Chemen pou pwogrese etid preklinik sou maladi newodejeneratif ki gen rapò ak laj: yon pèspektiv sou modèl ki sòti nan rat ak HiPSC Pati 4

Modèl PD ki sòti nan hiPSC yo te tou trè enfòmatif nan elisid pwogresyon fizyolojik ki lye ak mitasyon PD familyal nan modèl neuronal hiPSC DA ki sòti nan pasyan yo.

PD se yon maladi neurodegenerative ki anjeneral gen yon sèten enpak sou memwa pasyan an ak kapasite mantal. Sepandan, ak avansman kontinyèl nan medikaman modèn, nou ka pran divès metòd pou ede pasyan yo kenbe yon bon memwa.

Premyèman, fè egzèsis regilye ka amelyore kapasite mantal ak memwa pasyan PD yo. Egzèsis ka ankouraje sikilasyon san ak nitrisyon nan sèvo nan selil nève nan sèvo a, ki ede kenbe koneksyon ak kowòdinasyon ant divès pati nan sèvo a, kidonk amelyore nivo mantal an jeneral.

Dezyèmman, rejim alimantè se tou kle nan amelyore memwa nan pasyan PD. Yon rejim ki gen anpil fib, ki pa gen anpil grès ak ki pa gen anpil kolestewòl se kle pou kenbe sante sèvo a. Rejim sa a ka ankouraje sikilasyon san nan sèvo a epi bay eleman nitritif ki an sante, ki ka pwoteje newòn ak ralanti pwogresyon PD.

Finalman, yon atitid pozitif ak bon repo yo tou se kle nan amelyore memwa nan pasyan PD. Malgre ke PD pral pote yon souflèt sèten nan kò a ak lespri, si ou ka kenbe yon atitid optimis epi bay tèt ou kèk repo, ou ka soulaje estrès mantal ak sikolojik ak pi byen kenbe memwa ou.

Nan ti bout tan, byenke PD pral gen yon enpak sou memwa, sa pa vle di ke nou pa ka fè chanjman. Atravè egzèsis apwopriye, rejim alimantè ak jesyon sikolojik, pasyan PD ka kenbe yon sèten nivo kapasite mantal ak memwa. Li ka wè ke nou bezwen amelyore memwa, ak Cistanche ka siyifikativman amelyore memwa, paske Cistanche se yon materyèl tradisyonèl Chinwa medsin ak anpil efè inik, youn nan ki se amelyore memwa. Efè a nan Cistanche soti nan engredyan yo divès kalite aktif li genyen, ki gen ladan asid tannik, polisakarid, glikozid flavonoid, elatriye engredyan sa yo ka ankouraje sante nan sèvo nan divès fason.

Klike sou konnen 10 fason pou amelyore memwa

Pou egzanp, newòn ki sòti nan hiPSC ki soti nan yon pasyan ki gen mitasyon LRRK2 GS2019S te montre fenotip selilè ki gen rapò ak maladi, ki gen ladan ogmante vilnerabilite a estrès oksidatif170 ak diminye longè ak nimewo neurite.171

Lòt egzanp yo enkli newòn DA ki sòti nan hiPSC yo jwenn nan pasyan ki genyen mitasyon THEPARK2 ki te montre malfonksyònman mitokondriyo ak mòfoloji estrès oksidatif172 ak newòn ki sòti nan hiPSC ak mitasyon A53T ak triplikasyon SNCA ki montre yon elevasyon Hallmarkelevation ak akimilasyon total a-syn.

Anplis de sa, plizyè etid amelyore fenotip maladi sa yo pa entèvansyon ki vize pou korije jèn mitasyon an, tankou LRRK2,174PINK1,175 SNCA,140,176 ak GBA1.177 Modèl sa yo demontre itilite teknoloji hiPSC nan idantifikasyon ak validation nouvo sib dwòg yo epi bay prèv sib dwòg yo. pou apwòch terapi jèn.

Modèl ki sòti nan hiPSC pou diferan NDD yo te elaji nan yon varyete diferan konfigirasyon 2D ak 3D ko-kilti, elaji modilarite ak potansyèl rechèch debaz ak aplikasyon preklinik.

Konfigirasyon aktyèl nan hiPSC-Derived NDD Models2D Single ak Ko-Kilti modèl selil

Yon kantite travay enpòtan ki itilize kilti 2D ki gen ladan kalite selil sengilye ki sòti nan hiPSC te pibliye nan dènye dekad la. Modèl selil sèl sa yo te enfòmatif nan dekouvwi wòl popilasyon selil endividyèl yo nan NDD, tankou atrofi miskilè epinyè, 178,179 AD, PD, ak skleroz amyolateral (ALS)180 (Figi 1), epi anplis, te pèmèt yon pi gwo. konpreyansyon sou fason jèn ki asosye ak maladi yo aji sou nivo byolojik la pou afekte perturbasyon selilè yo.

Modèl selilè hiPSC yo te rekrite nan rechèch AD yo pi byen konprann wòl polimorfism jenetik ak mitasyon nan popilasyon selil endividyèl ak kijan sa yo ka kontribye oswa afekte maladi. Nan yon ADmodel ki baze sou hiPSC, Kondo et al.181

obsève ogmante akimilasyon Ab oligomè ki lye ak ogmante malfonksyònman retikul andoplasmik ak estrès oksidatif nan newòn ki sòti nan hiPSC ak astwosit yo jwenn nan pasyan sADand FAD ki gen mitasyon APP E693D la. Modèl endividyèl 2D hiPSCderived yo te montre tou gwo valè nan etidye kontribisyon jenetik APOEε4, pi gwo ak pi replikab faktè risk jenetik nan AD, nan yon varyete modèl selil neral.182

Lin ak kòlèg yo183 te itilize kilti 2D pou dekouvri ke astrosit APOEε4 izojenik hiPSCderived yo montre gwo chanjman nan ekspresyon jenetik ki gen rapò ak akimilasyon kolestewòl ak entènalizasyon Ab42, tou de se fonksyon omeostatik kritik astwosit yo, parapò ak selil izojenik APOEε3 yo. Anplis de sa, astrosit ε4 izojenik yo te montre yon kapasite redwi pou eksprime ak sekrete APOE, sa ki lakòz lipidasyon diminye.

Amelyore kwasans neurit nan tou de longè ak kantite nan newòn, anplis de sekresyon Ab amelyore, yo te jwenn tou newòn APOEε4 inisogenic yo se yon kontribisyon patojèn nan modèl sa yo.183

Nan jenerasyon kilti astrosit yo jwenn soti nan moun neurotypical izojenik pou APOEε3 ak APOEε4alleles, Zhao et al.161 te jwenn ke astrosit APOEε4 te montre yon estati lipidasyon APOE pi ba konpare ak kontwòl APOEε3 ki an sante, plis mete aksan sou insight la te jwenn nan modèl sa yo.

Itilizasyon ko-kilti 2D te pèmèt tou etid APOEε4 nan kontèks popilasyon selil endividyèl ak entèraksyon selil-selil ak kijan sa yo ka kontribye nan patojèn AD.

Pwolonje sou eksperyans ki anwo a, lè yo te kiltive astrosit APOEε4 ki sòti nan hiPSC ak newòn, entegrite mòfolojik ak fonksyonèl nan newòn yo te konpwomèt epi li te demontre anpèchman spirasyon konpare ak kontwòl izojenik ε3 yo.161

Entèaksyon ant diferan selil newòn ak glial jwe yon wòl enpòtan nan devlopman ak pwogresyon AD ak PD, kidonk swe sou hiPSCtechnology pou etabli modèl in vitro ki imite entèraksyon selil-selil, e mikro-anviwònman selilè pwouve yo trè enfòmatif.

Benefis modèl 2D sengilye ak ko-kilti yo te reyalize menm jan an nan etidye kontribisyon plizyè mitasyon ki lakòz PD nan fenotip selilè ki gen rapò ak maladi, tankou diminye viabilite selilè ak malfonksyònman mitokondriyo.

Sa a te premye demontre nan yon etid pa Nguyen et al., 170 ki te montre ke PD pasyan ki sòti modèl hiPSCneuronal ak mitasyon LRRK2 G2019S te montre nivo ogmante-syn, ogmantasyon nan jèn ki enplike nan repons estrès oksidatif, osi byen ke ogmante sansiblite nan H2O{{ 6}}pwovoke estrès oksidatif ak lanmò selil.

Menm jan an tou, Sánchez-Danés et al.171 te evalye chanjman nan otofaji nan newòn DA ki sòti nan hiPSC pasyan PD ki te gen mitasyon LRRK2 G2019S la epi li te obsève gwo malfonksyònman a-synand otofajik.

Yon pi gwo konpreyansyon sou fason entèraksyon selilè soutni fizyopatoloji yo te reyalize ak sistèm modèl ko-kilti ki sòti nan hiPSC. Pou egzanp, astrocytes hiPSCderived yo te montre yo egzèse yon benefis pwoteksyon nan selil progenitor neral cocultured (NPCs) jwenn nan pasyan PD apre ekspoze a toksin yo mitokondriyo, rotenone ak potasyòm Cyanide, demontre pa sekou nan defisi diferansyasyon ak malfonksyònman mitokondriyo.184

Yon lòt etid itilize ko-kilti newòn-astwosit pou mennen ankèt sou enpak mitasyon LRRK2G2019S ki lakòz PD sou diafoni newòn-astrosit. Otè yo rapòte ke ko-kilti nan kontwòl hiPSC-derive newòn DA ak astwosit pasyan ki sòti ki pote mitasyon G2019S pwovoke neurodegeneration ak akimilasyon a-syn nan newòn yo DA.185

Etid sa a te montre itilite ko-kilti nan egzamen diferan konbinezon jèn/mitasyon pa tip selil pou dekouvri entèraksyon selil-selil ak kalite selil ki fè efè patojèn varyant ki asosye ak maladi a.

Sepandan, ko-kilti 2D yo fòme yon mikwo-anviwònman pou entèraksyon ant diferan kalite selil nan sèvo epi yo toujou limite natirèlman nan kapasite yo nan modèl konpleksite nan sèvo a kòm yon tisi ki genyen twa dimansyon e kòm sa yo, posede obstak nannan nan enpòtans tradiksyon.

Modèl 3D hiPSC ki sòti

Teknoloji émergentes yo te pèmèt chèchè yo kòmanse jenere ak evalye modèl 3D hiPSC ki sòti nan NDD, ki gen ladan ko-kilti ak organoid, ki se tou de byochimik ak fizyolojik solid.Modèl Organoid. Modèl òganoid nan sèvo imen 3D yo vize a kaptire òganizasyon an espasyal konplèks nan sèvo imen an otank posib nan yon modèl in vitro.

Yo jwenn nan hiPSC yo, òganoid nan sèvo sa yo òganize pwòp tèt ou ak pwòp tèt ou-modèl 3D. Anplis de siyati epigenomik ak transkripsyon jeneral yo,186,187pwopriyete fizyolojik modèl òganoyid 3D yo, tankou reyaksyon newòn nan glutamat, siyal enstenktif Ca2+, ak devlopman fenotip spirasyon selilè yo, yo te montre tou pou reflete tisi nan sèvo imen an. .188–190

Etid ki sot pase yo te pwodwi ak karakterize AD ak PD 3D hiPSC-derive modèl, ki te montre yo montre karakteristik patolojik nan yon fason trè repwodiktif.

Pou egzanp, Gonzalez et al.191 te devlope yon modèl òganoid ADbrain ki te montre akimilasyon pwogresif nan Ab peptide ak estrikti plak tankou ak pwopriyete amyloidogenic, osi byen ke aparans nan tau fosforil ak NFT.

Linet al.183 te elaji sou konklizyon sa yo nan entwodwi isogenicAPOEε3- oswa APOEε{4-pote selil ki sanble ak mikroglia nan òganoid serebral ki te deja etabli nan hiPSC ki gen mitasyon repetisyon APP ki asosye ak AD e li obsève yon fòmasyon pwosesis siyifikativman long. nan selil ki sanble ak microglia APOEε4 konpare ak kontwòl APOEε3 yo, sa ki sijere yon kapasite limite nan kapasite sansoryèl ak reponn ak Ab ekstraselilè.

Pi resamman, Zhao et al.192 te pwodwi modèl organoid serebral lè l sèvi avèk hiPSCsderived nan pasyan AD ak kontwòl ki an sante pote diferan jenotip APOE. Modèl òganoid APOEε4 la te montre fenotip ki gen rapò ak maladi konpare ak òganoid APOEε3 ki sòti nan yon donatè diferan ak modèl òganoid APOEε3 izojenik ki te kreye pa koreksyon genòm liy APOEε4 la.

Efè negatif nan jenotip APOEε4 nan modèl organoid la rezime karakteristik patolojik kle AD yo, ki gen ladan pèt nan entegrite sinaptik, lanmò selil apoptotik, akimilasyon Ab ak fosforilasyon tau, ak nivo APOE idrosolubl ki wo, konsa demontre konvnab sistèm nan pou modèl ki pa fAD.

Anplis de sa, rezilta sa yo bay plis sipò pou wòl patojèn nan APOEε4 nan AD ak potansyèl li kòm yon sib druggable pou AD.192 Menm jan an tou, Smitset al.193 te pwodwi yon fonksyonèl midbrain DA organoid modèl ofPD sòti nan tisi pasyan PD ki gen mitasyon LRRK GS2019 la.

Modèl organoid sa a te pwodwi ak sekrete DA ak montre avèk siksè patoloji karakteristik ki asosye nan organoids, tankou kantite ak konpleksite nan midbrain DA newònss193Sepandan, yon apwòch GT korije mitasyon LRRK la te ensifizan pou amelyore fenotip maladi nan modèl sa a.

Bologninet al.194 te etabli tou yon modèl newòn 3D DA ki sòti nan yon pasyan PD ak mitasyon LRRK2 G2019S, ki te montre siy malfonksyònman mitokondriyo ak mòfoloji ki chanje, diminye DAdiferansyasyon ak konpleksite branch, ak lanmò prematire nan jèn newòn lè yo konpare ak liy kontwòl izojenik; kèk nan perturbasyon sa yo te sove pa administrasyon nan inibitè LRRK2 2 (Inh2).

Sepandan, li enpòtan sonje divès kalite limit ki te rapòte nan itilizasyon modèl òganoid 3D, patikilyèman ki gen rapò ak fason espontane ak san kontwòl nan kwasans selil ak diferansyasyon ki kontribye nan varyab entè-eksperimantal.

Depandans pwòp tèt ou-asanble espontane nan modèl òganoid ka mennen nan varyasyon modèl-a-modèl, ki gen ladan pwopòsyon selil eterojèn, oryantasyon espasyal, ak maladi fenotip, fè repwodibilite yon enkyetid enpòtan nan 3Dco-kilti ak modèl organoid.195

Dènye pwogrè yo, sepandan, montre amelyorasyon nan repwodibilite nan modèl òganoid 3D, 196 varyasyon nan idantite selil tèminal rete, 195 ak pwogrè kontinye antisipe.

Sistèm Ko-Kilti. Dènye avansman bioteknoloji yo te pèmèt jenerasyon sofistike echafodaj ki genyen twa dimansyon ki pèmèt selil ki sòti nan hiPSC grandi nan modèl ki baze sou ko-kilti, ki fasilite yon apwòch ki pi kontwole konpare ak òganoyid yo diskite pi wo a, patikilyèman konsènan kalite selil, spirasyon, konpozisyon, ak ekspoze omojèn nan selil yo.197

Modèl ki deja egziste ki baze sou ko-kilti gen ladan modèl motoneuron ak junction neromiskilè ki sòti nan pasyan ALS; 180 newòn DA ki soti nan pasyan PD ak mitasyon li te ye (egzanp, LRRK2194); modèl tri-selilè nan newòn, astwosit, ak mikroglia modélisation anviwònman AD neroenflamatwa a;198 ak tisi nan misk skelèt.199

Modèl sa yo bay chèchè yo zouti amelyore pou mennen ankèt sou wòl òganizasyon tisi espasyal-selil-selil ak selil-matris koneksyon, ki jwe yon gwo wòl nan patojèn NDD. Yon etid resan pa Blanchard et al.200 te konstwi yon modèl ko-kilti 3D ki sòti nan hiPSC nan BBB ki gen ladan selil andotelyal nan sèvo, astwosit, ak pericytes pou modèl patoloji AD vaskilè ki gen rapò ak gwo fidelite.

Modèl 3D sa a te revele yon wòl kle nan pericytes nan selil ki sòti nan APOEε4-, ki te montre yon gwo akimilasyon BBB nan peptides Ab ak amiloid fibril kòm yon rezilta ogmante siyal NFAT-calcineurin pericyte.

200 Park et al.198 te devlope tou yon modèl hiPSC 3D tri-cultureAD ki gen ladan newòn, astwosit, ak mikroglia nan yon platfòm mikrofluidik, ki avèk siksè rezime karakteristik AD yo, ki gen ladan akimilasyon tau fosforile nan total Ab, osi byen ke karakteristik neroenflamatwa, tankou rekritman microglial, lage oksid nitrique, ak estrès oksidatif ki vin apre.

Malgre ke sistèm ko-kilti 3D yo vize simonte limit yo obsève nan modèl organoid yo, yo menm tou yo nannan revers. Modèl ki sòti nan hiPSC aktyèl yo jenere rezo newòn ki manke karakteristik enpòtan nan tisi sèvo a ke yo vize reprezante, ki gen ladan yon mank de vaskularizasyon ak sikilasyon nesesè nan eleman nitritif ak retire dechè metabolik,201 ak yon varyasyon nan jenere pwopòsyon reprezantatif byolojik nan selil newòn ak glial. popilasyon yo, karakteristik ki gen fòs diskite nan itilize 3D organoidcultures.

Anplis de sa, modèl ko-kilti 3D mande pou echafodaj atifisyèl ak simen sekans selil, tandiske modèl organoid devlope plis "natirèlman." Sepandan, itilizasyon ko-kilti ki sòti nan hiPSC pa sèlman pèmèt chèchè yo mennen ankèt sou wòl aktif chak kalite selil nan jenerasyon karakteristik maladi AD ak PD, men tou entèraksyon selil ki sòti nan diferan jenotip, mete aksan sou zouti revolisyonè ke hiPSC yo reprezante nan. etid molekilè NDD yo.

Avantaj ak limit ki genyen nan modèl hiPSC ki baze sou in vitro yo eksplore an plis detay nan seksyon sa a.

For more information:1950477648nn@gmail.com