Mecanisme patogènic de -sinucleïna en un model HiPSC de la malaltia de Parkinson

Resum

-sinucleïna és un actor cada cop més destacat en la patologia de diverses condicions neurodegeneratives. La malaltia de Parkinson (MP) és un trastorn neurodegeneratiu que afecta principalment les neurones dopaminèrgiques (DA) de la substància negra del cervell. Típica de la patologia de la PD és la troballa d'agregacions de proteïnes anomenades "cossos de Lewy" a les regions cerebrals afectades. La sinucleïna està implicada en molts estats de malaltia, inclosa la demència amb cossos de Lewy (DLB) i la malaltia d'Alzheimer. Tanmateix, la MP és la sinucleinopatia més comuna i continua sent un focus important de la investigació de la MP pel que fa a la patologia del cos de Lewy -sinucleïna. Les mutacions en diversos gens s'associen amb el desenvolupament de la MP, inclòs SNCA, que codifica -sinucleïna. S'han emprat una varietat de sistemes models per estudiar la fisiologia i la fisiopatologia de la sinucleïna en un intent de relacionar-se més estretament amb la patologia de la MP. Aquests models inclouen sistemes cel·lulars i animals que exploren tecnologies transgèniques, expressió vectorial viral, enfocaments de derrocament i models per estudiar els efectes potencials de la -sinucleïna semblants a les proteïnes priòniques. La revisió actual se centra en models de cèl·lules mare pluripotents induïdes humanes (iPSC) amb un enfocament específic en mutacions o multiplicacions del gen SNCA. Els iPSC són una tecnologia en evolució ràpida amb una gran promesa en l'estudi de la fisiologia normal i el modelatge de malalties in vitro. La capacitat de mantenir el rerefons genètic d'un pacient i replicar fenotips cel·lulars similars fa que les iPSC siguin una eina poderosa en l'estudi de malalties neurològiques. Aquesta revisió se centra en el coneixement actual sobre la funció fisiològica de la -sinucleïna, així com el seu paper en la patogènesi de la MP basat en models iPSC humans.

Paraules clau

-patogènesi de la sinucleïna; models hiPSC; malaltia de Parkinson; Malalties neurodegeneratives;Beneficis de Cistanche.

Feu clic aquí per comprarSuplements de cistanche

Introducció

Les malalties neurodegeneratives són un grup de trastorns progressius caracteritzats per la mort de cèl·lules neuronals, excloent les condicions relacionades principalment amb la isquèmia, la infecció o la malignitat [1]. Les afeccions neurodegeneratives són els trastorns relacionats amb l'edat més comuns en humans, cada cop són més freqüents i afecten milions de persones a tot el món. Malgrat els importants esforços de recerca científica i clínica, encara falten teràpies efectives. Per tant, és de vital importància superar els buits en la nostra comprensió dels processos fisiològics i patològics subjacents a la neurodegeneració per facilitar el desenvolupament d'estratègies de tractament dirigides i efectives. En els darrers 25 anys, s'han identificat molts mecanismes cel·lulars i moleculars associats a la degeneració neuronal, els més destacats són la deposició d'agregats proteics [2], les mutacions de l'ADN mitocondrial [3] i l'estrès oxidatiu [4]. La formació d'agregats anormals de proteïnes fisiològiques ha rebut un gran interès i s'identifica com un segell distintiu de moltes malalties neurodegeneratives, que ara s'agrupen en el que s'anomena proteinopaties [5]. Les proteinopaties neurodegeneratives representen un grup de malalties que es defineixen per una agregació, deposició i/o acumulació inadequada d'una proteïna normal que té una funció fisiològica normal significativa. Les proteinopaties es classifiquen en funció de la proteïna principal que es troba en aquests dipòsits, per tant, les tauopaties contenen predominantment proteïna τ, i les proteinopaties TDP-43 contenen TDP-43 [6]. -la sinucleïna és un membre clau d'aquest grup de proteïnes implicades en les malalties neurodegeneratives.

-S'ha demostrat que la sinucleïna té un paper clau en la patologia d'una varietat d'afeccions neurodegeneratives, agrupades com a sinucleinopaties. -sinucleïna està codificada pel gen SNCA que es troba al cromosoma 4 (4q21.3-22) i les mutacions en aquest gen mostren un patró d'herència autosòmic dominant. S'ha demostrat que les mutacions en aquest gen donen lloc a l'acumulació i agregació de -sinucleïna que es presenta en molts tipus de condicions neurodegeneratives [7–9]. En aquest grup s'hi recullen malalties conegudes com la malaltia de Parkinson (MP), la demència amb cossos de Lewy (DLB) i l'atròfia de sistemes múltiples (MSA), així com patologies menys comunes com les distròfies neuroaxonals, la fallada autònoma pura (PAF) o trastorn del comportament del son REM [10].

Actualment, hi ha un ampli espectre de sistemes models disponibles per ajudar en l'estudi de les sinucleinopaties. Els models animals proporcionen informació valuosa sobre els canvis de comportament associats a alteracions neuronals, però les diferències d'espècies creen una barrera per obtenir fenotips específics de malalties traduïbles humans. Els models cel·lulars tenen l'avantatge de permetre que la patologia es desenvolupi ràpidament, són rendibles i es poden manipular genèticament més fàcilment, guanyant interès, especialment en estudis moleculars i cel·lulars. En els últims 14 anys, l'aparició de la tecnologia de cèl·lules mare pluripotents induïdes (iPSC) ha avançat molt la nostra comprensió dels mecanismes moleculars específics de la malaltia del pacient, així com el desenvolupament de noves terapèutiques potencials i detecció de fàrmacs. Aquesta tecnologia es basa en la capacitat de reprogramar fibroblasts de pacients específics de la malaltia forçant l'expressió de factors de transcripció específics (el més habitual, Oct4, Sox2, cMyc i Klf4), donant lloc a un estat pluripotent. Posteriorment, aquestes cèl·lules pluripotents es diferencien en cèl·lules madures somàtiques específiques d'interès [11]. Aquest tipus d'enfocament es coneix comunament com a model de "malaltia en un plat" [12] (Figura 1). Aquesta metodologia té l'avantatge de mantenir el fons genètic complet del pacient i permet estudiar l'impacte de determinades mutacions clau en la fisiopatologia, permetent la caracterització de fenotips clau basats en mutacions cel·lulars en malalties complexes com la MP [13].

Les neurones dopaminèrgiques (DA) són el tipus cel·lular principal utilitzat per estudiar la neurodegeneració en la MP mitjançant diversos protocols diferents. La majoria dels protocols impliquen l'expressió forçada de LMX1A, que codifica un factor de transcripció crític per a la identitat del cervell mitjà ventral, adoptant un enfocament d'inhibició de doble SMAD. Aquest procés es basa en l'ús dels compostos Noggin i SB431542 que actuen com a inhibidors de la família de proteïnes transductores de senyal SMAD (acrònim de la fusió dels gens SMA de Caenorhabditis elegans i la Drosophila MAD, Mares contra decapentaplegia), que són reguladors clau de creixement cel·lular [14–16]. Més recentment, la diferenciació es pot dirigir per la sobreexpressió forçada dels factors ASCL1, NURR1 i LMX1A [17]. La reprogramació de les cèl·lules del pacient amb PD i la diferenciació en neurones DA s'ha revisat àmpliament en altres llocs [18,19].

Reconeixent la valuosa informació que ofereixen els models iPSC i la importància de la -sinucleïna en la neurodegeneració, aquesta revisió se centrarà en el coneixement obtingut a partir de l'estudi de mutacions SNCA en sistemes de models iPSC, explorant l'agregació i la toxicitat de la -sinucleïna. En aquest context, es tractaran algunes qüestions rellevants: les mutacions en el gen SNCA són l'únic instigador de l'agregació de -sinucleïna? Quin és l'efecte patogènic de les mutacions SNCA diferent de l'agregació de -sinucleïna?

-sinucleïna: estructura i funció fisiològica normal

Basant-se en la literatura existent, la -sinucleïna és una proteïna 14-kDa, expressada de manera ubiqua als terminals presinàptics del cervell, predominantment a les neurones excitadores, informada per primera vegada el 1988 [20]. L'estructura nativa d'una proteïna -sinucleïna encara és una font de debat, però es considera una proteïna desplegada de forma nativa en condicions fisiològiques normals [21,22]. Així, la seva estructura pot variar segons els canvis en l'entorn local [23], on pot interactuar amb lípids [24] o metalls [25]. Es creu que els canvis en l'estructura de la sinucleïna estan relacionats amb el seu plegament patològic i l'agregació que s'observen habitualment en les sinucleinopaties [26]. Per exemple, s'ha vist que la formació d'oligòmers de -sinucleïna induïda per mutacions com E35K i E57K afecta la permeabilitat i la integritat de la membrana cel·lular promovent la mort de la cèl·lula [27]. Tot i que molts factors poden contribuir a la producció i agregació aberrants de -sinucleïna, un dels principals contribuents són les mutacions del gen SNCA que codifica -sinucleïna i aquest gen va ser la primera mutació reportada en la MP autosòmica dominant [28] amb una associació posterior amb DLB [28]. 8]. Encara es desconeix la funció fisiològica precisa de la -sinucleïna, però s'han identificat diversos papers associats a la funció sinàptica. Aquestes funcions inclouen l'agrupació de vesícules, el reciclatge i el manteniment de la reserva de vesícules sinàptiques [29, 30]. A més, s'ha demostrat que la -sinucleïna promou la formació del complex SNARE que millora l'alliberament de neurotransmissors [31]. A més, també està implicat en la regulació del tràfic intracel·lular mitjançant la interacció amb múltiples membres de la família Rab GTPase [32], així com amb la nucleació de microtúbuls i la velocitat de creixement [33]. Altres estudis basats en dades de cervells de PD mostren que la -sinucleïna també pot regular els nivells de dopamina afectant l'activitat DAT [34]. L'augment dels nivells de dopamina pot provocar danys cel·lulars com a conseqüència de l'estrès oxidatiu [35]. Més recentment, s'ha demostrat que la -sinucleïna inhibeix la fosfolipasa D (PLD), que és responsable de la conversió de fosfatidilcolina en àcid fosfatídic, modulant processos neuronals com el creixement, la diferenciació i l'alliberament de neurotransmissors i la neurodegeneració DA [36,37]. També s'ha informat que la sinucleïna té un paper en la neuroinflamació en iniciar una resposta immune. La sinucleïna extracel·lular pot desencadenar l'activació i la proliferació de cèl·lules immunitàries, la secreció de citocines i la fagocitosi [38,39].

-fenotip de sinucleïna en models derivats d'iPSC mutats per SNCA

Els iPSC ofereixen diversos avantatges respecte a altres sistemes model, amb un subministrament il·limitat de cèl·lules fenotípiques clínicament rellevants d'origen humà mentre mantenen les característiques genòmiques originals del pacient, incloses mutacions gèniques o anomalies cromosòmiques. Les principals variants de SNCA associades a la PD genètica, incloses les triplicacions/duplicacions [40] i mutacions puntuals de missense com A53T [41], A30T [42] o E46K [9] s'han modelat en iPSC. A causa de l'alta prevalença de triplicacions o mutació A53T SNCA en pacients amb PD, la gran majoria dels models iPSC fins ara se centren en aquests dos tipus de mutació, i els seus fenotips característics es resumeixen a la figura 2.

Models iPSC de triplicació SNCA

La multiplicació del gen SNCA s'associa amb una edat més jove d'inici de PD i una major gravetat dels símptomes. Les triplicacions de SNCA donen lloc a la generació de còpies addicionals del gen SNCA i la sobreexpressió de -sinucleïna de tipus salvatge que condueix a la formació d'agregats tòxics i un dany neuronal generalitzat [43], cosa que suggereix un efecte dependent de la dosi de -sinucleïna en la causa de la malaltia. Els portadors de triplicació SNCA presenten un fenotip més sever i mostren una progressió de la malaltia més ràpida que els portadors de duplicació i, en molts casos, presenten característiques motores addicionals [44]. L'examen neuropatològic del cervell dels pacients amb PD amb triplicació de SNCA mostra una degeneració severa de la substància negra, una pèrdua neuronal notable i una vacuolació a l'escorça temporal, així com una acumulació generalitzada de cossos de Lewy [45]. Aquesta patologia es reflecteix a les neurones DA derivades d'iPSC amb triplicació SNCA, que mostren nivells d'ARNm de sinucleïna augmentats, donant lloc a nivells anormals i elevats d'expressió de proteïnes [46]. A més, les neurones derivades d'iPSC que alberguen aquesta mutació mostren nivells més alts de fosforilació de -sinucleïna, cosa que es troba habitualment en els cervells de PD [47], així com augments anormals dels agregats de -sinucleïna i els cossos de Lewy [9,48].

Els models iPSC ara també comencen a proporcionar informació addicional sobre les vies moleculars subjacents amb les triplicacions SNCA. Es troba que l'estrès del reticle endoplasmàtic (ER) i l'activació de la resposta proteica desplegada (UPR) s'activen a les neurones derivades d'iPSC que alberguen la triplicació de SNCA [49]. Això demostra el paper crucial que juga l'ER en l'eliminació d'agregats de proteïnes aberrants dins de la cèl·lula que condueixen a l'estrès ER i una UPR associada quan es supera la capacitat ER.

Els processos neuronals normals es veuen afectats per la triplicació SNCA i els models iPSC han demostrat que la diferenciació i la maduració neuronals es veuen alterades per la triplicació SNCA. Les neurones derivades d'iPSC de triplicació SNCA no poden generar una xarxa neuronal complexa típica, mantenint la seva capacitat proliferativa i mostrant canvis subtils en la capacitat de diferenciació. Aquestes alteracions es recolzen encara més en les reduccions significatives observades en gens relacionats amb la diferenciació com DLK, GABABR2 i NURR1, i una disminució de la longitud del creixement de neurites [46,47]. Aquestes dades apunten a una pèrdua de capacitat regenerativa que pot agreujar encara més la pèrdua neuronal en pacients amb PD.

Tot i que la -sinucleïna es localitza predominantment a les terminals nervioses presinàptices, també es troba una petita fracció als nuclis cel·lulars. Les neurones iPSC amb triplicació SNCA mostren alteracions en l'estructura del genoma, donant lloc a danys a l'ADN [50]. Aquestes neurones derivades de l'iPSC expressen fenotips d'envelliment aberrants, com ho demostra la disminució de l'expressió dels marcadors d'heterocromatina i que mostren un embolcall nuclear anormal [48], a més d'afectar la integritat del genoma induint trencaments de cadena d'ADN i mort cel·lular [50].

La disfunció mitocondrial és una característica comuna de la pèrdua neuronal i és el principal orgànul afectat per la patologia -sinucleïna. En línia amb això, és comú trobar deteriorament mitocondrial a les neurones de triplicació SNCA derivades d'iPSC [51]. El deteriorament mitocondrial es manifesta com a alteracions en el metabolisme energètic com a resultat de la interrupció de processos essencials com la capacitat respiratòria i la producció d'ATP [52]. Quan les neurones derivades d'iPSC de la triplicació de SNCA estan exposades a baixes concentracions de ferritina ionòfor de calci o ROS induïda per làser, tenen una major susceptibilitat a la formació de porus de transició de permeabilitat (PTP) en comparació amb les neurones de control [53]. Diversos estudis també demostren que les mutacions SNCA han augmentat la sensibilitat basal a l'estrès oxidatiu induït per toxines que es pot agreujar per interaccions d'ions metàl·lics [54]. L'exposició de les neurones derivades d'iPSC de triplicació de SNCA a toxines com el 6OHDA provoca un augment de la mort cel·lular i l'activació de la caspasa-3 [47], així com un augment dels autofagosomes [46]. Aquests resultats també es recolzen en nivells elevats de marcadors d'estrès oxidatiu com DNAJA1, HMOX2, UCHL1 i HSPB1, implicats en la protecció de la cèl·lula contra el dany oxidatiu, i MAOA, que és una font d'estrès oxidatiu quan es sobreexpressa en aquestes neurones. 55].

pastilles de Cistanche

Models iPSC de mutació SNCA-A53T

Les neurones derivades d'iPSC amb la mutació A53T mostren una major tendència a produir oligòmers i agregats de -sinucleïna en comparació amb les neurones de control. Això encaixa bé amb el que s'observa al cervell humà en pacients que porten la mateixa mutació [41,56]. La mutació missense SNCA-A53T va ser la primera identificada i és la mutació més comuna present en pacients amb PD [28]. La mutació A53T s'associa amb una edat d'inici aproximadament 10-any abans en comparació amb altres mutacions puntuals sense sentit [44]. La mutació A53T estabilitza la proteïna -sinucleïna a les làmines, donant lloc a una taxa més ràpida de formació de fibril·les com a guany de funció tòxic, contribuint a l'aparició primerenca de la PD familiar [26,57]. Les neurones derivades d'iPSC també mostren una desregulació en la producció de proteïnes i els ARNm relacionats amb la transcripció a causa de la interacció de la sinucleïna mutada A53T amb factors de transcripció essencials, ribonucleoproteïnes i proteïnes ribosòmiques, basant-se en informes d'anàlisi de tot el genoma [58]. No obstant això, un altre estudi va mostrar una disminució de la relació tetràmers/monòmers a les neurones derivades de SNCA-A53T iPSC en comparació amb el control que suggereix que certes conformacions com els tetràmers poden estabilitzar la proteïna i prevenir els efectes tòxics observats amb alguns oligòmers [59].

Tal com es va informar per a la triplicació de SNCA a les neurones derivades d'iPSC, el sistema UPR també està interromput a les neurones derivades d'iPSC SNCA-A53T. Això s'associa amb una reducció de l'expressió del factor IRE, que és un component essencial en aquest procés [60]. La via estretament relacionada de l'estrès lisosomal també es veu pertorbada a les neurones derivades d'iPSC mutades en A53T, on la -sinucleïna s'uneix i desactiva ykt6, donant lloc a una agregació de proteïnes que pot ser tòxica per a les neurones [61].

Similar als patrons de neurites distròfiques observats a les neurones de triplicació SNCA, aquest també és el cas de les neurones derivades de SNCA-A53T iPSC [56]. Les varicositats inflades i les grans inclusions d'esferoides, que estan relacionades amb la degeneració primerenca de neurites, estan presents a les neurones derivades de SNCA-A53T iPSC. Aquestes alteracions condueixen a la interrupció en la formació de xarxes neuronals amb una reducció significativa dels contactes sinàptics [62]. L'activitat sinàptica a les neurones derivades de SNCA-A53T iPSC es veu compromesa amb la regulació a la baixa d'importants proteïnes d'adhesió de cèl·lules pre i postsinàptiques observades [62]. A més, el deteriorament d'aquests processos condueix a una alteració de l'activitat sinàptica amb una amplitud mitjana més gran en un nombre més gran de Ca2 espontani més transitoris [56].

A les neurones SNCA-A53T, el procés de transport mitocondrial anterògrad està interromput, que sembla estar relacionat amb la nitració de microtúbuls i la incapacitat d'interaccionar amb complexos de transport mitocondrial [63]. De la mateixa manera, les neurones derivades de SNCA-A53T iPSC mostren un retard de la mitofagia relacionat amb la regulació de Miro1, una proteïna clau implicada en el transport mitocondrial [64]. La morfologia mitocondrial també es veu alterada a una forma més circular i no ramificada amb una reducció significativa del seu potencial de membrana a les neurones mutades [60]. A més, les vies antioxidants estan elevades, probablement com a mecanisme compensatori en resposta a l'augment de l'estrès mitocondrial. S'ha especulat que això es deu a l'augment dels nivells de catalasa o del coactivador del receptor activat per proliferador de peroxisomes 1- (PGC1-) [60]. Tots aquests factors contribueixen a un fenotip pro-apoptòtic que està present amb la mutació SNCA-A53T. Hi ha un augment de l'expressió de proteïnes relacionades amb l'autofàgia, com p62 o el marcador autofagosoma LC3 [60]. Aquest procés s'agreuja especialment a les neurones derivades de SNCA-A53T iPSC després de l'exposició a productes agroquímics [41].

Factors addicionals que influeixen en l'agregació i la patologia de la sinucleïna que es troben en els models iPSC

Tot i que la presència de mutacions en SNCA és un factor clau que determina el plegament i l'agregació de proteïnes en espècies tòxiques, també s'ha demostrat que altres factors i variables tenen un paper en aquest procés. Les neurones derivades d'iPSC amb mutacions en altres gens també mostren l'agregació de -sinucleïna i mostren efectes de toxicitat. Les neurones derivades d'iPSC que porten la mutació LRRK2 G2019S presenten un augment dels nivells de -sinucleïna i tenen agregacions significatives en comparació amb els controls [65]. A més, aquestes neurones són sensibles a una degeneració excessiva quan s'exposen a fibrils de sinucleïna preformades (PFF). Curiosament, es va demostrar que aquest efecte era reversible, quan la mutació es va corregir en controls isogènics, la formació d'agregats es va mitigar [66]. A més, es va trobar un altre factor que influeix en l'agregació de la sinucleïna a causa de l'expressió diferencial de la proteïna que interacciona amb tioredoxina (TXNIP) en cultius organoides de neurones derivades d'iPSC amb la mutació LRRK2 G2019S. El TXNIP es va identificar prèviament com un factor de risc per a la MP i la seva mutació i expressió diferencial dóna lloc a una acumulació accelerada de -sinucleïna a les neurones LRRK2 G2019S [67]. Les mutacions de TXNIP també estan relacionades amb dèficits en els mecanismes d'autofàgia que contribueixen a augmentar els nivells d'acumulació de -sinucleïna a les neurones [68]. Totes aquestes dades també estan d'acord amb l'evidència de mostres de cervell humà, que mostra una extensa patologia de la sinucleïna en pacients amb PD amb mutació LRRK2 G2019S [69].

El gen parkin (PARK2) que codifica la ubiquitina ligasa E3 és un altre factor important en els estudis iPSC de -sinucleïna. Estudis recents mostren una elevació significativa dels nivells de -sinucleïna i l'agregació a les neurones derivades d'iPSC de pacients que presenten mutacions PARK2 en comparació amb les línies de control [70,71]. Tanmateix, l'absència de cossos de Lewy al cervell dels pacients amb PD amb mutacions de parkin fa que aquesta connexió detallada no sigui clara, cosa que suggereix que la parkin mateixa podria interactuar i ubiquitinar la proteïna que interacciona amb -sinucleïna, sinfilina-1 i promoure les inclusions dels cossos de Lewy [72] . També hi ha evidències de factors de risc genètics rars per a la MP com CHCHD2, que mostren un augment de l'acumulació de sinucleïna insoluble a les neurones DA derivades d'iPSC que porten la mutació CHCHD2 T61I [73].

Els sistemes de models iPSC han estat inestimables per demostrar aquestes connexions i destacar la utilitat i el potencial que la tecnologia iPSC pot aportar al complex mapeig molecular de la neurodegeneració de -sinucleïna a la MP.

Cistanche tubulosa

Limitacions dels models iPSC dels models de malaltia

Malgrat els molts avantatges que la tecnologia iPSC facilita en el modelatge de malalties, encara hi ha algunes limitacions i reptes per superar. En primer lloc, el repte més comú és la tumorigenicitat que es pot induir durant el procés de reprogramació mitjançant mètodes de reprogramació retroviral i lentiviral. Els efectes desconeguts o no mesurats del procés de reprogramació són un potencial factor de confusió per avaluar la naturalesa veritablement representativa dels iPSC com a models específics de la malaltia. Tanmateix, cal assenyalar que els protocols més recents utilitzen mètodes lliures d'integració com el virus Sendai o els vectors d'ADN i contribueixen a minimitzar aquests problemes [74,75]. Un altre obstacle que és conegut amb els estudis de cèl·lules mare és la variabilitat intrínseca dels iPSC generats a partir de diferents donants, o clons del mateix donant, aquesta variabilitat és difícil de conciliar en alguns casos, ja que pot ser un efecte pacient o un efecte de protocol. La reprogramació està dissenyada per restablir completament l'empremta epigenètica de les cèl·lules del donant que, en efecte, pot conduir a un potencial de diferenciació esbiaixat en certs tipus de cèl·lules [76], però, algunes dades semblen mostrar que la memòria epigenètica es redueix amb el temps en cultiu [77] . Una de les principals limitacions dels iPSC en el modelatge de PD és la generació de neurones DA amb un fenotip d'envelliment. Els estudis han demostrat que el procés de reprogramació restableix una cèl·lula envellida a un estat més jove, amb fenotips que tenen telòmers més llargs, estrès oxidatiu reduït i organització mitocondrial competent [78,79]. Normalment, totes les cèl·lules utilitzen nombroses mesures de control de qualitat per protegir la funció fisiològica normal, per la qual cosa és possible que els defectes fenotípics només es manifestin quan es trenquen les vies de protecció. Per tant, generar un fenotip envellit és una tasca complexa, però algunes dades recents suggereixen la possibilitat d'induir un fenotip envellit mitjançant l'addició de progerina, una forma truncada de lamina A que s'associa amb l'envelliment prematur [80] i la inhibició de la telomerasa [81]. Hi ha alguns problemes quan s'utilitzen neurones derivades d'iPSC per modelar malalties i, especialment, estats de malaltia relacionats amb l'edat. Malgrat els reptes i els inconvenients potencials, les neurones derivades d'iPSC són un recurs valuós en la modelització de la patologia de la sinucleïna.

Orientacions futures amb models iPSC de patologia -sinucleïna

Les neurones derivades de l'iPSC ens permeten crear una "malaltia en un plat", però també faciliten l'estudi detallat de les vies fisiològiques subjacents als estats de malaltia in vitro. Les espècies agregades de -sinucleïna es troben al cervell de la majoria dels pacients amb EP cerebral i les iPSC són una eina poderosa per estudiar la relació entre -sinucleïna i neurodegeneració, explorant els papers fisiològics i fisiopatològics de la -sinucleïna. Les dades dels models neuronals derivats de l'iPSC de mutacions genètiques específiques associades a la PD estan creixent i mostren fortes correlacions amb les dades de mostres de cervell humà [9]. Concretament, en el cas de les mutacions SNCA que són freqüents a la població de PD, és molt important que les iPSC com a model puguin recapitular fortament l'estat de la malaltia. Les dades revisades aquí suggereixen que els iPSC són realment un model excel·lent per estudiar la fisiologia i la fisiopatologia de les mutacions SNCA.

Normalment, les mutacions SNCA donen lloc a l'estabilització i l'agregació o la fibril·lació de -sinucleïna als cossos de Lewy juntament amb altres proteïnes. Una vegada que aquestes espècies agregades estan presents a la cèl·lula, interaccionen amb altres estructures cel·lulars com els microtúbuls, perjudicant el transport mitocondrial axonal i, finalment, provocant una degeneració dels terminals sinàptics i la pèrdua de cèl·lules [9,26]. A més, les funcions mitocondrials importants es veuen alterades per la interacció dels oligòmers de sinucleïna amb les ATP sintases, com ara l'obertura de PTP, el deteriorament de la respiració i la inducció de la peroxidació lipídica [53]. A més, la -sinucleïna agrega la interacció amb proteïnes implicades en la mitofagia i impedeix l'eliminació adequada de mitocondris defectuosos des de la cèl·lula [64]. També s'ha suggerit que les interaccions d'oligòmers de -sinucleïna amb ions metàl·lics indueixen la formació de radicals lliures a les neurones, donant lloc a la interrupció de la fisiologia cel·lular normal, donant lloc a la mort cel·lular [54]. La majoria dels fenotips que mostren les neurones derivades de l'iPSC també es troben al cervell humà, cosa que destaca la idoneïtat del modelatge iPSC no només per imitar les condicions fisiològiques i patològiques de la cèl·lula, sinó també el seu paper potencial com a plataforma per revelar dades noves que podrien haver anteriorment. es basava en la recollida de biòpsies cerebrals de pacients morts.

El modelatge de malalties amb iPSCs ha proporcionat una evidència de suport important que els deterioraments d'altres mecanismes cel·lulars poden induir en alguns casos l'agregació i l'acumulació de sinucleïnes. Les neurones derivades d'iPSC de pacients amb PD que porten mutacions, en LRRK2 o parkin destaquen aquestes interaccions. Per exemple, es suggereix que la ubiqüitinació de la sinfilina -1 a les neurones derivades d'iPSC que porten mutacions de parkin té un paper intermedi en la inducció de la formació de cossos de Lewy [72]. A més, un dels mecanismes clau que contribueixen a l'acumulació de -sinucleïna és l'autofàgia defectuosa i la proteòlisi lisosomal, que tenen un paper vital en l'eliminació d'agregats defectuosos. Es demostra que aquests processos estan compromesos a les neurones derivades d'iPSC mutades LRRK2-[68,82]. En tots aquests estudis, les neurones derivades de l'iPSC mostren fenotips que estan estretament alineats amb els reportats per a mostres de cervell humà. Avaluar la causa dels agregats de -sinucleïna que es troben habitualment als cervells de PD és complex i fins ara no ha tingut èxit.

Herba Cistanche

Tot i que el paper definitiu de l'agregació de -sinucleïna en la patologia de la MP encara no està clar, la literatura mostra una interacció molt complexa entre aquestes espècies agregades amb moltes altres proteïnes dins de la cèl·lula, creant una cascada de deteriorament de la via cel·lular que afavoreix l'agregació defectuosa de proteïnes, que finalment condueix a degeneració. En aquest ampli i complex paisatge molecular, els models derivats d'iPSC de pacients amb PD poden ajudar a identificar l'efecte de les mutacions més comunes en aquesta patologia, podent imitar els processos cel·lulars del cervell de PD amb gran precisió. A més, aquest sistema de modelització de "malaltia en un plat" pot facilitar tant el descobriment de fàrmacs d'alt rendiment com la investigació en enfocaments de teràpia cel·lular. El treball futur amb la tecnologia CRISPR-Cas9 en combinació amb iPSC pot revolucionar l'enfocament de les sinucleinopaties per substituir les mutacions nocives o eliminar les multiplicacions dels gens clau de la malaltia [83] o, de fet, la modulació de mecanismes relacionats com les histones implicades en modificacions post-traduccionals [83] . 84].

L'extens treball realitzat fins ara en múltiples sistemes de models, suggereix fortament que la presència d'agregats, oligòmers i fibrilles de -sinucleïna té un paper central en la neurodegeneració DA relacionada amb la PD. Amb una base de plataforma rellevant per a la malaltia que millora amb iPSC i el ràpid creixement de la nostra comprensió de l'estat de la malaltia, el futur sembla brillant per a les teràpies que puguin orientar les sinucleinopaties.

Referències

1. Tsuiji, H. i Yamanaka, K. (2014) Models animals per a trastorns neurodegeneratius. Biotecnologia animal, pàg. 39–56, Elsevier,

2. Bourdenx, M., Koulakiotis, NS, Sanoudou, D., Bezard, E., Dehay, B. i Tsarbopoulos, A. (2017) Agregació de proteïnes i neurodegeneració en malalties neurodegeneratives prototípiques: exemples d'amiloidopaties, tauopaties i sinucleinopaties . Prog. Neurobiol. 155, 171–193,

3. Madabhushi, R., Pan, L. i Tsai, L.-H. (2014) Danys a l'ADN i els seus vincles amb la neurodegeneració. Neurona 83, 266–282,

4. Rekatsina, M., Paladini, A., Piroli, A., Zis, P., Pergolizzi, JV i Varrassi, G. (2020) Fisiopatologia i perspectives terapèutiques de l'estrès oxidatiu i les malalties neurodegeneratives: una revisió narrativa. Adv. Allà. 37, 113–139,

5. Kovacs, GG (2016) Classificació patològica molecular de les malalties neurodegeneratives: gir cap a la medicina de precisió. Int. J. Mol. Ciència. 17,

6. Kovacs, GG (2017) Conceptes i classificació de les malalties neurodegeneratives. Handb. Clin. Neurol. 145, 301–307,

7. Kiely, AP, Asi, YT, Kara, E., Limousin, P., Ling, H., Lewis, P., et al. (2013) -Sinucleinopatia associada a la mutació G51D SNCA: un vincle entre la malaltia de Parkinson i l'atròfia de sistemes múltiples? Acta neuropathol. 125, 753–769,

8. Zarranz, JJ, Alegre, J., G´omez-Esteban, JC, Lezcano, E., Ros, R., Ampuero, I. et al. (2004) La nova mutació, E46K, de l'alfa-sinucleïna causa demència de Parkinson i Cossos de Lewy. Ann. Neurol. 55, 164–173,

9. Prots, I., Grosch, J., Brazdis, R.-M., Simmnacher, K., Veber, V., Havlicek, S. et al. (2018) - Els oligòmers de sinucleïna indueixen una disfunció axonal precoç en models humans de sinucleinopaties basats en iPSC. Proc. Natl. Acad. Ciència. EUA 115, 7813–7818,

10. McCann, H., Stevens, CH, Cartwright, H. i Halliday, GM (2014) -Fenotips de sinucleinopatia. Parkinsonisme Relat. Desordre. 20, S62–S67,

11. Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K. et al. (2007) Inducció de cèl·lules mare pluripotents de fibroblasts humans adults per factors definits. Cel·la 131, 861–872,

12. Vogel, G. (2010) Cèl·lules mare. Les malalties en un plat s'enlairen. Ciència 330, 1172–1173,

13. Avazzadeh, S., Baena, JM, Keighron, C., Feller-Sanchez, Y. i Quinlan, LR (2021) Modeling de la malaltia de Parkinson: iPSC cap a una millor comprensió de la patologia humana. Ciència del cervell. 11,

14. S´anchez-Dan´es, A., Consiglio, A., Richaud, Y., Rodr´ıguez-Piz`a, I., Dehay, B., Edel, M., et al. (2012) Generació eficient de neurones dopaminèrgiques del cervell mitjà A9 mitjançant el lliurament lentiviral de LMX1A en cèl·lules mare embrionàries humanes i cèl·lules mare pluripotents induïdes. Brunzit. Gene Ther. 23, 56–69,

15. Chambers, SM, Fasano, CA, Papapetrou, EP, Tomishima, M., Sadelain, M. i Studer, L. (2009) Conversió neuronal altament eficient de cèl·lules ES i iPS humanes mitjançant la inhibició dual de la senyalització SMAD. Nat. Biotecnologia. 27, 275–280,

16. Kriks, S., Shim, J.-W., Piao, J., Ganat, YM, Wakeman, DR, Xie, Z. et al. (2011) Les neurones de dopamina derivades de cèl·lules ES humanes s'empelten de manera eficient en models animals de la malaltia de Parkinson. Natura 480, 547–551,

17. Theka, I., Caiazzo, M., Dvoretskova, E., Leo, D., Ungaro, F., Curreli, S. et al. (2013) Generació ràpida de neurones dopaminèrgiques funcionals a partir de cèl·lules mare pluripotents induïdes per humans mitjançant un procediment d'un sol pas mitjançant factors de transcripció del llinatge cel·lular. Cèl·lules mare Transl. Med. 2, 473–479,

18. Wang, M., Ling, K.-H., Tan, JJ i Lu, C.-B. (2020) Desenvolupament i diferenciació de la neurona dopaminèrgica del mesencefalo: del banc al cap de llit. Cel·les 9,

19. Marton, RM i Ioannidis, JPA (2019) Una anàlisi exhaustiva dels protocols per obtenir neurones dopaminèrgiques a partir de cèl·lules mare pluripotents humanes. Cèl·lules mare Transl. Med. 8, 366–374,

20. Maroteaux, L., Campanelli, JT i Scheller, RH (1988) Sinucleïna: una proteïna específica de la neurona localitzada al nucli i al terminal nerviós presinàptic. J. Neurosci. 8, 2804–2815,

21. Uversky, VN, Li, J. i Fink, AL (2001) Evidència d'un intermedi parcialment plegat en la formació de fibrils d'alfa-sinucleïna. J. Biol. Chem. 276, 10737–10744,

22. Theillet, F.-X., Binolfifi, A., Bekei, B., Martorana, A., Rose, HM, Stuiver, M. et al. (2016) El trastorn estructural de la sinucleïna monomèrica persisteix a les cèl·lules de mamífer. Natura 530, 45–50,

23. Buell, AK, Galvagnion, C., Gaspar, R., Sparr, E., Vendruscolo, M., Knowles, TPJ et al. (2014) Les condicions de la solució determinen la importància relativa dels processos de nucleació i creixement en l'agregació de -sinucleïna. Proc. Natl. Acad. Ciència. EUA 111, 7671–7676,

24. Rovere, M., Sanderson, JB, Fonseca-Ornelas, L., Patel, DS i Bartels, T. (2018) Refolding of helical soluble -synuclein through transient interaction with lipid interfaces. FEBS Lett. 592, 1464–1472,

25. Moons, R., Konijnenberg, A., Mensch, C., Van Elzen, R., Johannessen, C., Maudsley, S. et al. (2020) Forma d'ions metàl·lics -sinucleïna. Ciència. Rep. 10, 16293,

26. Bertoncini, CW, Fernandez, CO, Griesinger, C., Jovin, TM i Zweckstetter, M. (2005) Els mutants familiars de l'alfa-sinucleïna amb neurotoxicitat augmentada tenen una conformació desestabilitzada. J. Biol. Chem. 280, 30649–30652,

27. Winner, B., Jappelli, R., Maji, SK, Desplats, PA, Boyer, L., Aigner, S. et al. (2011) Demostració in vivo que els oligòmers d'alfa-sinucleïna són tòxics. Proc. Natl. Acad. Ciència. EUA 108, 4194–4199,

28. Polymeropoulos, MH, Lavedan, C., Leroy, E., Ide, SE, Dehejia, A., Dutra, A. et al. (1997) Mutació en el gen de l'alfa-sinucleïna identificada en famílies amb malaltia de Parkinson. Science 276, 2045–2047,

29. Lashuel, HA, Overk, CR, Oueslati, A. i Masliah, E. (2013) The many faces of -synuclein: from the structure and toxicity to therapeutic target. Nat. Reverent Neurosci. 14, 38–48,

30. Cabin, DE, Shimazu, K., Murphy, D., Cole, NB, Gottschalk, W., McIlwain, KL et al. (2002) L'esgotament de les vesícules sinàptiques es correlaciona amb les respostes sinàptiques atenuades a l'estimulació repetitiva prolongada en ratolins que no tenen alfa-sinucleïna. J. Neurosci. 22, 8797–8807,

31. Burr´e, J., Sharma, M., Tsetsenis, T., Buchman, V., Etherton, MR i S ¨udhof, TC (2010) L'alfa-sinucleïna promou l'assemblatge del complex SNARE in vivo i in vitro. Ciència 329, 1663–1667,

32. Miraglia, F., Ricci, A., Rota, L. i Colla, E. (2018) Localització subcel·lular dels agregats d'alfa-sinucleïna i la seva interacció amb les membranes. Regeneració Neural. Res. 13, 1136–1144,

33. Carnwath, T., Mohammed, R. i Tsiang, D. (2018) Els efectes directes i indirectes de la -sinucleïna sobre l'estabilitat dels microtúbuls en la patogènesi de la malaltia de Parkinson. Neuropsiquiatr. Dis. Tracta. 14, 1685–1695,

34. Wersinger, C. i Sidhu, A. (2003) Atenuació de l'activitat del transportador de dopamina per -sinucleïna. Neurosci. Lett. 340, 189–192,

35. Lee, FJ, Liu, F., Pristupa, ZB i Niznik, HB (2001) La unió directa i l'acoblament funcional de l'alfa-sinucleïna als transportadors de dopamina acceleren l'apoptosi induïda per la dopamina. 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) l'alfa-sinucleïna interacciona amb els isoenzims de la fosfolipasa D i inhibeix l'activació de la fosfolipasa D induïda per pervanadat a les cèl·lules renals embrionàries humanes-293. J. Biol. Chem. 277, 12334–12342,

37. Gorbatyuk, OS, Li, S., Nguyen, FN, Manfredsson, FP, Kondrikova, G., Sullivan, LF et al. (2010) -L'expressió de sinucleïna a la substància negra de rata suprimeix la toxicitat de la fosfolipasa D2 i la neurodegeneració nigral. Mol. Allà. 18, 1758–1768,

38. Ferreira, SA i Romero-Ramos, M. (2018) Resposta de la microglia durant la malaltia de Parkinson: intervenció de l'alfa-sinucleïna. Davant. Cèl·lula. Neurosci. 12, 247,

39. Grozdanov, V. i Danzer, KM (2020) Alfa-sinucleïna intracel·lular i funció de la cèl·lula immune. Davant. Desenvolupament cel·lular Biol. 8, 562692,

40. Devine, MJ, Ryten, M., Vodicka, P., Thomson, AJ, Burdon, T., Houlden, H. et al. (2011) La malaltia de Parkinson va induir cèl·lules mare pluripotents amb la triplicació del locus -sinucleïna. Nat. Commun. 2, 440,

41. Ryan, SD, Dolatabadi, N., Chan, SF, Zhang, X., Akhtar, MW, Parker, J. et al. (2013) El model de Parkinson iPSC humà isogènic mostra una disfunció induïda per l'estrès nitrosatiu en la transcripció de MEF 2-PGC1. Cel·la 155, 1351–1364,

42. Barbuti, P., Antony, P., Santos, B., Massart, F., Cruciani, G., Dording, C. et al. (2020) L'ús de cribratge d'alt contingut per generar clons iPS derivats del pacient corregits per gens unicel·lulars revela un excés d'alfa-sinucleïna amb la mutació puntual A30P de la malaltia de Parkinson familiar. Cel·les 9,

43. Deng, H. i Yuan, L. (2014) Variants genètiques i models animals en SNCA i malaltia de Parkinson. Envelliment Res. Rev. 15, 161–176,

44. Kasten, M. i Klein, C. (2013) Les moltes cares de les mutacions de l'alfa-sinucleïna. Dl. Desordre. 28, 697–701,

45. Singleton, AB, Farrer, M., Johnson, J., Singleton, A., Hague, S., Kachergus, J. et al. (2003) la triplicació del locus alfa-sinucleïna causa la malaltia de Parkinson. Ciència 302, 841,

46. ​​Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Botelho, MG, Lin, KH, Wales, P., Koch, JC et al. (2015) La sinucleïna elevada causada per la triplicació del gen SNCA perjudica la diferenciació neuronal i la maduració a les cèl·lules mare pluripotents induïdes derivades del pacient de Parkinson. Mort cel·lular Dis. 6, i 1994,

47. Lin, L., G¨oke, J., Cukuroglu, E., Dranias, MR, VanDongen, AMJ i Stanton, LW (2016) Característiques moleculars subjacents a la neurodegeneració identificades mitjançant el modelatge in vitro de pacients amb malaltia de Parkinson genèticament diversos. Cell Rep. 15, 2411–2426,

48. Tagliafifierro, L., Zamora, ME i Chiba-Falek, O. (2019) La multiplicació del locus SNCA exacerba l'envelliment nuclear neuronal. Brunzit. Mol. Genet. 28, 407–421,

49. Heman-Ackah, SM, Manzano, R., Hoozemans, JJM, Scheper, W., Flynn, R., Hagerty, W. et al. (2017) L'alfa-sinucleïna indueix la resposta proteica desplegada a les neurones derivades d'iPSC de triplicació SNCA de la malaltia de Parkinson. Brunzit. Mol. Genet. 26, 4441–4450,

50. Vasquez, V., Mitra, J., Hegde, PM, Pandey, A., Sengupta, S., Mitra, S., et al. (2017) La sinucleïna oxidada lligada a la cromatina provoca trencaments de cadena en models de genomes neuronals in vitro de la malaltia de Parkinson. J. Alzheimer Dis. 60, S133–S150,

51. Brazdis, R.-M., Alecu, JE, Marsch, D., Dahms, A., Simmnacher, K., L ¨orentz, S. et al. (2020) Demostració de la vulnerabilitat neuronal específica de la regió cerebral en un model humà basat en iPSC de la malaltia de Parkinson familiar. Brunzit. Mol. Genet. 29, 1180–1191,

52. Flierl, A., Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Mak, SK, Hesley, J., Soldner, F. et al. (2014) Major vulnerabilitat i sensibilitat a l'estrès de les cèl·lules precursores neuronals que porten una triplicació del gen alfa-sinucleïna. PLoS ONE 9, e112413,

53. Ludtmann, MHR, Angelova, PR, Horrocks, MH, Choi, ML, Rodrigues, M., Baev, AY et al. (2018) -els oligòmers de sinucleïna interaccionen amb l'ATP sintasa i obren el porus de transició de la permeabilitat a la malaltia de Parkinson. Nat Commun. 9, 2293,

54. Deas, E., Cremades, N., Angelova, PR, Ludtmann, MHR, Yao, Z., Chen, S. et al. (2016) Els oligòmers d'alfa-sinucleïna interaccionen amb ions metàl·lics per induir estrès oxidatiu i mort neuronal en la malaltia de Parkinson. Antiòxid. Senyal redox. 24, 376–391,

55. Byers, B., Cord, B., Nguyen, HN, Sch ¨ule, B., Fenno, L., Lee, PC et al. (2011) Triplicació SNCA Les neurones DA derivades de iPSC del pacient de Parkinson acumulen -sinucleïna i són susceptibles a l'estrès oxidatiu. PLoS ONE 6, e26159,

56. Zygogianni, O., Antoniou, N., Kalomoiri, M., Kouroupi, G., Taoufifik, E. i Matsas, R. (2019) Fenotipat in vivo de la malaltia de Parkinson familiar amb cèl·lules mare pluripotents induïdes per humans: una prova - Estudi de concepte. Neuroquimia. Res. 44, 1475–1493,

57. Conway, KA, Harper, JD i Lansbury, PT (1998) Formació accelerada de fibril·la in vitro per una alfa-sinucleïna mutant vinculada a la malaltia de Parkinson d'inici precoç. Nat. Med. 4, 1318–1320,

58. Khurana, V., Peng, J., Chung, CY, Auluck, PK, Fanning, S., Tardiff, DF et al. (2017) Les xarxes a escala del genoma vinculen gens de malalties neurodegeneratives amb -sinucleïna a través de vies moleculars específiques. Sistema cel·lular. 4, 157.e14–170.e14,

59. Dettmer, U., Newman, AJ, Soldner, F., Luth, ES, Kim, NC, von Saucken, VE et al. (2015) Les mutacions sense sentit de la sinucleïna que causen Parkinson canvien els tetràmers natius a monòmers com a mecanisme per a l'inici de la malaltia. Nat. Commun. 6, 7314,

60. Zambon, F., Cherubini, M., Fernandes, HJR, Lang, C., Ryan, BJ, Volpato, V. et al. (2019) La patologia cel·lular de la sinucleïna s'associa amb una disfunció bioenergètica a les neurones de dopamina derivades de la iPSC de Parkinson. Brunzit. Mol. Genet. 28, 2001-2013,

61. Cuddy, LK, Wani, WY, Morella, ML, Pitcairn, C., Tsutsumi, K., Fredriksen, K. et al. (2019) L'eliminació cel·lular induïda per l'estrès està mediada per la proteïna SNARE ykt6 i interrompuda per la -sinucleïna. Neurona 104, 869.e11–884.e11,

62. Kouroupi, G., Taoufifik, E., Vlachos, IS, Tsioras, K., Antoniou, N., Papastefanaki, F. et al. (2017) Connectivitat sinàptica defectuosa i neuropatologia axonal en un model humà basat en iPSC de la malaltia de Parkinson familiar. Proc. Natl. Acad. Ciència. EUA 114, E3679–E3688,

63. Stykel, MG, Humphries, K., Kirby, MP, Czaniecki, C., Wang, T., Ryan, T. et al. (2018) La nitració de microtúbuls bloqueja el transport mitocondrial axonal en un model de cèl·lules mare pluripotents humanes de la malaltia de Parkinson. FASEB J. 32, 5350–5364,

64. Shaltouki, A., Hsieh, C.-H., Kim, MJ i Wang, X. (2018) L'alfa-sinucleïna retarda la mitofagia i l'orientació a Miro rescata la pèrdua de neurones en els models de Parkinson. Acta neuropathol. 136, 607–620,

65. Nguyen, HN, Byers, B., Cord, B., Shcheglovitov, A., Byrne, J., Gujar, P. et al. (2011) Les neurones DA derivades de iPSC mutants LRRK2 demostren una major susceptibilitat a l'estrès oxidatiu. Cèl·lula mare cel·lular 8, 267–280,

66. Bieri, G., Brahic, M., Bousset, L., Couthouis, J., Kramer, NJ, Ma, R. et al. (2019) LRRK2 modifica la patologia -syn i es propaga en models de ratolí i neurones humanes. Acta neuropathol. 137, 961–980,

67. Kim, H., Park, HJ, Choi, H., Chang, Y., Park, H., Shin, J. et al. (2019) Modelatge de la malaltia de Parkinson esporàdica G2019S-LRRK2 en organoides 3D del cervell mitjà. Stem Cell Rep. 12, 518–531,

68. Reinhardt, P., Schmid, B., Burbulla, LF, Sch ¨ondorf, DC, Wagner, L., Glatza, M. et al. (2013) La correcció genètica d'una mutació de LRRK2 en iPSC humans vincula la neurodegeneració parkinsoniana amb els canvis en l'expressió gènica que depenen d'ERK. Cèl·lula mare cel·lular. 12, 354–367,

69. Schiesling, C., Kieper, N., Seidel, K. i Kr¨uger, R. (2008) Revisió: Malaltia de Parkinson familiar: genètica, fenotip clínic i neuropatologia sobre la forma esporàdica comuna de la malaltia. Neuroptol. Appl. Neurobiol. 34, 255–271,

70. Shaltouki, A., Sivapatham, R., Pei, Y., Gerencser, AA, Momˇcilovi ´c, O., Rao, MS et al. (2015) Alteracions mitocondrials per PARKIN a les neurones dopaminèrgiques mitjançant línies iPSC isogèniques PARK2 específiques del pacient i PARK2 knockout. Rep. de cèl·lules mare 4, 847–859,

71. Imaizumi, Y., Okada, Y., Akamatsu, W., Koike, M., Kuzumaki, N., Hayakawa, H. et al. (2012) Disfunció mitocondrial associada a un augment de l'estrès oxidatiu i l'acumulació de sinucleïna a les neurones derivades de PARK2 iPSC i al teixit cerebral postmortem. Mol. Cervell 5, 35,

72. Chung, KK, Zhang, Y., Lim, KL, Tanaka, Y., Huang, H., Gao, J., et al. (2001) Parkin ubiquitina la proteïna que interacciona amb l'alfa-sinucleïna, sinfilina-1: implicacions per a la formació de cossos de Lewy en la malaltia de Parkinson. Nat. Med. 7, 1144–1150,

73. Ikeda, A., Nishioka, K., Meng, H., Takanashi, M., Hasegawa, I., Inoshita, T. et al. (2019) Les mutacions en CHCHD2 provoquen l'agregació de -sinucleïna. Brunzit. Mol. Genet. 28, 3895–3911,

74. Papapetrou, EP i Sadelain, M. (2011) Generació de cèl·lules mare pluripotents induïdes humanes sense transgens amb un vector policistronic únic excisable. Nat. Protoc. 6, 1251–1273,

75. Narsinh, KH, Jia, F., Robbins, RC, Kay, MA, Longaker, MT i Wu, JC (2011) Generació de cèl·lules mare pluripotents induïdes per humans adults mitjançant vectors d'ADN minicircle no vírics. Nat. Protoc. 6, 78–88,

76. Kim, K., Zhao, R., Doi, A., Ng, K., Unternaehrer, J., Cahan, P. et al. (2011) El tipus de cèl·lula donant pot influir en l'epigenoma i el potencial de diferenciació de les cèl·lules mare pluripotents induïdes per humans. Nat. Biotecnologia. 29, 1117–1119,

77. Nishino, K., Toyoda, M., Yamazaki-Inoue, M., Fukawatase, Y., Chikazawa, E., Sakaguchi, H. et al. (2011) Dinàmica de metilació de l'ADN en cèl·lules mare pluripotents induïdes per humans al llarg del temps. PLoS Genet. 7, e1002085,

78. Yehezkel, S., Rebibo-Sabbah, A., Segev, Y., Zuckerman, M., Shaked, R., Huber, I. et al. (2011) Reprogramació de regions telomèriques durant la generació de cèl·lules mare pluripotents induïdes per humans i la posterior diferenciació en derivats semblants als fibroblasts. Epigenètica 6, 63–75,

79. Rohani, L., Johnson, AA, Arnold, A. i Stolzing, A. (2014) La signatura de l'envelliment: un segell de cèl·lules mare pluripotents induïdes? Envelliment de la cèl·lula 13, 2-7,

80. Miller, JD, Ganat, YM, Kishinevsky, S., Bowman, RL, Liu, B., Tu, EY et al. (2013) Modelatge humà basat en iPSC de la malaltia d'aparició tardana mitjançant l'envelliment induït per la progerina. Cèl·lula mare cel·lular 13, 691–705,

81. Vera, E., Bosco, N. i Studer, L. (2016) Generar models de malaltia basats en iPSC humans d'aparició tardana induint fenotips neuronals relacionats amb l'edat mitjançant la manipulació de la telomerasa. 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) Fenotips específics de la malaltia en neurones de dopamina a partir de models humans basats en iPS de la malaltia de Parkinson genètica i esporàdica. EMBO Mol. Med. 4, 380–395,

83. Safari, F., Hatam, G., Behbahani, AB, Rezaei, V., Barekati-Mowahed, M., Petramfar, P. et al. (2020) Sistema CRISPR: una caixa d'eines d'alt rendiment per a la investigació i el tractament de la malaltia de Parkinson. Cèl·lula. Mol. Neurobiol. 40, 477–493, h

84. Guhathakurta, S., Kim, J., Adams, L., Basu, S., Song, MK, Adler, E. et al. (2021) L'atenuació dirigida de les marques d'histona elevades a SNCA alleuja la -sinucleïna en la malaltia de Parkinson. EMBO Mol. Med. 13, e12188,

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

1. Facultat de Medicina de Fisiologia, Universitat Nacional d'Irlanda Galway, Galway, Irlanda;

2. C ´ URAM SFI Center for Research in Medical Devices, la Universitat Nacional d'Irlanda Galway, Galway, Irlanda