av. orada. 37, 113–139,

5. Kovacs, GG (2016) Nörodejeneratif hastalıkların moleküler patolojik sınıflandırması: hassas tıbba yönelmek. uluslararası J. Mol. bilim 17,

6. Kovacs, GG (2017) Nörodejeneratif hastalıkların kavramları ve sınıflandırılması. Handb. klinik Nörol. 145, 301–307,

7. Kiely, AP, Asi, YT, Kara, E., Limousin, P., Ling, H., Lewis, P., et al. (2013) -G51D SNCA mutasyonu ile ilişkili sinükleinopati: Parkinson hastalığı ile çoklu sistem atrofisi arasında bir bağlantı var mı? Açta Nöropatol. 125, 753–769,

8. Zarranz, JJ, Alegre, J., G´omez-Esteban, JC, Lezcano, E., Ros, R., Ampuero, I. et al. (2004) Alfa-sinükleinin yeni mutasyonu E46K, Parkinson ve Lewy vücut demansına neden olur. Ann. Nörol. 55, 164–173,

9. Prots, I., Grosch, J., Brazdis, R.-M., Simmnacher, K., Veber, V., Havlicek, S. et al. (2018) -Sinüklein oligomerleri, insan iPSC tabanlı sinükleinopati modellerinde erken aksonal işlev bozukluğuna neden olur. Proc. Natl. Acad. bilim ABD 115, 7813–7818,

10. McCann, H., Stevens, CH, Cartwright, H. ve Halliday, GM (2014) -Sinükleinopati fenotipleri. Parkinsonizm Relat. Uyuşmazlık 20, S62–S67,

11. Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K. ve ark. (2007) Tanımlanmış faktörler tarafından yetişkin insan fibroblastlarından pluripotent kök hücrelerin uyarılması. Hücre 131, 861–872,

12. Vogel, G. (2010) Kök hücreler. Hastalıklar bir tabakta çıkar. Bilim 330, 1172–1173,

13. Avazzadeh, S., Baena, JM, Keighron, C., Feller-Sanchez, Y. ve Quinlan, LR (2021) Modelleme Parkinson hastalığı: insan patolojisinin daha iyi anlaşılmasına yönelik iPSC'ler. Beyin Bilimi 11,

14. S´anchez-Dan´es, A., Consiglio, A., Richaud, Y., Rodr´ıguez-Piz´a, I., Dehay, B., Edel, M., et al. (2012) İnsan embriyonik kök hücrelerinde ve indüklenmiş pluripotent kök hücrelerde LMX1A'nın lentiviral iletimi ile verimli A9 orta beyin dopaminerjik nöron üretimi. Hımm. Gene Ter. 23, 56–69,

15. Chambers, SM, Fasano, CA, Papapetrou, EP, Tomishima, M., Sadelain, M. ve Studer, L. (2009) SMAD sinyalinin ikili inhibisyonu ile insan ES ve iPS hücrelerinin yüksek verimli nöral dönüşümü. Nat. Biyoteknoloji 27, 275–280,

16. Kriks, S., Shim, J.-W., Piao, J., Ganat, YM, Wakeman, DR, Xie, Z. ve ark. (2011) İnsan ES hücrelerinden türetilen dopamin nöronları, Parkinson hastalığının hayvan modellerinde verimli bir şekilde aşılanır. Doğa 480, 547–551,

17. Theka, I., Caiazzo, M., Dvoretskova, E., Leo, D., Ungaro, F., Curreli, S. ve ark. (2013) Hücre soyu transkripsiyon faktörleri kullanılarak tek adımlı bir prosedürle insan kaynaklı pluripotent kök hücrelerden hızlı fonksiyonel dopaminerjik nöron üretimi. Kök Hücre Transl. Med. 2, 473–479,

18. Wang, M., Ling, K.-H., Tan, JJ ve Lu, C.-B. (2020) Orta beyin dopaminerjik nöronun gelişimi ve farklılaşması: tezgahtan başucuna. hücreler 9,

19. Marton, RM ve Ioannidis, JPA (2019) İnsan pluripotent kök hücrelerinden dopaminerjik nöronları türetmeye yönelik protokollerin kapsamlı bir analizi. Kök Hücre Transl. Med. 8, 366–374,

20. Maroteaux, L., Campanelli, JT ve Scheller, RH (1988) Sinüklein: çekirdekte ve presinaptik sinir terminalinde lokalize nörona özgü bir protein. J. Neurosci. 8, 2804–2815,

21. Uversky, VN, Li, J. ve Fink, AL (2001) Alfa-sinüklein fibril oluşumunda kısmen katlanmış bir ara ürün için kanıt. J. Biol. kimya 276, 10737–10744,

22. Theillet, F.-X., Binolfifi, A., Bekei, B., Martorana, A., Rose, HM, Stuiver, M. ve ark. (2016) Monomerik -sinükleinin yapısal bozukluğu, memeli hücrelerinde devam eder. Doğa 530, 45–50,

23. Buell, AK, Galvagnion, C., Gaspar, R., Sparr, E., Vendruscolo, M., Knowles, TPJ ve ark. (2014) Çözüm koşulları, -sinüklein toplanmasında çekirdeklenme ve büyüme süreçlerinin göreli önemini belirler. Proc. Natl. Acad. bilim ABD 111, 7671–7676,

24. Rovere, M., Sanderson, JB, Fonseca-Ornelas, L., Patel, DS ve Bartels, T. (2018) Lipid arayüzleriyle geçici etkileşim yoluyla sarmal çözünür -sinükleinin yeniden katlanması. FEBS Letonya 592, 1464–1472,

25. Moons, R., Konijnenberg, A., Mensch, C., Van Elzen, R., Johannessen, C., Maudsley, S. ve ark. (2020) Metal iyonları şekil -sinüklein. bilim 10, 16293,

26. Bertoncini, CW, Fernandez, CO, Griesinger, C., Jovin, TM ve Zweckstetter, M. (2005) Artan nörotoksisiteye sahip ailesel alfa-sinüklein mutantları, kararsız bir konformasyona sahiptir. J. Biol. kimya 280, 30649–30652,

27. Winner, B., Jappelli, R., Maji, SK, Desplats, PA, Boyer, L., Aigner, S. et al. (2011) Alfa-sinüklein oligomerlerinin toksik olduğunun in vivo gösterimi. Proc. Natl. Acad. bilim ABD 108, 4194–4199,

28. Polymeropoulos, MH, Lavedan, C., Leroy, E., İde, SE, Dehejia, A., Dutra, A. ve ark. (1997) Parkinson hastalığı olan ailelerde tanımlanan alfa-sinüklein genindeki mutasyon. Bilim 276, 2045–2047,

29. Lashuel, HA, Overk, CR, Oueslati, A. ve Masliah, E. (2013) -sinükleinin birçok yüzü: yapı ve toksisiteden terapötik hedefe. Nat. Rahip Neurosci. 14, 38–48,

30. Cabin, DE, Shimazu, K., Murphy, D., Cole, NB, Gottschalk, W., McIlwain, KL ve ark. (2002) Sinaptik vezikül tükenmesi, alfa-sinüklein içermeyen farelerde uzun süreli tekrarlayan stimülasyona zayıflamış sinaptik tepkiler ile ilişkilidir. J. Neurosci. 22, 8797–8807,

31. Burr´e, J., Sharma, M., Tsetsenis, T., Buchman, V., Etherton, MR ve S¨udhof, TC (2010) Alfa-sinüklein, in vivo ve in vitro olarak SNARE kompleksi oluşumunu destekler. Bilim 329, 1663–1667,

32. Miraglia, F., Ricci, A., Rota, L. ve Colla, E. (2018) Alfa-sinüklein agregatlarının hücre altı lokalizasyonu ve bunların membranlarla etkileşimi. Nöral Regen. Res. 13, 1136–1144,

33. Carnwath, T., Mohammed, R. ve Tsiang, D. (2018) Parkinson hastalığının patogenezinde -sinükleinin mikrotübül stabilitesi üzerindeki doğrudan ve dolaylı etkileri. Nöropsikiyatri Dis. Davranmak. 14, 1685–1695,

34. Wersinger, C. ve Sidhu, A. (2003) Dopamin taşıyıcı aktivitesinin -sinüklein tarafından zayıflatılması. Nörobilim. Letonya 340, 189–192,

35. Lee, FJ, Liu, F., Pristupa, ZB ve Niznik, HB (2001) Alfa-sinükleinin dopamin taşıyıcılarına doğrudan bağlanması ve fonksiyonel bağlanması, dopamin kaynaklı apoptozu hızlandırır. 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-Sinüklein, fosfolipaz D izozimleri ile etkileşime girer ve insan embriyonik böbrek -293 hücrelerinde pervanadat kaynaklı fosfolipaz D aktivasyonunu inhibe eder. J. Biol. kimya 277, 12334–12342,

37. Gorbatyuk, OS, Li, S., Nguyen, FN, Manfredsson, FP, Kondrikova, G., Sullivan, LF ve diğerleri. (2010) -Sıçan substantia nigra'daki sinüklein ekspresyonu, fosfolipaz D2 toksisitesini ve nigral nörodejenerasyonu baskılar. Mol. orada. 18, 1758–1768,

38. Ferreira, SA ve Romero-Ramos, M. (2018) Parkinson hastalığı sırasında mikroglia yanıtı: alfa-sinüklein müdahalesi. Ön. Hücre. Nörobilim. 12, 247,

39. Grozdanov, V. ve Danzer, KM (2020) Hücre içi alfa-sinüklein ve bağışıklık hücresi işlevi. Ön. Hücre Dev. Biol. 8, 562692,

40. Devine, MJ, Ryten, M., Vodicka, P., Thomson, AJ, Burdon, T., Houlden, H. ve ark. (2011) Parkinson hastalığı, -sinüklein lokusunun üç katına çıkmasıyla pluripotent kök hücreleri indükledi. Nat. komün. 2, 440,

41. Ryan, SD, Dolatabadi, N., Chan, SF, Zhang, X., Akhtar, MW, Parker, J. ve ark. (2013) İzojenik insan iPSC Parkinson modeli, MEF2-PGC1 transkripsiyonunda nitrozatif stres kaynaklı işlev bozukluğunu göstermektedir. Hücre 155, 1351–1364,

42. Barbuti, P., Antony, P., Santos, B., Massart, F., Cruciani, G., Dording, C. ve ark. (2020) Tek hücreli gen düzeltmeli hastadan türetilmiş iPS klonları oluşturmak için yüksek içerikli taramanın kullanılması, ailesel Parkinson hastalığı nokta mutasyonu A30P ile fazla alfa-sinükleini ortaya çıkarır. hücreler 9,

43. Deng, H. ve Yuan, L. (2014) SNCA ve Parkinson hastalığında genetik varyantlar ve hayvan modelleri. Yaşlanma Arş. 15, 161–176,

44. Kasten, M. ve Klein, C. (2013) Alfa-sinüklein mutasyonlarının birçok yüzü. Pzt. Uyuşmazlık 28, 697–701,

45. Singleton, AB, Farrer, M., Johnson, J., Singleton, A., Hague, S., Kachergus, J. ve ark. (2003) alfa-Sinüklein lokus üçlüsü, Parkinson hastalığına neden olur. Bilim 302, 841,

46. ​​Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Botelho, MG, Lin, KH, Galler, P., Koch, JC ve diğ. (2015) SNCA gen üçlüsünün neden olduğu yükselmiş -sinüklein, Parkinson'un hasta kaynaklı indüklenmiş pluripotent kök hücrelerinde nöronal farklılaşmayı ve olgunlaşmayı bozar. Hücre Ölüm Dis. 6, e1994,

47. Lin, L., G¨oke, J., Cukuroglu, E., Dranias, MR, VanDongen, AMJ ve Stanton, LW (2016) Genetik olarak çeşitli Parkinson hastalığı hastalarının in vitro modellemesi yoluyla tanımlanan nörodejenerasyonun altında yatan moleküler özellikler. Hücre Temsilcisi 15, 2411–2426,

48. Tagliafifierro, L., Zamora, ME ve Chiba-Falek, O. (2019) SNCA lokusunun çoğalması nöronal nükleer yaşlanmayı şiddetlendirir. Hımm. Mol. Genet. 28, 407–421,

49. Heman-Ackah, SM, Manzano, R., Hoozemans, JJM, Scheper, W., Flynn, R., Hagerty, W. ve ark. (2017) Alfa-sinüklein, Parkinson hastalığı SNCA üçlemesi iPSC'den türetilmiş nöronlarda katlanmamış protein tepkisini indükler. Hımm. Mol. Genet. 26, 4441–4450,

50. Vasquez, V., Mitra, J., Hegde, PM, Pandey, A., Sengupta, S., Mitra, S., et al. (2017) Kromatine bağlı oksitlenmiş -sinüklein, Parkinson hastalığının in vitro modellerinde nöronal genomlarda zincir kırılmalarına neden olur. J. Alzheimer Dis. 60, S133–S150,

51. Brazdis, R.-M., Alecu, JE, Marsch, D., Dahms, A., Simmnacher, K., Lörentz, S. ve diğerleri. (2020) Ailesel Parkinson hastalığının insan iPSC tabanlı bir modelinde beyin bölgesine özgü nöronal savunmasızlığın gösterilmesi. Hımm. Mol. Genet. 29, 1180–1191,

52. Flierl, A., Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Mak, SK, Hesley, J., Soldner, F. ve ark. (2014) Bir alfa-sinüklein gen üçlüsü taşıyan nöronal öncü hücrelerin daha yüksek güvenlik açığı ve stres duyarlılığı. PLoS BİR 9, e112413,

53. Ludtmann, MHR, Angelova, PR, Horrocks, MH, Choi, ML, Rodrigues, M., Baev, AY ve diğerleri. (2018) -sinüklein oligomerleri, ATP sentaz ile etkileşime girer ve Parkinson hastalığında geçirgenlik geçiş gözeneklerini açar. Nat Komün. 9, 2293,

54. Deas, E., Cremades, N., Angelova, PR, Ludtmann, MHR, Yao, Z., Chen, S. ve ark. (2016) Alfa-sinüklein oligomerleri, Parkinson hastalığında oksidatif stresi ve nöronal ölümü indüklemek için metal iyonlarıyla etkileşime girer. antioksidan. Redoks Sinyali. 24, 376–391,

55. Byers, B., Cord, B., Nguyen, HN, Schule, B., Fenno, L., Lee, PC ve diğerleri. (2011) SNCA üçlemesi Parkinson hastasının iPSC'den türetilen DA nöronları -sinüklein biriktirir ve oksidatif strese duyarlıdır. PLoS BİR 6, e26159,

56. Zygogianni, O., Antoniou, N., Kalomoiri, M., Kouroupi, G., Taoufifik, E. ve Matsas, R. (2019) İnsan kaynaklı pluripotent kök hücrelerle ailesel Parkinson hastalığının in vivo fenotiplemesi: bir kanıt kavram çalışması. nörokimya Res. 44, 1475–1493,

57. Conway, KA, Harper, JD ve Lansbury, PT (1998) Erken başlangıçlı Parkinson hastalığına bağlı bir mutant alfa-sinüklein tarafından hızlandırılmış in vitro fibril oluşumu. Nat. Med. 4, 1318–1320,

58. Khurana, V., Peng, J., Chung, CY, Auluck, PK, Fanning, S., Tardiff, DF ve ark. (2017) Genom ölçekli ağlar, nörodejeneratif hastalık genlerini belirli moleküler yollar aracılığıyla -sinükleine bağlar. Hücre Sist. 4, 157.e14–170.e14,

59. Dettmer, U., Newman, AJ, Soldner, F., Luth, ES, Kim, NC, von Saucken, VE et al. (2015) Parkinson'a neden olan -synuclein missense mutasyonları, hastalığın başlaması için bir mekanizma olarak doğal tetramerleri monomerlere kaydırır. Nat. komün. 6, 7314,

60. Zambon, F., Cherubini, M., Fernandes, HJR, Lang, C., Ryan, BJ, Volpato, V. ve ark. (2019) Hücresel -sinüklein patolojisi, Parkinson'un iPSC'den türetilen dopamin nöronlarındaki biyoenerjetik işlev bozukluğu ile ilişkilidir. Hımm. Mol. Genet. 28, 2001–2013,

61. Cuddy, LK, Wani, WY, Morella, ML, Pitcairn, C., Tsutsumi, K., Fredriksen, K. ve ark. (2019) Stres kaynaklı hücresel temizliğe SNARE proteini ykt6 aracılık eder ve -sinüklein tarafından bozulur. Nöron 104, 869.e11–884.e11,

62. Kouroupi, G., Taoufifik, E., Vlachos, IS, Tsioras, K., Antoniou, N., Papastefanaki, F. et al. (2017) Ailesel Parkinson hastalığının insan iPSC tabanlı modelinde kusurlu sinaptik bağlantı ve aksonal nöropatoloji. Proc. Natl. Acad. bilim ABD 114, E3679–E3688,

63. Stykel, MG, Humphries, K., Kirby, MP, Czaniecki, C., Wang, T., Ryan, T. ve ark. (2018) Mikrotübüllerin nitrasyonu, Parkinson hastalığının insan pluripotent kök hücre modelinde aksonal mitokondriyal taşımayı bloke eder. FASEB J.32, 5350–5364,

64. Shaltouki, A., Hsieh, C.-H., Kim, MJ ve Wang, X. (2018) Alpha-synuclein, mitophagy'yi geciktirir ve Miro'yu hedeflemek, Parkinson modellerinde nöron kaybını kurtarır. Açta Nöropatol. 136, 607–620,

65. Nguyen, HN, Byers, B., Cord, B., Shcheglovitov, A., Byrne, J., Gujar, P. ve ark. (2011) LRRK2 mutant iPSC'den türetilen DA nöronları, oksidatif strese karşı artan duyarlılık gösterir. Hücre Kök Hücre 8, 267–280,

66. Bieri, G., Brahic, M., Bousset, L., Couthouis, J., Kramer, NJ, Ma, R. ve ark. (2019) LRRK2, fare modellerinde ve insan nöronlarında -syn patolojisini ve yayılmasını değiştirir. Açta Nöropatol. 137, 961–980,

67. Kim, H., Park, HJ, Choi, H., Chang, Y., Park, H., Shin, J. ve ark. (2019) 3B orta beyin organoidlerinde G2019S-LRRK2 sporadik Parkinson hastalığının modellenmesi. Kök Hücre Rep. 12, 518–531,

68. Reinhardt, P., Schmid, B., Burbulla, LF, Schöndorf, DC, Wagner, L., Glatza, M. ve diğerleri. (2013) İnsan iPSC'lerinde bir LRRK2 mutasyonunun genetik düzeltmesi, parkinson nörodejenerasyonunu gen ifadesindeki ERK'ye bağlı değişikliklere bağlar. Hücre Kök Hücre. 12, 354–367,

69. Schiesling, C., Kieper, N., Seidel, K. ve Kruger, R. (2008) İnceleme: Familial Parkinson hastalığı–genetik, klinik fenotip ve hastalığın yaygın sporadik formu hakkında nöropatoloji. Nöropatol. Uygulama Nörobiyol. 34, 255–271,

70. Shaltouki, A., Sivapatham, R., Pei, Y., Gerencser, AA, Momcilovi´c, O., Rao, MS et al. (2015) PARK2 hastaya özel ve PARK2 nakavt izojenik iPSC hatları kullanılarak dopaminerjik nöronlarda PARKIN tarafından yapılan mitokondriyal değişiklikler. Kök Hücre Rep. 4, 847–859,

71. Imaizumi, Y., Okada, Y., Akamatsu, W., Koike, M., Kuzumaki, N., Hayakawa, H. ve ark. (2012) PARK2 iPSC'den türetilen nöronlarda ve ölüm sonrası beyin dokusunda artan oksidatif stres ve -sinüklein birikimi ile ilişkili mitokondriyal işlev bozukluğu. Mol. Beyin 5, 35,

72. Chung, KK, Zhang, Y., Lim, KL, Tanaka, Y., Huang, H., Gao, J., ve diğ. (2001) Parkin, alfa-sinüklein etkileşimli protein olan synphilin'i her yerde bulundurur-1: Parkinson hastalığında Lewy cisimciği oluşumu için çıkarımlar. Nat. Med. 7, 1144–1150,

73. Ikeda, A., Nishioka, K., Meng, H., Takanashi, M., Hasegawa, I., Inoshita, T. ve diğerleri. (2019) CHCHD2'deki mutasyonlar -sinüklein toplanmasına neden olur. Hımm. Mol. Genet. 28, 3895–3911,

74. Papapetrou, EP ve Sadelain, M. (2011) Kesilebilir tek bir polisistronik vektör ile transgen içermeyen insan kaynaklı pluripotent kök hücrelerin üretimi. Nat. protokol 6, 1251–1273,

75. Narsinh, KH, Jia, F., Robbins, RC, Kay, MA, Longaker, MT ve Wu, JC (2011) Viral olmayan mini daire DNA vektörleri kullanılarak yetişkin insan kaynaklı pluripotent kök hücrelerin oluşturulması. Nat. protokol 6, 78–88,

76. Kim, K., Zhao, R., Doi, A., Ng, K., Unternaehrer, J., Cahan, P. ve ark. (2011) Donör hücre tipi, insan kaynaklı pluripotent kök hücrelerin epigenomunu ve farklılaşma potansiyelini etkileyebilir. Nat. Biyoteknoloji 29, 1117–1119,

77. Nishino, K., Toyoda, M., Yamazaki-Inoue, M., Fukawatase, Y., Chikazawa, E., Sakaguchi, H. ve diğerleri. (2011) İnsan kaynaklı pluripotent kök hücrelerde zamanla DNA metilasyon dinamikleri. PLoS Genet. 7, e1002085,

78. Yehezkel, S., Rebibo-Sabbah, A., Segev, Y., Zuckerman, M., Shaked, R., Huber, I. ve diğerleri. (2011) İnsan kaynaklı pluripotent kök hücrelerin üretimi ve ardından fibroblast benzeri türevlere farklılaşma sırasında telomerik bölgelerin yeniden programlanması. Epigenetik 6, 63–75,

79. Rohani, L., Johnson, AA, Arnold, A. ve Stolzing, A. (2014) Yaşlanma imzası: indüklenmiş pluripotent kök hücrelerin ayırt edici özelliği mi? Yaşlanma Hücresi 13, 2–7,

80. Miller, JD, Ganat, YM, Kishinevsky, S., Bowman, RL, Liu, B., Tu, EY ve diğerleri. (2013) Progerin kaynaklı yaşlanma yoluyla geç başlangıçlı hastalığın insan iPSC tabanlı modellemesi. Hücre Kök Hücre 13, 691–705,

81. Vera, E., Bosco, N. ve Studer, L. (2016) Telomeraz manipülasyonu yoluyla nöronal yaşa bağlı fenotipleri indükleyerek geç başlangıçlı insan iPSC tabanlı hastalık modelleri oluşturma. Hücre Temsilcisi 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) Genetik ve sporadik Parkinson hastalığının insan iPS tabanlı modellerinden dopamin nöronlarında hastalığa özgü fenotipler. EMBO Mol. Med. 4, 380–395,

83. Safari, F., Hatam, G., Behbahi, AB, Rezaei, V., Barekati-Mowahed, M., Petramfar, P. et al. (2020) CRISPR sistemi: Parkinson hastalığının araştırılması ve tedavisi için yüksek verimli bir araç kutusu. Hücre. Mol. Nörobiyol. 40, 477–493, saat

84. Guhathakurta, S., Kim, J., Adams, L., Basu, S., Song, MK, Adler, E. ve ark. (2021) SNCA'da yükselmiş histon işaretlerinin hedeflenen zayıflaması, Parkinson hastalığında -sinükleini hafifletir. EMBO Mol. Med. 13, e12188,

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

1. Fizyoloji Tıp Fakültesi, İrlanda Galway Ulusal Üniversitesi, Galway, İrlanda;

2. C ´ URAM SFI Tıbbi Cihaz Araştırma Merkezi, İrlanda Ulusal Üniversitesi Galway, Galway, İrlanda