مکانیسم بیماریزای سینوکلئین در مدل HiPSC بیماری پارکینسون

خلاصه

سینوکلئین نقش فزاینده ای در آسیب شناسی انواع شرایط عصبی دارد. بیماری پارکینسون (PD) یک اختلال عصبی است که عمدتاً بر نورون‌های دوپامینرژیک (DA) در جسم سیاه مغز تأثیر می‌گذارد. نمونه‌ای از آسیب‌شناسی PD، یافتن تجمعات پروتئینی به نام «جسم‌های لوی» در نواحی تحت تأثیر مغز است. سینوکلئین در بسیاری از حالات بیماری از جمله زوال عقل با اجسام لوئی (DLB) و بیماری آلزایمر نقش دارد. با این حال، PD شایع ترین سینوکلئینوپاتی است و همچنان تمرکز قابل توجهی در تحقیقات PD از نظر آسیب شناسی بدن لوی -synuclein است. جهش در چندین ژن با توسعه PD مرتبط است، از جمله SNCA، که سینوکلئین را کد می کند. انواع سیستم‌های مدل برای مطالعه فیزیولوژی سینوکلئین و پاتوفیزیولوژی در تلاش برای ارتباط نزدیک‌تر با آسیب‌شناسی PD به کار گرفته شده‌اند. این مدل‌ها شامل سیستم‌های سلولی و حیوانی هستند که فناوری‌های تراریخته، بیان ناقل ویروسی، رویکردهای شکست و مدل‌هایی برای مطالعه اثرات بالقوه پروتئین‌مانند پریون سینوکلئین را بررسی می‌کنند. بررسی کنونی بر روی مدل‌های سلول‌های بنیادی پرتوان القایی انسانی (iPSC) با تمرکز خاص بر جهش یا تکثیر ژن SNCA تمرکز دارد. iPSCها یک فناوری به سرعت در حال تکامل با نوید بزرگ در مطالعه فیزیولوژی طبیعی و مدل‌سازی بیماری در شرایط آزمایشگاهی هستند. توانایی حفظ پس‌زمینه ژنتیکی بیمار و تکثیر فنوتیپ‌های سلولی مشابه، iPSCها را به ابزاری قدرتمند در مطالعه بیماری‌های عصبی تبدیل می‌کند. این بررسی بر دانش کنونی در مورد عملکرد فیزیولوژیکی سینوکلئین و همچنین نقش آن در پاتوژنز PD بر اساس مدل‌های iPSC انسانی متمرکز است.

کلید واژه ها

پاتوژنز سینوکلئین؛ مدل های hiPSC; بیماری پارکینسون؛ بیماری های عصبی؛مزایای سیستانچ.

برای خرید اینجا کلیک کنیدمکمل های سیستانچ

معرفی

بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی گروهی از اختلالات پیشرونده هستند که با مرگ سلول‌های عصبی مشخص می‌شوند، به استثنای شرایطی که عمدتاً مربوط به ایسکمی، عفونت یا بدخیمی هستند [1]. بیماری های عصبی شایع ترین اختلالات مرتبط با افزایش سن در انسان ها هستند که به طور فزاینده ای شیوع پیدا کرده و میلیون ها نفر را در سراسر جهان تحت تاثیر قرار می دهند. علیرغم تلاش‌های قابل توجه تحقیقات علمی و بالینی، درمان‌های مؤثر هنوز وجود ندارد. بنابراین، بسیار مهم است که شکاف‌ها را در درک ما از فرآیندهای فیزیولوژیکی و پاتولوژیک زیربنای تخریب عصبی برای تسهیل توسعه استراتژی‌های درمانی هدفمند و مؤثر پر کنیم. در 25 سال گذشته، مکانیسم‌های سلولی و مولکولی زیادی شناسایی شده‌اند که با انحطاط عصبی مرتبط هستند، که برجسته‌ترین آنها رسوب پروتئین [2]، جهش DNA میتوکندری [3] و استرس اکسیداتیو [4] است. تشکیل توده‌های غیرطبیعی پروتئین‌های فیزیولوژیکی مورد توجه زیادی قرار گرفته است و به‌عنوان یک نشانه کلیدی برای بسیاری از بیماری‌های تخریب‌کننده عصبی شناخته می‌شود، که اکنون در گروه‌هایی که پروتئینوپاتی نامیده می‌شوند، گروه‌بندی می‌شوند [5]. پروتئینوپاتی های نورودژنراتیو نشان دهنده گروهی از بیماری ها هستند که با تجمع، رسوب و/یا تجمع نامناسب پروتئین طبیعی که عملکرد فیزیولوژیکی طبیعی قابل توجهی دارد، تعریف می شوند. پروتئینوپاتی ها بر اساس پروتئین اصلی موجود در این رسوبات طبقه بندی می شوند، بنابراین، تائوپاتی ها عمدتاً حاوی پروتئین τ و پروتئینوپاتی های TDP-43 حاوی TDP{8}} [6] هستند. سینوکلئین یکی از اعضای کلیدی این گروه از پروتئین ها است که در بیماری های عصبی دژنراتیو نقش دارند.

نشان داده شده است که سینوکلئین نقش کلیدی در آسیب شناسی انواع شرایط نورودژنراتیو، گروه بندی شده به عنوان سینوکلئینوپاتی ایفا می کند. سینوکلئین توسط ژن SNCA که در کروموزوم 4 یافت می شود (4q21.{5}}) کدگذاری می شود و جهش در این ژن الگوی توارث اتوزومال غالب را نشان می دهد. نشان داده شده است که جهش در این ژن منجر به تجمع و تجمع -سینوکلئین می شود که در بسیاری از انواع شرایط تخریب کننده عصبی ظاهر می شود [7-9]. بیماری های شناخته شده ای مانند بیماری پارکینسون (PD)، زوال عقل با اجسام لویی (DLB) و آتروفی سیستم چندگانه (MSA) و همچنین آسیب شناسی های کمتر شایع مانند دیستروفی های نوروآکسونال، نارسایی اتونوم خالص (PAF) در این گروه دیده می شوند. یا اختلال رفتاری خواب REM [10].

در حال حاضر، طیف گسترده ای از سیستم های مدل برای کمک به مطالعه سینوکلئینوپاتی ها وجود دارد. مدل‌های حیوانی اطلاعات ارزشمندی در مورد تغییرات رفتاری مرتبط با تغییرات عصبی ارائه می‌دهند، اما تفاوت‌های گونه‌ای مانعی برای دستیابی به فنوتیپ‌های قابل ترجمه خاص بیماری ایجاد می‌کند. مدل‌های سلولی این مزیت را دارند که اجازه می‌دهند آسیب شناسی به سرعت توسعه یابد، مقرون به صرفه هستند و می‌توان آنها را راحت‌تر از نظر ژنتیکی دستکاری کرد و به ویژه در مطالعات مولکولی و سلولی مورد توجه قرار گرفت. در 14 سال گذشته، ظهور فناوری سلول‌های بنیادی پرتوان القایی (iPSC) درک ما از مکانیسم‌های مولکولی خاص بیمار و همچنین توسعه درمان‌های جدید بالقوه و غربالگری دارویی را به میزان زیادی ارتقا داده است. این فناوری مبتنی بر توانایی برنامه‌ریزی مجدد فیبروبلاست‌های بیمار خاص با اجبار بیان فاکتورهای رونویسی خاص (معمولاً Oct4، Sox2، cMyc، و Klf4) است که منجر به یک حالت پرتوان می‌شود. متعاقبا، این سلول‌های پرتوان به سلول‌های بالغ سوماتیکی خاص تمایز داده می‌شوند [11]. این نوع رویکرد معمولاً به عنوان مدل‌سازی «بیماری در ظرف» [12] شناخته می‌شود (شکل 1). این روش از مزیت حفظ پس‌زمینه ژنتیکی کامل بیمار برخوردار است و اجازه می‌دهد تا تأثیر برخی جهش‌های کلیدی بر پاتوفیزیولوژی مورد مطالعه قرار گیرد، و امکان توصیف فنوتیپ‌های کلیدی مبتنی بر جهش سلولی در بیماری‌های پیچیده مانند PD [13] را فراهم می‌کند.

نورون‌های دوپامینرژیک (DA) نوع اصلی سلولی هستند که برای مطالعه تخریب عصبی در PD با استفاده از چندین پروتکل مختلف استفاده می‌شوند. بیشتر پروتکل‌ها شامل بیان اجباری LMX1A می‌شوند که یک فاکتور رونویسی حیاتی برای هویت مغز میانی شکمی را رمزگذاری می‌کند و از رویکرد بازداری دوگانه SMAD استفاده می‌کند. این فرآیند مبتنی بر استفاده از ترکیبات Noggin و SB431542 است که به عنوان بازدارنده‌های خانواده پروتئین مبدل سیگنال SMAD (مخفف از ادغام ژن‌های Caenorhabditis elegans SMA و MAD مگس سرکه، مادران در برابر دکاپنتاپلژیک) عمل می‌کنند که تنظیم‌کننده‌های کلیدی هستند. رشد سلولی [14-16]. اخیراً، تمایز را می توان با بیان بیش از حد اجباری عوامل ASCL1، NURR1 و LMX1A هدایت کرد [17]. برنامه ریزی مجدد سلول های بیمار PD و تمایز به نورون های DA به طور گسترده در جاهای دیگر مورد بررسی قرار گرفته است [18،19].

با اذعان به اطلاعات ارزشمندی که مدل‌های iPSC ارائه می‌کنند و اهمیت -synuclein در تخریب عصبی، این بررسی بر دانش به‌دست‌آمده از مطالعه جهش‌های SNCA در سیستم‌های مدل iPSC، بررسی تجمع و سمیت -synuclein تمرکز خواهد کرد. در این زمینه، برخی از سوالات مرتبط مورد بحث قرار خواهند گرفت: آیا جهش در ژن SNCA تنها محرک تجمع -سینوکلئین است؟ اثر بیماری زایی جهش های SNCA متمایز از تجمع سینوکلئین چیست؟

سینوکلئین: ساختار و عملکرد فیزیولوژیکی طبیعی

بر اساس متون موجود، -synuclein یک پروتئین 14-kDa است که در همه جا در پایانه های پیش سیناپسی مغز، عمدتاً در نورون های تحریکی بیان می شود که اولین بار در سال 1988 گزارش شد [20]. ساختار بومی پروتئین -سینوکلئین هنوز منبع بحث است، اما در شرایط فیزیولوژیکی طبیعی به عنوان یک پروتئین بازشده بومی در نظر گرفته می شود [21،22]. بنابراین ساختار آن می تواند با توجه به تغییرات در محیط محلی [23]، که در آن ممکن است با لیپیدها [24] یا فلزات [25] برهمکنش داشته باشد، متفاوت باشد. تصور می‌شود که تغییرات در ساختار سینوکلئین مربوط به تاخوردگی و تجمع پاتولوژیک آن است که معمولاً در سینوکلینوپاتی‌ها دیده می‌شود [26]. به عنوان مثال، تشکیل الیگومرهای سینوکلین ناشی از جهش هایی مانند E35K و E57K بر نفوذپذیری و یکپارچگی غشای سلولی تأثیر می گذارد و باعث مرگ سلول می شود [27]. در حالی که بسیاری از عوامل می توانند در تولید و تجمع نابجای سینوکلئین نقش داشته باشند، یکی از عوامل اصلی جهش ژن SNCA است که سینوکلئین را کد می کند و این ژن اولین جهش گزارش شده در PD اتوزومال غالب بود [28] با ارتباط بعدی با DLB [28]. 8]. عملکرد فیزیولوژیکی دقیق سینوکلئین هنوز ناشناخته است، اما نقش های مختلفی مرتبط با عملکرد سیناپسی شناسایی شده است. این کارکردها شامل خوشه‌بندی وزیکول، بازیافت و نگهداری مخزن ذخیره وزیکول سیناپسی است [29،30]. علاوه بر این، سینوکلئین برای تشکیل کمپلکس SNARE که آزادسازی انتقال دهنده های عصبی را افزایش می دهد، نشان داده شده است [31]. علاوه بر این، از طریق تعامل با اعضای متعدد خانواده Rab GTPase [32] و همچنین با هسته زایی و سرعت رشد میکروتوبول ها [33] در تنظیم قاچاق درون سلولی نقش دارد. مطالعات دیگر بر اساس داده‌های مغزهای PD نشان می‌دهد که -سینوکلئین همچنین می‌تواند سطح دوپامین را با تأثیر بر فعالیت DAT تنظیم کند [34]. افزایش سطح دوپامین می تواند منجر به آسیب سلولی در نتیجه استرس اکسیداتیو شود [35]. اخیراً نشان داده شده است که -synuclein فسفولیپاز D (PLD) را که مسئول تبدیل فسفاتیدیل کولین به اسید فسفاتیدیک است، تعدیل فرآیندهای عصبی مانند رشد، تمایز، و آزادسازی انتقال دهنده های عصبی و تخریب عصبی DA را مهار می کند [36،37]. همچنین گزارش شده است که سینوکلئین با شروع یک پاسخ ایمنی در التهاب عصبی نقش دارد. سینوکلئین خارج سلولی می تواند باعث فعال شدن و تکثیر سلول های ایمنی، ترشح سیتوکین و فاگوسیتوز شود [38،39].

فنوتیپ سینوکلئین در مدل های مشتق شده از iPSC جهش یافته SNCA

iPSCها چندین مزیت را نسبت به سایر سیستم‌های مدل ارائه می‌دهند، با عرضه نامحدود سلول‌های فنوتیپی مرتبط بالینی با منشاء انسانی در حالی که ویژگی‌های ژنومی اصلی بیمار، از جمله جهش‌های ژنی یا ناهنجاری‌های کروموزومی را حفظ می‌کنند. انواع اصلی SNCA مرتبط با PD ژنتیکی از جمله جهش‌های سه‌گانه / تکراری [40] و جهش‌های نقطه‌ای اشتباه مانند A53T [41]، A30T [42] یا E46K [9] در iPSCs مدل‌سازی شده‌اند. با توجه به شیوع بالای سه برابر شدن یا جهش A53T SNCA در بیماران PD، اکثریت قریب به اتفاق مدل‌های iPSC تا به امروز بر روی این دو نوع جهش متمرکز شده‌اند و فنوتیپ‌های مشخصه آن‌ها در شکل 2 خلاصه شده‌اند.

مدل های iPSC سه برابری SNCA

تکثیر ژن SNCA با سن کمتر شروع PD و افزایش شدت علائم مرتبط است. سه برابر شدن SNCA منجر به تولید نسخه‌های اضافی از ژن SNCA و بیان بیش از حد نوع وحشی -synuclein می‌شود که منجر به تشکیل توده‌های سمی و آسیب عصبی گسترده می‌شود [43]، که نشان‌دهنده اثر وابسته به دوز -synuclein در ایجاد بیماری است. حامل های سه گانه SNCA با فنوتیپ شدیدتر ظاهر می شوند و پیشرفت بیماری سریع تری را نسبت به حامل های تکراری نشان می دهند و در بسیاری از موارد ویژگی های حرکتی اضافی را نشان می دهند [44]. بررسی نوروپاتولوژیک مغز بیماران مبتلا به PD با سه برابر شدن SNCA، انحطاط شدید جسم سیاه، از دست دادن نورون های قابل توجه و واکوئل شدن در قشر تمپورال و همچنین تجمع گسترده بدن Lewy را نشان می دهد [45]. این آسیب شناسی در نورون های DA مشتق از iPSC با سه برابر شدن SNCA منعکس می شود که سطوح mRNA سینوکلئین را افزایش می دهد و در نتیجه سطوح غیر طبیعی و افزایش بیان پروتئین را نشان می دهد [46]. علاوه بر این، نورون‌های مشتق شده از iPSC که این جهش را در خود جای داده‌اند، سطوح بالاتری از فسفوریلاسیون سینوکلئین را نشان می‌دهند، چیزی که معمولاً در مغزهای PD یافت می‌شود [47]، و همچنین افزایش غیرطبیعی در توده‌های سینوکلئین و اجسام لوی [9،48].

مدل‌های iPSC اکنون نیز شروع به ارائه اطلاعات اضافی در مورد مسیرهای مولکولی زیربنایی با سه‌گانه‌سازی SNCA کرده‌اند. مشخص شده است که استرس شبکه آندوپلاسمی (ER) و فعال شدن پاسخ پروتئین بازشده (UPR) در نورون های مشتق شده از iPSC که دارای سه برابر شدن SNCA هستند فعال می شود [49]. این نشان‌دهنده نقش حیاتی ER در از بین بردن توده‌های پروتئینی نابجا در سلول است که منجر به استرس ER و UPR مرتبط با بیش از ظرفیت ER می‌شود.

فرآیندهای عصبی طبیعی تحت تأثیر سه برابر شدن SNCA قرار می گیرند و مدل های iPSC نشان داده اند که تمایز و بلوغ نورون ها توسط سه برابر شدن SNCA تغییر می کند. نورون های مشتق شده از iPSC سه برابر شدن SNCA قادر به ایجاد یک شبکه عصبی پیچیده معمولی نیستند، ظرفیت تکثیر خود را حفظ می کنند و تغییرات ظریفی را در ظرفیت تمایز نشان می دهند. این تغییرات بیشتر توسط کاهش قابل توجه مشاهده شده در ژن های مربوط به تمایز مانند DLK، GABABR2، و NURR1، و کاهش طول رشد نوریت [46،47] پشتیبانی می شود. این داده ها به از دست دادن ظرفیت بازسازی اشاره دارد که ممکن است از دست دادن نورون ها را در بیماران PD تشدید کند.

اگرچه سینوکلئین عمدتاً در پایانه های عصبی پیش سیناپسی قرار دارد، بخش کوچکی نیز در هسته سلولی یافت می شود. نورون های iPSC با سه برابر شدن SNCA تغییراتی را در ساختار ژنوم نشان می دهند که منجر به آسیب DNA می شود [50]. این نورون های مشتق شده از iPSC فنوتیپ های پیری نابهنجار را بیان می کنند همانطور که با کاهش بیان نشانگرهای هتروکروماتین و نشان دادن یک پوشش هسته ای غیر طبیعی [48] مشهودتر است، و همچنین بر یکپارچگی ژنوم تأثیر می گذارد که باعث شکستن رشته DNA و مرگ سلولی می شود [50].

اختلال عملکرد میتوکندری یک ویژگی مشترک از دست دادن نورون است و اندامک اصلی تحت تأثیر آسیب شناسی سینوکلئین است. در همین راستا، یافتن اختلال میتوکندریایی در نورون های سه گانه SNCA مشتق از iPSC رایج است [51]. اختلال میتوکندری به صورت تغییر در متابولیسم انرژی در نتیجه اختلال در فرآیندهای ضروری مانند ظرفیت تنفسی و تولید ATP ظاهر می شود [52]. هنگامی که نورون‌های مشتق شده از iPSC با سه برابر شدن SNCA در معرض غلظت‌های پایین فریتین یونوفور کلسیم یا ROS القا شده با لیزر قرار می‌گیرند، در مقایسه با نورون‌های کنترل، حساسیت بیشتری نسبت به تشکیل منافذ انتقال نفوذپذیری (PTPs) دارند [53]. چندین مطالعه همچنین نشان می‌دهند که جهش‌های SNCA حساسیت پایه به استرس اکسیداتیو ناشی از سم را افزایش می‌دهند که می‌تواند توسط فعل و انفعالات یون فلزی تشدید شود [54]. قرار گرفتن نورون های مشتق شده از iPSC با سه برابر شدن SNCA با سمومی مانند 6OHDA منجر به افزایش مرگ سلولی و فعال شدن کاسپاز [47] و همچنین افزایش اتوفاگوزوم ها می شود [46]. این نتایج بیشتر توسط سطوح بالا نشانگرهای استرس اکسیداتیو مانند DNAJA1، HMOX2، UCHL1، و HSPB1، که در محافظت از سلول در برابر آسیب اکسیداتیو نقش دارند، و MAOA، که منبع استرس اکسیداتیو هنگامی که بیش از حد در این نورون ها بیان می شود، پشتیبانی می شود. 55].

قرص سیستانچ

مدل‌های iPSC جهش SNCA-A53T

نورون های مشتق شده از iPSC با جهش A53T تمایل بیشتری به تولید الیگومرها و توده های سینوکلئین در مقایسه با نورون های کنترل نشان می دهند. این به خوبی با آنچه در مغز انسان در بیمارانی که دارای همان جهش هستند مشاهده می شود [41،56]. جهش نادرست SNCA-A53T اولین بار شناسایی شد و شایع ترین جهش موجود در بیماران PD است [28]. جهش A53T با سن شروع تقریباً {9}}سال زودتر در مقایسه با سایر جهش‌های نقطه‌ای اشتباه مرتبط است [44]. جهش A53T پروتئین سینوکلئین را در صفحات تثبیت می‌کند، که منجر به سرعت سریع‌تر تشکیل فیبریل به عنوان یک افزایش عملکرد سمی می‌شود که به شروع زودرس PD خانوادگی کمک می‌کند [26،57]. نورون های مشتق شده از iPSC همچنین بر اساس گزارش های تجزیه و تحلیل گسترده ژنوم، به دلیل برهمکنش سینوکلین جهش یافته A53T با فاکتورهای رونویسی ضروری، ریبونوکلئوپروتئین ها و پروتئین های ریبوزومی، در تولید پروتئین و mRNA های مرتبط با رونویسی، اختلال در تنظیم را نشان می دهند [58]. با این حال، مطالعه دیگری کاهش نسبت تترامر به مونومرها را در نورون های مشتق از iPSC SNCA-A53T در مقایسه با کنترل نشان داد که نشان می دهد ترکیبات خاصی مانند تترامرها ممکن است پروتئین را تثبیت کرده و از اثرات سمی مشاهده شده با برخی الیگومرها جلوگیری کند [59].

همانطور که برای سه برابر شدن SNCA در نورون های مشتق شده از iPSC گزارش شده است، سیستم UPR نیز در نورون های مشتق از iPSC SNCA-A53T مختل می شود. این با کاهش بیان عامل IRE که یک جزء ضروری در این فرآیند است، همراه است [60]. مسیر نزدیک استرس لیزوزومی نیز در نورون‌های مشتق شده از iPSC جهش‌یافته A53T مختل می‌شود، جایی که -synuclein متصل و ykt6 را غیرفعال می‌کند، و در نتیجه تجمع پروتئین‌ها که می‌تواند برای نورون‌ها سمی باشد، ایجاد می‌کند.

مشابه الگوهای نوریت دیستروفیک مشاهده شده در نورون های سه گانه SNCA، این مورد در نورون های مشتق از iPSC SNCA-A53T نیز وجود دارد [56]. واریکوسیته‌های متورم و آخال‌های کروی بزرگ، که به دژنراسیون اولیه نوریت مربوط می‌شوند، در نورون‌های مشتق شده از iPSC SNCA-A53T وجود دارند. این تغییرات منجر به اختلال در شکل‌گیری شبکه‌های عصبی و کاهش چشمگیر تماس‌های سیناپسی می‌شود [62]. فعالیت سیناپسی در نورون های مشتق از iPSC SNCA-A53T با تنظیم پایین پروتئین های مهم چسبندگی سلولی پیش و پس سیناپسی مشاهده شده به خطر می افتد [62]. علاوه بر این، اختلال در این فرآیندها منجر به تغییر در فعالیت سیناپسی با دامنه میانگین بیشتر در تعداد بیشتری از Ca2 خود به خودی به علاوه گذرا می شود [56].

در نورون های SNCA-A53T، فرآیند انتقال میتوکندری قدامی مختل می شود که به نظر می رسد مربوط به نیتراسیون میکروتوبول و ناتوانی در تعامل با مجتمع های انتقال میتوکندری باشد [63]. به طور مشابه، نورون های مشتق شده از iPSC SNCA-A53T تأخیر میتوفاژی مربوط به تنظیم بالای Miro1، یک پروتئین کلیدی درگیر در انتقال میتوکندری را نشان می دهند [64]. مورفولوژی میتوکندری نیز با کاهش قابل توجهی در پتانسیل غشایی آن در نورون‌های جهش‌یافته به شکل دایره‌ای و بدون انشعاب تغییر می‌یابد [60]. علاوه بر این، مسیرهای آنتی اکسیدانی احتمالاً به عنوان یک مکانیسم جبرانی در پاسخ به افزایش استرس میتوکندری افزایش می یابد. حدس زده شده است که این به دلیل افزایش سطح کاتالاز یا فعال کننده گیرنده فعال شده با پراکسی زوم-تکثیرکننده 1- (PGC{14}}) [60] است. همه این عوامل به یک فنوتیپ پرو آپوپتوز کمک می کنند که با جهش SNCA-A53T وجود دارد. افزایش بیان پروتئین های مربوط به اتوفاژی، مانند p62 یا نشانگر اتوفاگوزومی LC3 [60] وجود دارد. این فرآیند به ویژه در نورون های مشتق از iPSC SNCA-A53T پس از قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی کشاورزی تشدید می شود [41].

عوامل اضافی موثر بر تجمع و آسیب شناسی سینوکلئین موجود در مدل های iPSC

اگرچه وجود جهش در SNCA یک عامل کلیدی است که چین خوردگی و تجمع پروتئین در گونه های سمی را تعیین می کند، عوامل و متغیرهای دیگری نیز در این فرآیند نقش دارند. نورون های مشتق شده از iPSC با جهش در ژن های دیگر نیز تجمع سینوکلئین و اثرات سمیت را نشان می دهند. نورون های مشتق شده از iPSC حاوی جهش LRRK2 G2019S با افزایش سطوح -سینوکلئین و تجمعات قابل توجهی در مقایسه با گروه کنترل نشان می دهند [65]. علاوه بر این، این نورون‌ها در مواجهه با فیبریل‌های سینوکلئین (PFF) به انحطاط بیش از حد حساس هستند. جالب توجه است که این اثر برگشت پذیر نشان داده شد، هنگامی که جهش در کنترل های ایزوژن اصلاح شد، تشکیل کل کاهش یافت [66]. علاوه بر این، عامل دیگری که بر تجمع -سینوکلئین تأثیر می گذارد به دلیل بیان متفاوت پروتئین متقابل تیوردوکسین (TXNIP) در کشت های ارگانوئیدی نورون های مشتق شده از iPSC با جهش LRRK2 G2019S یافت شد. TXNIP قبلاً به عنوان یک عامل خطر برای PD شناسایی شده بود و جهش و بیان متفاوت آن منجر به تجمع تسریع شده -synuclein در نورون های LRRK2 G2019S می شود [67]. جهش‌های TXNIP همچنین با نقص در مکانیسم‌های اتوفاژی مرتبط هستند که به افزایش سطح تجمع سینوکلئین در نورون‌ها کمک می‌کنند [68]. همه این داده‌ها همچنین با شواهد نمونه‌های مغز انسان همخوانی دارند که آسیب‌شناسی گسترده سینوکلئین را در بیماران مبتلا به PD با جهش LRRK2 G2019S نشان می‌دهد [69].

ژن پارکین (PARK2) که E3 یوبیکوئیتین لیگاز را کد می کند، عامل مهم دیگری در مطالعات iPSC در مورد -سینوکلئین است. مطالعات اخیر افزایش قابل توجهی از سطح سینوکلئین و تجمع در نورون های مشتق شده از iPSC را از بیمارانی که با جهش PARK2 مراجعه می کنند در مقایسه با خطوط کنترل نشان می دهد [70،71]. با این حال، عدم وجود اجسام لوی در مغز بیماران مبتلا به PD با جهش‌های پارکین، این ارتباط دقیق را نامشخص می‌سازد، و نشان می‌دهد که پارکین خود ممکن است برهم‌کنش داشته باشد و پروتئین متقابل -سینوکلئین، سینفیلین{10}} را فعال کند و گنجاندن اجسام لوی را تقویت کند [72] . همچنین شواهدی از عوامل خطر ژنتیکی نادر برای PD مانند CHCHD2 وجود دارد که نشان دهنده افزایش تجمع سینوکلین نامحلول در نورون های DA مشتق از iPSC هستند که دارای جهش CHCHD2 T61I هستند [73].

سیستم‌های مدل iPSC در نشان دادن این ارتباطات و برجسته کردن کاربرد و پتانسیلی که فناوری iPSC می‌تواند در نقشه‌برداری مولکولی پیچیده تخریب عصبی سینوکلئین در PD به ارمغان بیاورد بسیار ارزشمند بوده است.

Cistanche tubulosa

محدودیت های مدل های iPSC مدل های بیماری

با وجود مزایای بسیاری که فناوری iPSC در مدل‌سازی بیماری تسهیل می‌کند، هنوز محدودیت‌ها و چالش‌هایی وجود دارد که باید بر آنها غلبه کرد. در مرحله اول، شایع ترین چالش تومورزایی است که ممکن است در طول فرآیند برنامه ریزی مجدد با استفاده از روش های برنامه ریزی مجدد رتروویروسی و لنتی ویروسی القا شود. اثرات ناشناخته یا اندازه‌گیری نشده فرآیند برنامه‌ریزی مجدد، یک عامل مخدوش‌کننده بالقوه در ارزیابی ماهیت واقعی iPSCها به عنوان مدل‌های خاص بیماری است. با این حال، باید توجه داشت که پروتکل‌های جدیدتر از روش‌های بدون ادغام مانند ویروس سندای یا ناقل‌های DNA استفاده می‌کنند و تا حدودی این مشکلات را به حداقل می‌رسانند [74،75]. مانع دیگری که در مطالعات سلول های بنیادی به خوبی شناخته شده است، تنوع ذاتی iPSC های تولید شده از اهداکنندگان مختلف، یا کلون های یک اهداکننده است، این تنوع در برخی موارد دشوار است زیرا ممکن است اثر بیمار یا اثر پروتکل باشد. برنامه ریزی مجدد برای بازنشانی کامل اثر انگشت اپی ژنتیک سلول های اهدا کننده طراحی شده است که در واقع ممکن است منجر به پتانسیل تمایز مغرضانه به انواع سلول های خاص شود [76]، با این حال، برخی از داده ها نشان می دهد که حافظه اپی ژنتیک در طول زمان در کشت کاهش می یابد [77] . یکی از محدودیت‌های اصلی iPSCها در مدل‌سازی PD، تولید نورون‌های DA با فنوتیپ پیری است. مطالعات نشان داده‌اند که فرآیند برنامه‌ریزی مجدد، سلول‌های پیر را به حالت جوان‌تری باز می‌گرداند، با فنوتیپ‌هایی که تلومرهای طولانی‌تری دارند، استرس اکسیداتیو کاهش می‌یابد و سازمان میتوکندری مناسبی دارند [78،79]. معمولاً همه سلول‌ها از اقدامات کنترل کیفیت متعددی برای محافظت از عملکرد فیزیولوژیکی طبیعی استفاده می‌کنند، بنابراین ممکن است نقص فنوتیپی تنها زمانی آشکار شود که مسیرهای محافظتی از بین بروند. بنابراین تولید یک فنوتیپ مسن یک کار پیچیده است اما برخی از داده‌های اخیر امکان القای فنوتیپ مسن را با افزودن پروگرین یک شکل کوتاه از لامین A که با پیری زودرس [80] و مهار تلومراز مرتبط است، نشان می‌دهد [81]. هنگام استفاده از نورون‌های مشتق از iPSC برای مدل‌سازی بیماری و به‌ویژه وضعیت‌های بیماری مرتبط با سن، مشکلاتی وجود دارد. با وجود چالش ها و مشکلات بالقوه، نورون های مشتق شده از iPSC منبع ارزشمندی در مدل سازی آسیب شناسی سینوکلئین هستند.

جهت های آینده با مدل های iPSC آسیب شناسی سینوکلئین

نورون‌های مشتق شده از iPSC به ما امکان می‌دهند یک «بیماری در ظرف» ایجاد کنیم، اما همچنین مطالعه دقیق مسیرهای فیزیولوژیکی زمینه‌ای بیماری‌ها را در شرایط آزمایشگاهی تسهیل می‌کند. گونه‌های انباشته‌شده سینوکلئین در مغز اکثر بیماران مبتلا به PD مغز یافت می‌شود و iPSCها ابزاری قدرتمند برای مطالعه رابطه بین -سینوکلئین و تخریب عصبی، کاوش در نقش‌های فیزیولوژیکی و پاتوفیزیولوژیکی -سینوکلئین هستند. داده‌های مدل‌های مشتق شده از iPSC عصبی مربوط به جهش‌های ژنتیکی خاص مرتبط با PD در حال رشد است و همبستگی قوی با داده‌های نمونه‌های مغز انسان نشان می‌دهد [9]. به طور خاص، در مورد جهش های SNCA که در جمعیت PD شایع است، بسیار مهم است که iPSC ها به عنوان یک مدل بتوانند به شدت وضعیت بیماری را خلاصه کنند. داده های بررسی شده در اینجا نشان می دهد که iPSCها در واقع یک مدل عالی برای مطالعه فیزیولوژی و پاتوفیزیولوژی جهش های SNCA هستند.

به طور معمول، جهش های SNCA منجر به تثبیت و تجمع یا فیبریلاسیون -سینوکلئین در اجسام لوی همراه با سایر پروتئین ها می شود. هنگامی که این گونه‌های انباشته شده در سلول حضور دارند، با سایر ساختارهای سلولی مانند میکروتوبول‌ها تعامل می‌کنند، انتقال میتوکندری آکسونی را مختل می‌کنند و در نهایت منجر به انحطاط پایانه‌های سیناپسی و از بین رفتن سلول می‌شوند [9،26]. علاوه بر این، عملکردهای مهم میتوکندری توسط تعامل الیگومرهای سینوکلئین با سنتازهای ATP مانند باز شدن PTPها، اختلال در تنفس و القای پراکسیداسیون لیپیدی مختل می شوند [53]. علاوه بر این، سینوکلین برهمکنش را با پروتئین‌های دخیل در میتوفاژی ایجاد می‌کند و از پاکسازی مناسب میتوکندری‌های معیوب از داخل سلول جلوگیری می‌کند [64]. برهمکنش الیگومرهای -سینوکلئین با یون‌های فلزی نیز برای ایجاد رادیکال‌های آزاد در نورون‌ها پیشنهاد شده است که منجر به اختلال در فیزیولوژی سلولی طبیعی و منجر به مرگ سلولی می‌شود [54]. بسیاری از فنوتیپ‌های نمایش داده شده توسط نورون‌های مشتق از iPSC در مغز انسان نیز یافت می‌شوند، که مناسب بودن مدل‌سازی iPSC را نه تنها در تقلید از شرایط فیزیولوژیکی و پاتولوژیک سلول، بلکه نقش بالقوه آن‌ها به‌عنوان پلتفرمی برای آشکار کردن داده‌های جدیدی که قبلاً ممکن بود نشان دهد، برجسته می‌کند. بر جمع آوری بیوپسی مغز از بیماران فوت شده تکیه کرد.

مدل‌سازی بیماری با iPSCs شواهد حمایتی مهمی را ارائه کرده است که نشان می‌دهد اختلالات در سایر مکانیسم‌های سلولی می‌تواند در برخی موارد باعث تجمع و انباشتگی سینوکلئین شود. نورون های مشتق شده از iPSC از بیماران مبتلا به PD که دارای جهش هستند، در LRRK2 یا پارکین این تعاملات را برجسته می کنند. برای مثال، یوبی‌کوئیتیناسیون سینفیلین{3}} در نورون‌های مشتق از iPSC که دارای جهش‌های پارکین هستند پیشنهاد می‌شود که نقش متوسطی در القای تشکیل بدن لوی داشته باشد [72]. علاوه بر این، یکی از مکانیسم‌های کلیدی که به تجمع سینوکلین کمک می‌کند، اتوفاژی معیوب و پروتئولیز لیزوزومی است که نقش حیاتی در پاکسازی سنگدانه‌های معیوب دارد. نشان داده شده است که این فرآیندها در نورون‌های جهش‌یافته مشتق شده از LRRK2-[68،82]. در تمام این مطالعات، نورون‌های مشتق شده از iPSC فنوتیپ‌هایی را نشان می‌دهند که کاملاً با نمونه‌های گزارش‌شده برای نمونه‌های مغز انسان همسو هستند. ارزیابی علت تجمعات سینوکلئین که معمولاً در مغزهای PD یافت می شود پیچیده است و تا به امروز ناموفق بوده است.

هربا سیستانچ

در حالی که نقش قطعی تجمع -سینوکلین در آسیب شناسی PD هنوز مشخص نیست، ادبیات یک تعامل بسیار پیچیده بین این گونه های انباشته شده با بسیاری از پروتئین های دیگر در سلول را نشان می دهد، که یک آبشار از اختلال مسیر سلولی ایجاد می کند که به نفع تجمع پروتئین معیوب است، که در نهایت منجر به انحطاط. در این چشم‌انداز مولکولی گسترده و پیچیده، مدل‌های مشتق‌شده از iPSC از بیماران مبتلا به PD می‌توانند به شناسایی تأثیر شایع‌ترین جهش‌ها در این آسیب‌شناسی کمک کنند، و قادرند فرآیندهای سلولی مغز PD را با دقت زیادی تقلید کنند. علاوه بر این، این سیستم مدل‌سازی «بیماری در یک ظرف» می‌تواند هم کشف دارو با توان بالا و هم تحقیق در مورد رویکردهای سلول درمانی را تسهیل کند. کار آینده با فناوری CRISPR-Cas9 در ترکیب با iPSCها ممکن است رویکرد سینوکلینوپاتی را برای جایگزینی جهش‌های مضر یا حذف تکثیر از ژن‌های کلیدی بیماری [83] یا در واقع تعدیل مکانیسم‌های مرتبط مانند هیستون‌های دخیل در تغییرات پس از ترجمه، متحول کند. 84].

کار گسترده‌ای که تا به امروز در سیستم‌های چند مدل انجام شده است، قویاً نشان می‌دهد که وجود دانه‌های سینوکلئین، الیگومرها و فیبریل‌ها نقشی مرکزی در تخریب عصبی DA مرتبط با PD دارند. با بهبود پایگاه پلتفرم مرتبط با بیماری با استفاده از iPSCها و رشد سریع درک ما از وضعیت بیماری، آینده برای درمان هایی که می توانند synucleinopathies را هدف قرار دهند، روشن به نظر می رسد.

منابع

1. Tsuiji, H. and Yamanaka, K. (2014) مدل های حیوانی برای اختلالات عصبی. بیوتکنولوژی حیوانات، صص 39-56، الزویر،

2. Bourdenx, M., Koulakiotis, NS, Sanoudou, D., Bezard, E., Dehay, B. and Tsarbopoulos, A. (2017) تجمع پروتئین و تخریب عصبی در بیماری های نورودژنراتیو اولیه: نمونه هایی از آمیلوئیدوپاتی ها، تائوکلئوپاتی ها و سینوکلوزیون . Prog. نوروبیول. 155، 171-193،

3. مدابوشی، ر.، پان، ال و تسای، ال.-اچ. (2014) آسیب DNA و پیوندهای آن با تخریب عصبی. نورون 83، 266-282،

4. Rekatsina, M., Paladini, A., Piroli, A., Zis, P., Pergolizzi, JV and Varrassi, G. (2020) پاتوفیزیولوژی و دیدگاه های درمانی استرس اکسیداتیو و بیماری های نورودژنراتیو: مروری روایی. Adv. آنجا 37، 113-139،

5. Kovacs, GG (2016) طبقه بندی پاتولوژیک مولکولی بیماری های عصبی: چرخش به سمت پزشکی دقیق. بین المللی جی. مول. علمی 17،

6. Kovacs, GG (2017) مفاهیم و طبقه بندی بیماری های عصبی. هندب کلین نورول. 145، 301-307،

7. Kiely، AP، Asi، YT، Kara، E.، Limousin، P.، Ling، H.، Lewis، P.، و همکاران. (2013) - سینوکلئینوپاتی مرتبط با جهش G51D SNCA: ارتباط بین بیماری پارکینسون و آتروفی سیستم چندگانه؟ اکتا نوروپاتول. 125، 753-769،

8. Zaranz, JJ, Alegre, J., G´omez-Esteban, JC, Lezcano, E., Ros, R., Ampuero, I. et al. (2004) جهش جدید، E46K، آلفا سینوکلئین باعث زوال عقل پارکینسون و بدن لوی می شود. ان نورول. 55، 164-173،

9. Prots, I., Grosch, J., Brazdis, R.-M., Simmnacher, K., Veber, V., Havlicek, S. et al. (2018) -الیگومرهای سینوکلئین اختلال عملکرد آکسون اولیه را در مدل‌های سینوکلئینوپاتی مبتنی بر iPSC انسانی ایجاد می‌کنند. Proc. Natl. آکادمی علمی USA 115, 7813–7818,

10. McCann, H., Stevens, CH, Cartwright, H. and Halliday, GM (2014) - فنوتیپ های سینوکلئینوپاتی. مربوط به پارکینسونیسم بی نظمی 20، S62–S67،

11. تاکاهاشی، ک.، تانابه، ک.، اوهنوکی، م.، ناریتا، م.، ایچیساکا، تی، تومودا، ک. و همکاران. (2007) القای سلول های بنیادی پرتوان از فیبروبلاست های انسان بالغ توسط عوامل تعریف شده. سلول 131، 861-872،

12. Vogel, G. (2010) سلول های بنیادی. بیماری ها در یک ظرف برمی خیزند. Science 330، 1172-1173،

13. Avazzadeh, S., Baena, JM, Keighron, C., Feller-Sanchez, Y. and Quinlan, LR (2021) مدلسازی بیماری پارکینسون: iPSCها به سمت درک بهتر آسیب شناسی انسانی. علم مغز 11،

14. S´anchez-Dan ´es, A., Consiglio, A., Richaud, Y., Rodr´ıguez-Piz`a, I., Dehay, B., Edel, M., et al. (2012) تولید کارآمد نورون‌های دوپامینرژیک مغز میانی A9 با تحویل لنتی ویروسی LMX1A در سلول‌های بنیادی جنینی انسان و سلول‌های بنیادی پرتوان القایی. هوم ژن وجود دارد. 23، 56-69،

15. Chambers, SM, Fasano, CA, Papapetrou, EP, Tomishima, M., Sadelain, M. and Studer, L. (2009) تبدیل عصبی بسیار کارآمد سلولهای ES و iPS انسانی با مهار دوگانه سیگنالینگ SMAD. نات. بیوتکنول. 27، 275-280،

16. Kriks, S., Shim, J.-W., Piao, J., Ganat, YM, Wakeman, DR, Xie, Z. et al. (2011) نورون‌های دوپامین مشتق‌شده از سلول‌های ES انسانی به طور موثر در مدل‌های حیوانی بیماری پارکینسون پیوند می‌زنند. Nature 480، 547-551،

17. Theka, I., Caiazzo, M., Dvoretskova, E., Leo, D., Ungaro, F., Curreli, S. et al. (2013) تولید سریع نورون های دوپامینرژیک عملکردی از سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی از طریق یک روش تک مرحله ای با استفاده از فاکتورهای رونویسی نسل سلولی. سلول های بنیادی ترجمه. پزشکی 2، 473-479،

18. وانگ، ام.، لینگ، ک.-اچ.، تان، جی جی و لو، سی.-بی. (2020) توسعه و تمایز نورون دوپامینرژیک مغز میانی: از نیمکت تا بالین. سلول های 9،

19. Marton, RM and Ioannidis, JPA (2019) تجزیه و تحلیل جامع پروتکل‌ها برای استخراج نورون‌های دوپامینرژیک از سلول‌های بنیادی پرتوان انسانی. سلول های بنیادی ترجمه. پزشکی 8، 366-374،

20. Maroteaux, L., Campanelli, JT and Scheller, RH (1988) Synuclein: یک پروتئین خاص نورون که در هسته و پایانه عصب پیش سیناپسی موضعی شده است. J. Neurosci. 8، 2804-2815،

21. Uversky, VN, Li, J. and Fink, AL (2001) شواهدی برای یک واسطه نیمه چین خورده در تشکیل فیبریل آلفا سینوکلئین. جی بیول. شیمی. 276، 10737–10744،

22. Theillet, F.-X., Binolfifi, A., Bekei, B., Martorana, A., Rose, HM, Stuiver, M. et al. (2016) اختلال ساختاری مونومریک سینوکلئین در سلول های پستانداران ادامه دارد. Nature 530، 45-50،

23. Buell, AK, Galvagnion, C., Gaspar, R., Sparr, E., Vendruscolo, M., Knowles, TPJ et al. (2014) شرایط محلول اهمیت نسبی فرآیندهای هسته‌زایی و رشد را در تجمع -سینوکلئین تعیین می‌کند. Proc. Natl. آکادمی علمی USA 111, 7671–7676,

24. Rovere, M., Sanderson, JB, Fonseca-Ornelas, L., Patel, DS and Bartels, T. (2018) تاخوردگی مجدد سینوکلئین محلول مارپیچی از طریق برهمکنش گذرا با سطح مشترک لیپیدی. FEBS Lett. 592، 1464-1472،

25. Moons, R., Konijnenberg, A., Mensch, C., Van Elzen, R., Johannessen, C., Maudsley, S. et al. (2020) شکل یون های فلزی - سینوکلئین. علمی Rep. 10, 16293,

26. Bertoncini, CW, Fernandez, CO, Griesinger, C., Jovin, TM and Zweckstetter, M. (2005) جهش یافته های فامیلی آلفا سینوکلئین با افزایش سمیت عصبی یک ترکیب بی ثبات دارند. جی بیول. شیمی. 280، 30649–30652،

27. Winner، B.، Jappelli، R.، Maji، SK، Desplats، PA، Boyer، L.، Aigner، S. et al. (2011) در داخل بدن نشان می دهد که الیگومرهای آلفا سینوکلئین سمی هستند. Proc. Natl. آکادمی علمی USA 108, 4194–4199,

28. Polymeropoulos, MH, Lavedan, C., Leroy, E., Ide, SE, Dehejia, A., Dutra, A. et al. (1997) جهش در ژن آلفا سینوکلئین شناسایی شده در خانواده های مبتلا به بیماری پارکینسون. Science 276، 2045-2047،

29. Lashuel, HA, Overk, CR, Oueslati, A. and Masliah, E. (2013) وجوه متعدد -synuclein: از ساختار و سمیت تا هدف درمانی. نات. کشیش نوروسی. 14، 38-48،

30. Cabin, DE, Shimazu, K., Murphy, D., Cole, NB, Gottschalk, W., McIlwain, KL et al. (2002) کاهش وزیکول سیناپسی با پاسخ های سیناپسی ضعیف به تحریکات مکرر طولانی مدت در موش های فاقد آلفا سینوکلین ارتباط دارد. J. Neurosci. 22، 8797-8807،

31. Burr´e, J., Sharma, M., Tsetsenis, T., Buchman, V., Etherton, MR and S ¨udhof, TC (2010) آلفا سینوکلئین مونتاژ کمپلکس SNARE را در داخل بدن و در شرایط آزمایشگاهی ترویج می کند. Science 329، 1663-1667،

32. Miraglia, F., Ricci, A., Rota, L. and Colla, E. (2018) محلی سازی درون سلولی دانه های آلفا سینوکلئین و تعامل آنها با غشاها. نورال ریجن. Res. 13، 1136-1144،

33. Carnwath, T., Mohammed, R. and Tsiang, D. (2018) اثرات مستقیم و غیرمستقیم -سینوکلین بر پایداری میکروتوبول در پاتوژنز بیماری پارکینسون. روانپزشکی اعصاب. دیس درمان شود. 14، 1685-1695،

34. Wersinger, C. and Sidhu, A. (2003) تضعیف فعالیت ناقل دوپامین توسط -synuclein. نوروسک. Lett. 340، 189-192،

35. Lee, FJ, Liu, F., Pristupa, ZB and Niznik, HB (2001) پیوند مستقیم و عملکردی آلفا سینوکلئین به ناقلین دوپامین باعث تسریع آپوپتوز ناشی از دوپامین می شود. FASEB J. 15, 916-926

36. Ahn، B.-H.، Rhim، H.، Kim، SY، Sung، Y.-M.، Lee، M.-Y.، Choi، J.-Y. و همکاران (2002) آلفا سینوکلئین با ایزوآنزیم‌های فسفولیپاز D تعامل دارد و فعال‌سازی فسفولیپاز D ناشی از پروانادات را در سلول‌های کلیه جنینی انسان مهار می‌کند. جی بیول. شیمی. 277، 12334-12342،

37. Gorbatyuk، OS، Li، S.، Nguyen، FN، Manfredsson، FP، Kondrikova، G.، Sullivan، LF و همکاران. (2010) -بیان سینوکلئین در ماده سیاه موش صحرایی، سمیت فسفولیپاز D2 و تخریب عصبی سیاه را سرکوب می کند. مول. آنجا 18، 1758-1768،

38. Ferreira، SA و Romero-Ramos، M. (2018) پاسخ میکروگلیا در طول بیماری پارکینسون: مداخله آلفا سینوکلئین. جلو. سلول. نوروسک. 12, 247,

39. Grozdanov, V. and Danzer, KM (2020) آلفا سینوکلئین داخل سلولی و عملکرد سلول های ایمنی. جلو. Cell Dev. Biol. 8, 562692,

40. دیوین، ام جی، رایتن، ام.، وودیکا، پی.، تامسون، ای جی، بردون، تی.، هولدن، اچ و همکاران. (2011) بیماری پارکینسون سلول های بنیادی پرتوان را با سه برابر شدن جایگاه سینوکلئین القا کرد. نات. اشتراک. 2, 440,

41. Ryan, SD, Dolatabadi, N., Chan, SF, Zhang, X., Akhtar, MW, Parker, J. et al. (2013) مدل پارکینسون iPSC انسان ایزوژنیک، اختلال عملکرد ناشی از استرس نیتروزاتیو را در رونویسی MEF{3}}PGC1 نشان می‌دهد. سلول 155، 1351-1364،

42. باربوتی، پی، آنتونی، پی، سانتوس، بی.، ماسارت، اف.، کروسیانی، جی.، دوردینگ، سی و همکاران. (2020) با استفاده از غربالگری با محتوای بالا برای تولید کلون های iPS مشتق شده از بیمار با اصلاح ژن تک سلولی، آلفا سینوکلئین اضافی با جهش نقطه ای بیماری پارکینسون خانوادگی A30P را نشان می دهد. سلول های 9،

43. Deng, H. and Yuan, L. (2014) انواع ژنتیکی و مدل های حیوانی در SNCA و بیماری پارکینسون. Aging Res. مکاشفه 15، 161-176،

44. Kasten, M. and Klein, C. (2013) چهره های متعدد جهش های آلفا سینوکلئین. دوشنبه بی نظمی 28، 697-701،

45. Singleton, AB, Farrer, M., Johnson, J., Singleton, A., Hague, S., Kachergus, J. et al. (2003) سه برابر شدن جایگاه آلفا سینوکلئین باعث بیماری پارکینسون می شود. Science 302, 841,

46. ​​Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Botelho, MG, Lin, KH, Wales, P., Koch, JC et al. (2015) سینوکلئین افزایش یافته ناشی از سه برابر شدن ژن SNCA، تمایز و بلوغ عصبی را در سلول های بنیادی پرتوان القا شده از بیمار پارکینسون مختل می کند. سلول مرگ دیس. 6، e1994،

47. Lin, L., G¨oke, J., Cukuroglu, E., Dranias, MR, VanDongen, AMJ and Stanton, LW (2016) ویژگی‌های مولکولی زیربنایی تخریب عصبی که از طریق مدل‌سازی آزمایشگاهی بیماران مبتلا به پارکینسون دارای تنوع ژنتیکی شناسایی شده‌اند. Cell Rep. 15، 2411-2426،

48. Tagliafifierro, L., Zamora, ME and Chiba-Falek, O. (2019) تکثیر جایگاه SNCA پیری هسته ای عصبی را تشدید می کند. هوم مول. ژنت 28، 407-421،

49. Heman-Ackah, SM, Manzano, R., Hoozemans, JJM, Scheper, W., Flynn, R., Hagerty, W. et al. (2017) آلفا سینوکلئین پاسخ پروتئین بازشده را در نورون های مشتق شده از iPSC سه برابری SNCA بیماری پارکینسون القا می کند. هوم مول. ژنت 26، 4441-4450،

50. Vasquez, V., Mitra, J., Hegde, PM, Pandey, A., Sengupta, S., Mitra, S., et al. (2017) سینوکلئین اکسید شده متصل به کروماتین باعث شکستگی رشته در ژنوم های عصبی در مدل های آزمایشگاهی بیماری پارکینسون می شود. جی. آلزایمر دیس. 60، S133–S150،

51. Brazdis, R.-M., Alecu, JE, Marsch, D., Dahms, A., Simmnacher, K., L¨orentz, S. et al. (2020) نشان دادن آسیب پذیری عصبی خاص ناحیه مغز در یک مدل مبتنی بر iPSC انسانی بیماری پارکینسون خانوادگی. هوم مول. ژنت 29، 1180-1191،

52. Flierl, A., Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Mak, SK, Hesley, J., Soldner, F. et al. (2014) آسیب پذیری و حساسیت به استرس بالاتر سلول های پیش ساز عصبی حامل سه ژن آلفا سینوکلئین. PLoS ONE 9, e112413,

53. Ludtmann, MHR, Angelova, PR, Horrocks, MH, Choi, ML, Rodrigues, M., Baev, AY et al. (2018) -الیگومرهای سینوکلئین با ATP سنتاز تعامل می کنند و منافذ انتقال نفوذپذیری را در بیماری پارکینسون باز می کنند. Nat Commun. 9, 2293,

54. Deas, E., Cremades, N., Angelova, PR, Ludtmann, MHR, Yao, Z., Chen, S. et al. (2016) الیگومرهای آلفا سینوکلئین با یون های فلزی برای القای استرس اکسیداتیو و مرگ نورون ها در بیماری پارکینسون تعامل دارند. آنتی اکسیدان سیگنال ردوکس 24، 376-391،

55. Byers, B., Cord, B., Nguyen, HN, Sch ¨ule, B., Fenno, L., Lee, PC et al. (2011) سه برابر شدن SNCA نورون های DA مشتق از iPSC بیمار پارکینسون سینوکلئین را جمع می کنند و مستعد استرس اکسیداتیو هستند. PLoS ONE 6, e26159,

56. Zygogianni, O., Antoniou, N., Kalomoiri, M., Koroupi, G., Taoufifik, E. and Matsas, R. (2019) فنوتیپینگ in vivo بیماری پارکینسون خانوادگی با سلولهای بنیادی پرتوان القا شده توسط انسان: یک اثبات مطالعه مفهومی نوروشیمی. Res. 44، 1475-1493،

57. Conway, KA, Harper, JD and Lansbury, PT (1998) تشکیل فیبریل در شرایط آزمایشگاهی توسط آلفا سینوکلئین جهش یافته مرتبط با بیماری پارکینسون زودرس را تسریع کرد. نات. پزشکی 4، 1318-1320،

58. Khurana, V., Peng, J., Chung, CY, Auluck, PK, Fanning, S., Tardiff, DF et al. (2017) شبکه‌های در مقیاس ژنوم، ژن‌های بیماری‌های عصبی را از طریق مسیرهای مولکولی خاص به سینوکلئین مرتبط می‌کنند. سیستم سلولی 4، 157.e14-170.e14،

59. Dettmer, U., Newman, AJ, Soldner, F., Luth, ES, Kim, NC, von Saucken, VE et al. (2015) جهش های نادرست سینوکلئین عامل پارکینسون، تترامرهای بومی را به عنوان مکانیزمی برای شروع بیماری به مونومرها تغییر می دهد. نات. اشتراک. 6, 7314,

60. Zambon, F., Cherubini, M., Fernandes, HJR, Lang, C., Ryan, BJ, Volpato, V. et al. (2019) آسیب شناسی سلولی سینوکلئین با اختلال عملکرد بیوانرژیک در نورون های دوپامین مشتق شده از iPSC پارکینسون همراه است. هوم مول. ژنت 28، 2001–2013،

61. Cuddy، LK، Wani، WY، Morella، ML، Pitcairn، C.، Tsutsumi، K.، Fredriksen، K. و همکاران. (2019) پاکسازی سلولی ناشی از استرس توسط پروتئین SNARE ykt6 واسطه می شود و توسط -synuclein مختل می شود. Neuron 104, 869.e11-884.e11،

62. Koroupi, G., Taoufifik, E., Vlachos, IS, Tsioras, K., Antoniou, N., Papastefanaki, F. et al. (2017) اتصال سیناپسی معیوب و آسیب شناسی عصبی آکسون در یک مدل مبتنی بر iPSC انسانی بیماری پارکینسون خانوادگی. Proc. Natl. آکادمی علمی USA 114، E3679–E3688،

63. Stykel، MG، Humphries، K.، Kirby، MP، Czaniecki، C.، Wang، T.، Ryan، T. و همکاران. (2018) نیتراسیون میکروتوبول ها انتقال میتوکندری آکسونی را در مدل سلول های بنیادی پرتوان انسانی بیماری پارکینسون مسدود می کند. FASEB J. 32, 5350–5364,

64. Shaltouki, A., Hsieh, C.-H., Kim, MJ and Wang, X. (2018) آلفا سینوکلئین میتوفاژی را به تاخیر می اندازد و هدف قرار دادن Miro از دست دادن نورون را در مدل های پارکینسون نجات می دهد. اکتا نوروپاتول. 136، 607-620،

65. Nguyen, HN, Byers, B., Cord, B., Shcheglovitov, A., Byrne, J., Gujar, P. et al. (2011) نورون های DA مشتق از iPSC جهش یافته LRRK2 حساسیت بیشتری به استرس اکسیداتیو نشان می دهند. سلول بنیادی سلولی 8، 267-280،

66. Bieri, G., Brahic, M., Bousset, L., Couthouis, J., Kramer, NJ, Ma, R. et al. (2019) LRRK2 آسیب شناسی -syn را تغییر می دهد و در مدل های موش و نورون های انسانی گسترش می یابد. اکتا نوروپاتول. 137، 961-980،

67. Kim, H., Park, HJ, Choi, H., Chang, Y., Park, H., Shin, J. et al. (2019) مدل سازی بیماری پارکینسون پراکنده G2019S-LRRK2 در ارگانوئیدهای مغز میانی سه بعدی. سلول های بنیادی Rep. 12، 518-531،

68. Reinhardt, P., Schmid, B., Burbulla, LF, Sch ¨ondorf, DC, Wagner, L., Glatza, M. et al. (2013) تصحیح ژنتیکی یک جهش LRRK2 در iPSC های انسانی، تخریب عصبی پارکینسونی را به تغییرات وابسته به ERK در بیان ژن مرتبط می کند. سلول بنیادی سلولی. 12، 354-367،

69. Schiesling, C., Kieper, N., Seidel, K. and Kr¨uger, R. (2008) بررسی: بیماری پارکینسون خانوادگی – ژنتیک، فنوتیپ بالینی و آسیب شناسی عصبی در مورد شکل پراکنده شایع بیماری. نوروپاتول. Appl. نوروبیول. 34، 255-271،

70. Shaltouki, A., Sivapatham, R., Pei, Y., Gerencser, AA, Momˇcilovi ´c, O., Rao, MS et al. (2015) تغییرات میتوکندری توسط PARKIN در نورون های دوپامینرژیک با استفاده از خطوط iPSC ایزووژنیک مخصوص بیمار PARK2 و حذفی PARK2. سلول های بنیادی Rep. 4، 847-859،

71. ایمایزومی، ی.، اوکادا، ی.، آکاماتسو، دبلیو.، کوئیکه، م.، کوزوماکی، ن.، هایاکاوا، اچ و همکاران. (2012) اختلال عملکرد میتوکندری مرتبط با افزایش استرس اکسیداتیو و تجمع سینوکلئین در نورون های مشتق شده از PARK2 iPSC و بافت مغز پس از مرگ. مول. مغز 5، 35،

72. Chung, KK, Zhang, Y., Lim, KL, Tanaka, Y., Huang, H., Gao, J., et al. (2001) پارکین یوبیکوئیتین کننده پروتئین متقابل آلفا سینوکلئین، سینفیلین{4}}: پیامدهایی برای تشکیل بدن لویی در بیماری پارکینسون. نات. پزشکی 7، 1144-1150،

73. Ikeda، A.، Nishioka، K.، Meng، H.، Takanashi، M.، Hasegawa، I.، Inoshita، T. و همکاران. (2019) جهش در CHCHD2 باعث تجمع -سینوکلئین می شود. هوم مول. ژنت 28، 3895-3911،

74. Papapetrou, EP and Sadelain, M. (2011) تولید سلول های بنیادی پرتوان القایی انسان بدون ترانس با یک ناقل پلی سیسترونیک منفرد قابل برداشت. نات. پروتکل 6، 1251-1273،

75. Narsinh, KH, Jia, F., Robbins, RC, Kay, MA, Longaker, MT and Wu, JC (2011) تولید سلولهای بنیادی پرتوان القایی انسان بالغ با استفاده از وکتورهای DNA mini دایره غیر ویروسی. نات. پروتکل 6، 78-88،

76. Kim, K., Zhao, R., Doi, A., Ng, K., Unternaehrer, J., Cahan, P. et al. (2011) نوع سلول اهدا کننده می تواند بر اپی ژنوم و پتانسیل تمایز سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی تأثیر بگذارد. نات. بیوتکنول. 29، 1117-1119،

77. Nishino، K.، Toyoda، M.، Yamazaki-Inoue، M.، Fukawatase، Y.، Chikazawa، E.، Sakaguchi، H. و همکاران. (2011) دینامیک متیلاسیون DNA در سلول های بنیادی پرتوان القایی انسان در طول زمان. PLoS Genet. 7, e1002085,

78. Yehezkel, S., Rebibo-Sabbah, A., Segev, Y., Zuckerman, M., Shaked, R., Huber, I. et al. (2011) برنامه ریزی مجدد نواحی تلومر در طول تولید سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی و تمایز متعاقب آن به مشتقات فیبروبلاست مانند. اپی ژنتیک 6، 63-75،

79. Rohani, L., Johnson, AA, Arnold, A. and Stolzing, A. (2014) امضای پیری: مشخصه سلولهای بنیادی پرتوان القایی؟ سلول پیری 13، 2-7،

80. Miller, JD, Ganat, YM, Kishinevsky, S., Bowman, RL, Liu, B., Tu, EY et al. (2013) مدل‌سازی مبتنی بر iPSC انسانی بیماری دیررس از طریق پیری ناشی از پروگرین. سلول بنیادی سلولی 13، 691-705،

81. Vera, E., Bosco, N. and Studer, L. (2016) ایجاد مدل‌های بیماری مبتنی بر iPSC انسانی با شروع دیررس با القای فنوتیپ‌های مرتبط با سن عصبی از طریق دستکاری تلومراز. 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) فنوتیپ های خاص بیماری در نورون های دوپامین از مدل های مبتنی بر iPS انسانی بیماری پارکینسون ژنتیکی و پراکنده. EMBO مول. پزشکی 4، 380-395،

83. صفری، ف.، حاتم، گ.، بهبهانی، ع.ب، رضایی، و.، برکتی موحد، م.، پترام فر، ص و همکاران. (2020) سیستم CRISPR: جعبه ابزار با کارایی بالا برای تحقیق و درمان بیماری پارکینسون. سلول. مول. نوروبیول. 40، 477-493، h

84. Guhathakurta, S., Kim, J., Adams, L., Basu, S., Song, MK, Adler, E. et al. (2021) کاهش هدفمند علائم هیستون بالا در SNCA، سینوکلئین را در بیماری پارکینسون کاهش می دهد. EMBO مول. پزشکی 13, e12188,

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

1. دانشکده پزشکی فیزیولوژی، دانشگاه ملی ایرلند گالوی، گالوی، ایرلند.

2. مرکز تحقیقات تجهیزات پزشکی URAM SFI، دانشگاه ملی ایرلند گالوی، گالوی، ایرلند