Mecanwaith Pathogenig O -synuclein Mewn Model HiPSC O Glefyd Parkinson

Haniaethol

-synuclein yn chwaraewr cynyddol amlwg yn y patholeg o amrywiaeth o gyflyrau niwroddirywiol. Mae clefyd Parkinson (PD) yn anhwylder niwroddirywiol sy'n effeithio'n bennaf ar y niwronau dopaminergig (DA) yn substantia nigra yr ymennydd. Yn nodweddiadol o batholeg PD mae darganfyddiad agregau protein a elwir yn 'gyrff Lewy' yn y rhanbarthau ymennydd yr effeithir arnynt. -synuclein yn gysylltiedig â llawer o gyflyrau clefyd gan gynnwys dementia gyda chyrff Lewy (DLB) a chlefyd Alzheimer. Fodd bynnag, PD yw'r synucleinopathi mwyaf cyffredin ac mae'n parhau i fod yn ffocws sylweddol o ymchwil PD o ran patholeg corff -synuclein Lewy. Mae mwtaniadau mewn sawl genyn yn gysylltiedig â datblygiad PD gan gynnwys SNCA, sy'n amgodio -synuclein. Mae amrywiaeth o systemau model wedi'u defnyddio i astudio ffisioleg -synuclein a phathoffisioleg mewn ymgais i gysylltu'n agosach â phatholeg PD. Mae'r modelau hyn yn cynnwys systemau cellog ac anifeiliaid sy'n archwilio technolegau trawsgenig, mynegiant fector firaol, ymagweddau dymchwel, a modelau i astudio effeithiau tebyg i brotein prion -synuclein. Mae'r adolygiad presennol yn canolbwyntio ar fodelau bôn-gelloedd lluosog a achosir gan bobl (iPSC) gyda ffocws penodol ar dreigladau neu luosiadau o'r genyn SNCA. Mae iPSCs yn dechnoleg sy'n datblygu'n gyflym gydag addewid enfawr wrth astudio ffisioleg arferol a modelu clefydau in vitro. Mae'r gallu i gynnal cefndir genetig claf ac atgynhyrchu ffenoteipiau celloedd tebyg yn gwneud iPSCs yn arf pwerus wrth astudio clefydau niwrolegol. Mae'r adolygiad hwn yn canolbwyntio ar y wybodaeth gyfredol am swyddogaeth ffisiolegol -synuclein yn ogystal â'i rôl mewn pathogenesis PD yn seiliedig ar fodelau iPSC dynol.

Geiriau allweddol

-synuclein pathogenesis; modelau hiPSC; clefyd Parkinson; Clefydau niwroddirywiol;Manteision Cistanche.

Cliciwch yma i brynuAtchwanegiadau Cistanche

Rhagymadrodd

Mae clefydau niwroddirywiol yn grŵp o anhwylderau cynyddol a nodweddir gan farwolaeth celloedd niwronaidd, ac eithrio cyflyrau sy'n ymwneud yn bennaf ag isgemia, haint, neu falaenedd [1]. Cyflyrau niwroddirywiol yw'r anhwylderau mwyaf cyffredin sy'n gysylltiedig ag oedran mewn pobl, gan ddod yn fwyfwy cyffredin ac effeithio ar filiynau o bobl ledled y byd. Er gwaethaf ymdrechion ymchwil gwyddonol a chlinigol sylweddol, mae diffyg therapïau effeithiol o hyd. Felly, mae'n hanfodol bwysig pontio'r bylchau yn ein dealltwriaeth o'r prosesau ffisiolegol a phatholegol sy'n sail i niwroddirywiad er mwyn hwyluso datblygiad strategaethau triniaeth effeithiol wedi'u targedu. Yn ystod y 25 mlynedd diwethaf, mae llawer o fecanweithiau cellog a moleciwlaidd wedi'u nodi sy'n gysylltiedig â dirywiad niwronau, ac yn fwyaf amlwg ymhlith y rhain mae dyddodiad cyfanredol protein [2], treigladau DNA mitocondriaidd [3], a straen ocsideiddiol [4]. Mae ffurfio agregau annormal o broteinau ffisiolegol wedi cael cryn ddiddordeb ac fe'i nodir fel nodwedd allweddol ar gyfer llawer o glefydau niwroddirywiol, sydd bellach wedi'u grwpio i'r hyn a elwir yn broteinopathïau [5]. Mae proteinopathïau niwroddirywiol yn cynrychioli grŵp o glefydau a ddiffinnir gan agregiad amhriodol, dyddodiad, a / neu groniad protein arferol sydd â swyddogaeth ffisiolegol normal sylweddol. Mae proteinopathïau'n cael eu dosbarthu ar sail y prif brotein a geir yn y dyddodion hyn, felly, mae tauopathïau'n cynnwys τ protein yn bennaf, ac mae proteinopathïau TDP-43 yn cynnwys TDP-43 [6]. -synuclein yn aelod allweddol o'r grŵp hwn o broteinau sy'n ymwneud â chlefyd niwroddirywiol.

-synuclein wedi cael ei dangos i chwarae rhan allweddol yn y patholeg o amrywiaeth o gyflyrau niwroddirywiol, wedi'u grwpio fel synucleinopathies. -synuclein yn cael ei amgodio gan y genyn SNCA sydd i'w gael ar gromosom 4 (4q21.3-22) ac mae treigladau yn y genyn hwn yn dangos patrwm awtosomaidd trechol o etifeddiaeth. Dangoswyd bod mwtaniadau yn y genyn hwn yn arwain at groniad a chyfuno -synuclein sy'n digwydd mewn sawl math o gyflyrau niwroddirywiol [7-9]. Mae clefydau adnabyddus fel clefyd Parkinson (PD), dementia gyda chyrff Lewy (DLB), ac atroffi systemau lluosog (MSA) yn cael eu dal yn y grŵp hwn, yn ogystal â phatholegau llai cyffredin fel dystroffiau niwroacsonaidd, methiant awtonomig pur (PAF). neu anhwylder ymddygiad cwsg REM [10].

Ar hyn o bryd, mae sbectrwm eang o systemau model ar gael i helpu i astudio synucleinopathies. Mae modelau anifeiliaid yn darparu gwybodaeth werthfawr am newidiadau ymddygiad sy'n gysylltiedig â newidiadau niwrolegol, ond mae gwahaniaethau rhywogaethau yn rhwystr i gael ffenoteipiau clefyd-benodol y gellir eu cyfieithu gan ddyn. Mae gan fodelau cellog y fantais o ganiatáu i'r patholeg ddatblygu'n gyflym, maent yn gost-effeithiol, a gellir eu trin yn enetig yn haws, gan ennyn diddordeb, yn enwedig mewn astudiaethau moleciwlaidd a cellog. Yn ystod y 14 mlynedd diwethaf, mae dyfodiad technoleg bôn-gelloedd lluosog ysgogedig (iPSC) wedi datblygu'n sylweddol ein dealltwriaeth o fecanweithiau moleciwlaidd clefyd sy'n benodol i gleifion, yn ogystal â datblygu therapiwteg newydd posibl a sgrinio cyffuriau. Mae'r dechnoleg hon yn seiliedig ar y gallu i ailraglennu ffibroblastau cleifion sy'n benodol i glefydau trwy orfodi mynegiant ffactorau trawsgrifio penodol (yn fwyaf cyffredin, Oct4, Sox2, cMyc, a Klf4), gan arwain at gyflwr lluosog. Yn dilyn hynny, mae'r celloedd lluosog hyn wedyn yn cael eu gwahaniaethu i gelloedd diddordeb aeddfed somatig penodol [11]. Gelwir y math hwn o ymagwedd yn gyffredin yn fodelu 'clefyd mewn dysgl' [12] (Ffigur 1). Mae gan y fethodoleg hon y fantais o gynnal cefndir genetig cyflawn y claf ac mae'n caniatáu astudio effaith treigladau allweddol penodol ar bathoffisioleg, gan ganiatáu nodweddu ffenoteipiau allweddol sy'n seiliedig ar fwtaniad cellog mewn clefydau cymhleth fel PD [13].

Niwronau dopaminergig (DA) yw'r prif fath o gell a ddefnyddir i astudio niwroddirywiad mewn PD gan ddefnyddio sawl protocol gwahanol. Mae'r rhan fwyaf o brotocolau'n ymwneud â mynegiant gorfodol LMX1A, sy'n amgodio ffactor trawsgrifio sy'n hanfodol ar gyfer hunaniaeth fentral midbrain, gan ddefnyddio dull ataliad SMAD deuol. Mae'r broses hon yn seiliedig ar ddefnyddio'r cyfansoddion Noggin a SB431542 sy'n gweithredu fel atalyddion y teulu protein signal-transducer SMAD (acronym o gyfuniad o enynnau SMA Caenorhabditis elegans a'r Drosophila MAD, Mamau yn erbyn decapentaplegic), sy'n rheolyddion allweddol o twf celloedd [14–16]. Yn fwy diweddar, gall gwahaniaethu gael ei gyfeirio gan orfynegiant gorfodol y ffactorau ASCL1, NURR1, a LMX1A [17]. Mae ailraglennu celloedd cleifion PD a gwahaniaethu i niwronau DA wedi'i adolygu'n helaeth mewn mannau eraill [18,19].

Gan gydnabod y wybodaeth werthfawr y mae modelau iPSC yn ei chynnig a phwysigrwydd -synuclein mewn niwroddirywiad, bydd yr adolygiad hwn yn canolbwyntio ar y wybodaeth a gafwyd o astudio treigladau SNCA mewn systemau model iPSC, gan archwilio -synuclein agregu a gwenwyndra. Yn y cyd-destun hwn, bydd rhai cwestiynau perthnasol yn cael eu trafod: ai mwtaniadau yn y genyn SNCA yw'r unig un sy'n ysgogi agregu -synuclein? Beth yw effaith pathogenig treigladau SNCA sy'n wahanol i agregu -synuclein?

-synuclein: strwythur a swyddogaeth ffisiolegol arferol

Yn seiliedig ar y llenyddiaeth sy'n bodoli, mae -synuclein yn brotein 14-kDa, a fynegir yn hollbresennol mewn terfynellau presynaptig yr ymennydd, yn bennaf mewn niwronau cyffroi, a adroddwyd gyntaf yn 1988 [20]. Mae strwythur brodorol protein y -synuclein yn dal i fod yn ffynhonnell dadl ond fe'i hystyrir yn brotein sydd heb ei blygu'n frodorol o dan amodau ffisiolegol arferol [21,22]. Felly gall ei strwythur amrywio yn ôl newidiadau yn yr amgylchedd lleol [23], lle gall ryngweithio â lipidau [24] neu fetelau [25]. Credir bod newidiadau yn strwythur -synuclein yn gysylltiedig â'i gamblygu patholegol a'i agregu a welir yn gyffredin mewn synucleinopathies [26]. Er enghraifft, gwelwyd bod ffurfio oligomers -synuclein a achosir gan dreigladau fel E35K ac E57K yn effeithio ar athreiddedd a chyfanrwydd y gellbilen gan hyrwyddo marwolaeth y gell [27]. Er y gall llawer o ffactorau gyfrannu at gynhyrchu a chyfuno aberrant -synuclein, un o'r prif gyfranwyr yw treigladau o'r genyn SNCA sy'n amgodio -synuclein a'r genyn hwn oedd y treiglad cyntaf a adroddwyd mewn PD awtosomaidd-dominyddol [28] gyda chysylltiad diweddarach â DLB [28]. 8]. Nid yw union swyddogaeth ffisiolegol -synuclein yn hysbys o hyd ond mae rolau amrywiol sy'n gysylltiedig â swyddogaeth synaptig wedi'u nodi. Mae'r swyddogaethau hyn yn cynnwys clystyru fesiglau, ailgylchu, a chynnal a chadw'r gronfa fesiglau synaptig [29,30]. Yn ogystal, dangoswyd bod -synuclein yn hyrwyddo ffurfiad cymhleth SNARE sy'n gwella rhyddhau niwrodrosglwyddydd [31]. Yn ogystal, mae hefyd yn ymwneud â rheoleiddio masnachu mewngellol trwy ryngweithio ag aelodau lluosog o deulu Rab GTPase [32], yn ogystal â chnewyllyn microtiwbwl a chyflymder twf [33]. Mae astudiaethau eraill yn seiliedig ar ddata o ymennydd PD yn dangos y gall -synuclein hefyd reoleiddio lefelau dopamin trwy effeithio ar weithgaredd DAT [34]. Gall lefelau uwch o dopamin arwain at ddifrod celloedd o ganlyniad i straen ocsideiddiol [35]. Yn fwy diweddar, dangoswyd bod -synuclein yn atal ffosffolipase D (PLD) sy'n gyfrifol am drosi phosphatidylcholine yn asid ffosffatidig, modiwleiddio prosesau niwronaidd megis twf, gwahaniaethu, a rhyddhau niwrodrosglwyddyddion a niwroddirywiad DA [36,37]. -synuclein hefyd wedi cael ei adrodd i chwarae rhan mewn niwro-llid trwy gychwyn ymateb imiwn. Gall -synuclein allgellog ysgogi actifadu ac amlhau celloedd imiwnedd, secretiad cytocin, a ffagocytosis [38,39].

-ffenoteip synuclein mewn modelau sy'n deillio o iPSC wedi'u treiglo gan SNCA

Mae iPSCs yn cynnig nifer o fanteision dros systemau model eraill, gyda chyflenwad diderfyn o gelloedd ffenoteipaidd sy'n berthnasol yn glinigol o darddiad dynol tra'n cynnal nodweddion genomig gwreiddiol y claf, gan gynnwys mwtaniadau genynnau neu annormaleddau cromosomau. Mae'r prif amrywiadau SNCA sy'n gysylltiedig â PD genetig gan gynnwys y triplications/dyblygiadau [40] a threigladau pwynt misense fel A53T [41], A30T [42], neu E46K [9] wedi'u modelu mewn iPSCs. Oherwydd nifer uchel yr achosion o dreigladau neu dreiglad A53T SNCA mewn cleifion PD, mae mwyafrif helaeth y modelau iPSC hyd yma yn canolbwyntio ar y ddau fath hyn o fwtaniad, a cheir crynodeb o'u ffenoteipiau nodweddiadol yn Ffigur 2.

modelau iPSC o dreblu SNCA

Mae lluosi genynnau SNCA yn gysylltiedig ag oedran iau o PD yn dechrau a mwy o symptomau difrifol. Mae triplications o SNCA yn arwain at gynhyrchu copïau ychwanegol o'r genyn SNCA a gorfynegiant o wildtype -synuclein gan arwain at ffurfio agregau gwenwynig a niwed niwronol eang [43], sy'n awgrymu effaith dos-ddibynnol o -synuclein wrth achosi afiechyd. Mae cludwyr treblu SNCA yn cyflwyno ffenoteip mwy difrifol ac yn dangos dilyniant clefyd cyflymach na chludwyr dyblygu ac mewn llawer o achosion yn arddangos nodweddion modur ychwanegol [44]. Mae archwiliad niwropatholegol o ymennydd cleifion PD gyda threblu SNCA yn dangos dirywiad difrifol yn y substantia nigra, colled niwronau rhyfeddol a gwagio yn y cortecs amser, yn ogystal â chroniad corff Lewy eang [45]. Mae'r patholeg hon yn cael ei hadlewyrchu mewn niwronau DA sy'n deillio o iPSC gyda threblu SNCA, sy'n dangos lefelau uwch -synuclein mRNA, gan arwain at lefelau annormal ac uwch o fynegiant protein [46]. Yn ogystal, mae niwronau sy'n deillio o iPSC sy'n cynnal y treiglad hwn yn dangos lefelau uwch o -synuclein ffosfforyleiddiad, rhywbeth a geir yn gyffredin mewn ymennydd PD [47], yn ogystal â chynnydd annormal mewn agregau -synuclein a chyrff Lewy [9,48].

Mae modelau iPSC bellach hefyd yn dechrau darparu gwybodaeth ychwanegol am y llwybrau moleciwlaidd gwaelodol gyda threisiadau SNCA. Darganfyddir bod straen reticwlwm endoplasmig (ER) ac actifadu'r ymateb protein heb ei blygu (UPR) yn cael ei actifadu mewn niwronau sy'n deillio o iPSC sy'n cynnal treilliad SNCA [49]. Mae hyn yn dangos y rôl hanfodol y mae ER yn ei chwarae wrth ddileu agregau protein afreolaidd yn y gell sy'n arwain at straen ER ac UPR cysylltiedig pan eir y tu hwnt i gapasiti ER.

Effeithir ar brosesau niwronaidd arferol gan dreblu SNCA ac mae modelau iPSC wedi dangos bod gwahaniaethu ac aeddfedu niwronau yn cael eu newid gan dreblu SNCA. Ni all niwronau treblu SNCA sy'n deillio o iPSC gynhyrchu rhwydwaith niwronaidd cymhleth nodweddiadol, gan gynnal eu gallu lluosogol ac arddangos newidiadau cynnil mewn gallu gwahaniaethu. Cefnogir y newidiadau hyn ymhellach gan y gostyngiadau sylweddol a welwyd mewn genynnau sy'n gysylltiedig â gwahaniaethu fel DLK, GABABR2, a NURR1, a gostyngiad yn hyd alldyfiant niwrit [46,47]. Mae'r data hyn yn pwyntio at golli gallu adfywiol a allai waethygu'r golled niwronaidd ymhellach mewn cleifion PD.

Er bod -synuclein wedi'i leoli'n bennaf mewn terfynellau nerf presynaptig, mae ffracsiwn bach hefyd i'w gael mewn niwclysau celloedd. Mae niwronau iPSC gyda threblu SNCA yn dangos newidiadau yn strwythur genom, gan arwain at ddifrod DNA [50]. Mae'r niwronau hyn sy'n deillio o iPSC yn mynegi ffenoteipiau heneiddio afreolaidd fel y gwelir ymhellach gan y mynegiant gostyngol o farcwyr heterochromatin a dangos amlen niwclear annormal [48], yn ogystal ag effeithio ar gyfanrwydd genom sy'n achosi toriadau llinyn DNA a marwolaeth celloedd [50].

Mae camweithrediad mitocondriaidd yn nodwedd gyffredin o golled niwronau a dyma'r prif organelle y mae patholeg -synuclein yn effeithio arno. Yn unol â hyn, mae'n gyffredin dod o hyd i nam mitocondriaidd mewn niwronau treblu SNCA sy'n deillio o iPSC [51]. Mae nam mitocondriaidd yn amlygu fel newidiadau mewn metaboledd ynni o ganlyniad i aflonyddwch mewn prosesau hanfodol megis gallu anadlol a chynhyrchu ATP [52]. Pan fydd niwronau treblu SNCA sy'n deillio o iPSC yn agored i grynodiadau isel o'r calsiwm ionophore ferritin neu ROS a achosir gan laser, mae ganddynt dueddiad uwch i ffurfio mandyllau trawsnewid athreiddedd (PTPs) o'u cymharu â niwronau rheoli [53]. Mae sawl astudiaeth hefyd yn dangos bod treigladau SNCA wedi cynyddu sensitifrwydd gwaelodol i straen ocsideiddiol a achosir gan docsin a all gael ei waethygu gan ryngweithiadau ïon metel [54]. Mae amlygiad niwronau sy'n deillio o iPSC sy'n treblu SNCA i docsinau fel 6OHDA yn arwain at fwy o farwolaethau celloedd ac actifadu caspase -3 [47] yn ogystal â chynnydd mewn awtoffagosomau [46]. Cefnogir y canlyniadau hyn ymhellach gan lefelau uchel o farcwyr straen ocsideiddiol fel DNAJA1, HMOX2, UCHL1, a HSPB1, sy'n ymwneud ag amddiffyn y gell rhag difrod ocsideiddiol, a MAOA, sy'n ffynhonnell straen ocsideiddiol pan gaiff ei or-fynegi yn y niwronau hyn [ 55].

Pils Cistanche

modelau iPSC o dreiglad SNCA-A53T

Mae niwronau sy'n deillio o iPSC gyda'r treiglad A53T yn dangos tueddiad uwch i gynhyrchu oligomers -synuclein ac agregau o gymharu â niwronau rheoli. Mae hyn yn mapio'n dda gyda'r hyn a welir yn yr ymennydd dynol mewn cleifion sy'n cario'r un treiglad [41,56]. Treiglad missense SNCA-A53T oedd y cyntaf a nodwyd a dyma'r treiglad mwyaf cyffredin sy'n bresennol mewn cleifion PD [28]. Mae'r treiglad A53T yn gysylltiedig ag oedran cychwyn tua 10-flwyddyn yn gynharach o'i gymharu â threigladau pwynt misense eraill [44]. Mae'r treiglad A53T yn sefydlogi'r protein -synuclein mewn -sheets, gan arwain at gyfradd gyflymach o ffurfio ffibril fel enillion gwenwynig o swyddogaeth, gan gyfrannu at ddechrau cynnar PD teuluol [26,57]. Mae niwronau sy'n deillio o iPSC hefyd yn dangos dadreoleiddio mewn cynhyrchu protein a mRNAs sy'n gysylltiedig â thrawsgrifio oherwydd rhyngweithio -synuclein treigledig A53T â ffactorau trawsgrifio hanfodol, ribonucleoproteinau a phroteinau ribosomaidd, yn seiliedig ar adroddiadau dadansoddi genom-eang [58]. Fodd bynnag, dangosodd astudiaeth arall ostyngiad yn y gymhareb tetramerau / monomerau mewn niwronau sy'n deillio o SNCA-A53T iPSC o gymharu â rheolaeth sy'n awgrymu y gallai rhai cydffurfiadau fel tetramerau sefydlogi'r protein ac atal yr effeithiau gwenwynig a welwyd gyda rhai oligomers [59].

Fel yr adroddwyd ar gyfer treblu SNCA mewn niwronau sy'n deillio o iPSC, amharir ar y system UPR hefyd mewn niwronau sy'n deillio o SNCA-A53T iPSC. Mae hyn yn gysylltiedig â gostyngiad yn y mynegiant y ffactor IRE, sy'n elfen hanfodol yn y broses hon [60]. Mae'r llwybr cysylltiedig agos o straen lysosomaidd hefyd yn cael ei aflonyddu mewn niwronau A53T sy'n deillio o iPSC, lle mae -synuclein yn rhwymo ac yn dadactifadu ykt6, gan arwain at agregu protein a all fod yn wenwynig i niwronau [61].

Yn debyg i'r patrymau niwrit dystroffig a welwyd mewn niwronau treblu SNCA, mae hyn hefyd yn wir mewn niwronau sy'n deillio o SNCA-A53T iPSC [56]. Mae amrywiadau chwyddedig a chynhwysion sfferoid mawr, sy'n gysylltiedig â dirywiad niwrit cynnar, yn bresennol mewn niwronau sy'n deillio o SNCA-A53T iPSC. Mae'r newidiadau hyn yn arwain at aflonyddwch wrth ffurfio rhwydweithiau niwronaidd gyda chysylltiadau synaptig yn lleihau'n sylweddol [62]. Mae gweithgaredd synaptig mewn niwronau sy'n deillio o SNCA-A53T iPSC yn cael ei beryglu gan is-reoleiddio proteinau adlyniad celloedd cyn ac postynaptig pwysig a arsylwyd [62]. Ar ben hynny, mae amhariad y prosesau hyn yn arwain at newid mewn gweithgaredd synaptig gydag osgled cymedrig mwy ar nifer uwch o Ca2 a throsolion digymell [56].

Mewn niwronau SNCA-A53T, amharir ar y broses gludo mitocondriaidd anterograde sy'n ymddangos yn gysylltiedig â nitradiad microtiwb a'r anallu i ryngweithio â chyfadeiladau trafnidiaeth mitocondriaidd [63]. Yn yr un modd, mae niwronau sy'n deillio o SNCA-A53T iPSC yn dangos oedi mitophagy sy'n gysylltiedig ag uwch-reoleiddio Miro1, protein allweddol sy'n ymwneud â chludiant mitocondriaidd [64]. Mae morffoleg mitocondriaidd hefyd yn cael ei newid i siâp mwy crwn a di-ganghennau gyda gostyngiad sylweddol yn ei botensial pilen mewn niwronau treigledig [60]. Ar ben hynny, mae llwybrau gwrthocsidiol yn uchel, yn ôl pob tebyg fel mecanwaith cydadferol mewn ymateb i'r cynnydd mewn straen mitocondriaidd. Tybiwyd bod hyn oherwydd lefelau cynyddol o gatalas neu'r cyd-ysgogydd derbynnydd a weithredir gan beroxisome-proliferator 1- (PGC1- ) [60]. Mae'r holl ffactorau hyn yn cyfrannu at ffenoteip pro-apoptotig sy'n bresennol gyda'r treiglad SNCA-A53T. Mae cynnydd yn y mynegiant o broteinau sy'n gysylltiedig ag awtophagy, megis p62 neu'r marciwr awtopagosome LC3 [60]. Mae'r broses hon yn cael ei gwaethygu'n arbennig mewn niwronau sy'n deillio o SNCA-A53T iPSC ar ôl dod i gysylltiad ag agrocemegolion [41].

Ffactorau ychwanegol sy'n dylanwadu - agregu synuclein a phatholeg a geir mewn modelau iPSC

Er bod presenoldeb treigladau yn SNCA yn ffactor allweddol sy'n pennu plygu protein ac agregu i rywogaethau gwenwynig, dangoswyd bod ffactorau a newidynnau eraill hefyd yn chwarae rhan yn y broses hon. Mae niwronau sy'n deillio o iPSC gyda threigladau mewn genynnau eraill hefyd yn dangos cydgasglu -synuclein ac yn arddangos effeithiau gwenwyndra. niwronau sy'n deillio o iPSC sy'n dwyn treiglad LRRK2 G2019S yn bresennol gyda lefelau uwch o -synuclein ac mae ganddynt agregau sylweddol o'u cymharu â rheolaethau [65]. Ar ben hynny, mae'r niwronau hyn yn sensitif i ddirywiad gormodol pan fyddant yn agored i ffibrilau -synuclein preformed (PFF). Yn ddiddorol, dangoswyd bod yr effaith hon yn wrthdroadwy, pan gafodd y treiglad ei gywiro mewn rheolaethau isogenig, lliniarwyd y ffurfiad cyfanredol [66]. Yn ogystal, canfuwyd ffactor arall sy'n dylanwadu ar agregu -synuclein oherwydd mynegiant gwahaniaethol y protein rhyngweithredol thioredocsin (TXNIP) mewn diwylliannau organoid o niwronau sy'n deillio o iPSC gyda threiglad LRRK2 G2019S. Nodwyd TXNIP yn flaenorol fel ffactor risg ar gyfer PD ac mae ei dreiglad a mynegiant gwahaniaethol yn arwain at groniad cyflym o -synuclein mewn niwronau LRRK2 G2019S [67]. Mae treigladau TXNIP hefyd yn gysylltiedig â diffygion mewn mecanweithiau awtoffagy sy'n cyfrannu at lefelau cynyddol o groniad -synuclein mewn niwronau [68]. Mae'r holl ddata hyn hefyd yn cyd-fynd â'r dystiolaeth o samplau ymennydd dynol, sy'n dangos patholeg -synuclein helaeth mewn cleifion PD â threiglad LRRK2 G2019S [69].

Mae'r genyn parkin (PARK2) sy'n amgodio E3 ubiquitin ligase yn ffactor pwysig arall mewn astudiaethau iPSC o -synuclein. Mae astudiaethau diweddar yn dangos bod lefelau -synuclein yn codi'n sylweddol ac yn cydgrynhoi mewn niwronau sy'n deillio o iPSC gan gleifion sy'n cyflwyno treigladau PARK2 o gymharu â llinellau rheoli [70,71]. Fodd bynnag, mae absenoldeb cyrff Lewy mewn ymennydd cleifion PD â threigladau parkin yn gwneud y cysylltiad manwl hwn yn aneglur, gan awgrymu y gallai parkin ei hun ryngweithio a hollbresennol y protein rhyng-synuclein, synphilin-1 a hyrwyddo cynhwysiant cyrff Lewy [72] . Mae tystiolaeth hefyd o ffactorau risg genetig prin ar gyfer PD fel CHCHD2, sy'n dangos cynnydd mewn croniad anhydawdd -synuclein mewn niwronau DA sy'n deillio o iPSC sy'n cario mwtaniad CHCHD2 T61I [73].

Mae systemau model iPSC wedi bod yn amhrisiadwy wrth ddangos y cysylltiadau hyn ac amlygu'r defnyddioldeb a'r potensial y gall technoleg iPSC ei gynnig i'r mapio moleciwlaidd cymhleth o -synuclein niwroddirywiad mewn PD.

Cistanche tubulosa

Cyfyngiadau modelau iPSC o fodelau clefyd

Er gwaethaf y manteision niferus y mae technoleg iPSC yn eu hwyluso wrth fodelu clefydau, mae rhai cyfyngiadau a heriau i'w goresgyn o hyd. Yn gyntaf, yr her fwyaf cyffredin yw'r tiwmorigenigrwydd y gellir ei achosi yn ystod y broses ailraglennu gan ddefnyddio dulliau ailraglennu ôl-feirysol a lentifeirws. Mae effeithiau anhysbys neu anfesuredig y broses ailraglennu yn ffactor dryslyd posibl wrth asesu natur wirioneddol gynrychioliadol iPSCs fel modelau clefyd-benodol. Fodd bynnag, dylid nodi bod protocolau mwy diweddar yn defnyddio dulliau di-integreiddio fel firws Sendai neu fectorau DNA ac yn mynd rhywfaint o'r ffordd i leihau'r problemau hyn [74,75]. Rhwystr arall sy'n adnabyddus gydag astudiaethau bôn-gelloedd yw'r amrywioldeb cynhenid ​​o iPSCs a gynhyrchir gan wahanol roddwyr, neu glonau gan yr un rhoddwr, mae'n anodd cysoni'r amrywioldeb hwn mewn rhai achosion oherwydd gall fod yn effaith claf neu'n effaith protocol. Mae ailraglennu wedi'i gynllunio i ailosod olion bysedd epigenetig celloedd y rhoddwr yn llwyr a allai, mewn gwirionedd, arwain at botensial gwahaniaethu rhagfarnllyd i rai mathau o gelloedd [76], fodd bynnag, mae'n ymddangos bod rhywfaint o ddata yn dangos bod cof epigenetig yn lleihau dros amser mewn diwylliant [77] . Un o brif gyfyngiadau iPSCs mewn modelu PD yw cynhyrchu niwronau DA gyda ffenoteip heneiddio. Mae astudiaethau wedi dangos bod y broses ailraglennu yn ailosod cell oedrannus i gyflwr mwy ifanc, gyda ffenoteipiau â thelomerau hirach, llai o straen ocsideiddiol, a threfniadaeth mitocondriaidd cymwys [78,79]. Yn nodweddiadol mae pob cell yn defnyddio nifer o fesurau rheoli ansawdd i amddiffyn swyddogaeth ffisiolegol arferol, felly mae'n bosibl mai dim ond pan fydd llwybrau amddiffynnol yn torri i lawr y bydd diffygion ffenoteipig yn dod i'r amlwg. Felly mae cynhyrchu ffenoteip oedrannus yn dasg gymhleth ond mae rhai data diweddar yn awgrymu'r posibilrwydd o ysgogi ffenoteip oed trwy ychwanegu progerin, ffurf cwtogedig o lamin A sy'n gysylltiedig â heneiddio cynamserol [80], ac ataliad telomerase [81]. Mae rhai problemau wrth ddefnyddio niwronau sy'n deillio o iPSC i fodelu clefydau ac yn enwedig cyflyrau clefydau sy'n gysylltiedig ag oedran. Er gwaethaf yr heriau a'r peryglon posibl, mae niwronau sy'n deillio o iPSC yn adnodd gwerthfawr wrth fodelu patholeg synuclein.

Cyfeiriadau'r dyfodol gyda modelau iPSC o patholeg -synuclein

Mae niwronau sy'n deillio o iPSC yn ein galluogi i greu 'clefyd mewn dysgl' ond hefyd yn hwyluso astudiaeth fanwl o'r llwybrau ffisiolegol sy'n sail i gyflyrau clefyd in vitro. mae rhywogaethau agregedig -synuclein i'w cael yn ymennydd y rhan fwyaf o gleifion PD yr ymennydd ac mae iPSCs yn arf pwerus i astudio'r berthynas rhwng -synuclein a niwroddirywiad, gan archwilio rolau ffisiolegol a pathoffisiolegol -synuclein. Mae'r data o fodelau niwronaidd sy'n deillio o iPSC o dreigladau genetig penodol sy'n gysylltiedig â PD yn tyfu ac yn dangos cydberthnasau cryf â data o samplau ymennydd dynol [9]. Yn benodol, yn achos treigladau SNCA sy'n gyffredin yn y boblogaeth PD, mae'n hollbwysig bod iPSCs fel model yn gallu ailadrodd cyflwr y clefyd yn gryf. Mae'r data a adolygir yma yn awgrymu bod iPSCs yn wir fodel ardderchog i astudio ffisioleg a phathoffisioleg treigladau SNCA.

Yn nodweddiadol, mae treigladau SNCA yn arwain at sefydlogi ac agregu neu ffibriliad -synuclein mewn cyrff Lewy ynghyd â phroteinau eraill. Unwaith y bydd y rhywogaethau cyfun hyn yn bresennol yn y gell, maent yn rhyngweithio â strwythurau cellog eraill megis microtiwbwlau, yn amharu ar gludiant mitocondriaidd echelinol ac yn y pen draw yn arwain at ddirywiad yn y terfynellau synaptig a cholli celloedd [9,26]. Yn ogystal, mae swyddogaethau mitocondriaidd pwysig yn cael eu tarfu gan ryngweithio -synuclein oligomers â synthases ATP megis agor PTPs, nam mewn resbiradaeth, ac ymsefydlu perocsidiad lipid [53]. Ar ben hynny, mae -synuclein yn agregu rhyngweithio â phroteinau sy'n ymwneud â mitophagy, ac yn atal clirio priodol o mitocondria diffygiol o'r tu mewn i'r gell [64]. Mae rhyngweithiadau oligomers -synuclein ag ïonau metel hefyd wedi'u hawgrymu i gymell ffurfio radicalau rhydd mewn niwronau, gan arwain at amharu ar ffisioleg celloedd arferol, gan arwain at farwolaeth celloedd [54]. Mae'r rhan fwyaf o'r ffenoteipiau a ddangosir gan niwronau sy'n deillio o iPSC hefyd i'w cael yn yr ymennydd dynol, gan amlygu addasrwydd modelu iPSC nid yn unig wrth ddynwared cyflyrau ffisiolegol a phatholegol y gell ond hefyd eu rôl bosibl fel llwyfan i ddatgelu data newydd a allai fod wedi bod yn flaenorol. dibynnu ar gasglu biopsïau ymennydd gan gleifion ymadawedig.

Mae modelu clefydau gydag iPSCs wedi darparu tystiolaeth ategol bwysig y gall namau mewn mecanweithiau cellog eraill mewn rhai achosion arwain at agregu -synuclein a chronni. Mae niwronau sy'n deillio o iPSC gan gleifion PD sy'n cario treigladau, yn LRRK2 neu parkin yn amlygu'r rhyngweithiadau hyn. Er enghraifft, awgrymir bod gan hollbresennol synffilin-1 mewn niwronau sy'n deillio o iPSC sy'n cynnwys treigladau parkin rôl ganolraddol wrth gymell ffurfio corff Lewy [72]. Ar ben hynny, un o'r mecanweithiau allweddol sy'n cyfrannu at groniad -synuclein yw awtoffagi diffygiol a phroteolysis lysosomaidd, sy'n chwarae rhan hanfodol wrth glirio agregau diffygiol. Dangosir bod y prosesau hyn wedi'u peryglu mewn niwronau sy'n deillio o LRRK2-wedi'u treiglo gan iPSC [68,82]. Yn yr holl astudiaethau hyn, mae niwronau sy'n deillio o iPSC yn arddangos ffenoteipiau sy'n cyd-fynd yn agos â'r hyn a adroddwyd ar gyfer samplau ymennydd dynol. Mae asesu achos agregau -synuclein a geir yn gyffredin mewn ymennydd PD yn gymhleth a hyd yma wedi bod yn aflwyddiannus.

Herba Cistanche

Er bod rôl ddiffiniol agregu -synuclein mewn patholeg PD yn aneglur o hyd, mae'r llenyddiaeth yn dangos rhyngweithio hynod gymhleth rhwng y rhywogaethau cyfanredol hyn â llawer o broteinau eraill yn y gell, gan greu rhaeadr o nam ar y llwybr cellog sy'n ffafrio agregu protein diffygiol, gan arwain yn y pen draw at dirywiad. Yn y dirwedd moleciwlaidd eang a chymhleth hon, gall modelau sy'n deillio o iPSC gan gleifion PD helpu i nodi effaith y treigladau mwyaf cyffredin yn y patholeg hon, gan allu dynwared prosesau cellog yr ymennydd PD yn fanwl iawn. At hynny, gall y system fodelu 'clefyd mewn dysgl' hon hwyluso darganfyddiad cyffuriau trwybwn uchel ac ymchwil i ddulliau therapi cellog. Gall gwaith yn y dyfodol gyda thechnoleg CRISPR-Cas9 ar y cyd ag iPSCs chwyldroi'r ymagwedd at synucleinopathies i ddisodli'r treigladau niweidiol neu ddileu'r lluosiadau o'r genynnau clefyd allweddol [83] neu yn wir modiwleiddio mecanweithiau cysylltiedig megis histones sy'n ymwneud ag addasiadau ôl-gyfieithu [83] 84].

Mae'r gwaith helaeth a wnaed hyd yma ar draws systemau model lluosog, yn awgrymu'n gryf bod gan bresenoldeb agregau -synuclein, oligomers, a ffibrilau rôl ganolog mewn niwroddirywiad DA sy'n gysylltiedig â PD. Gyda sylfaen platfformau sy'n gwella sy'n berthnasol i glefydau gan ddefnyddio iPSCs a'r twf cyflym yn ein dealltwriaeth o gyflwr y clefyd, mae'r dyfodol yn edrych yn ddisglair ar gyfer therapïau a all dargedu synucleinopathies.

Cyfeiriadau

1. Tsuiji, H. a Yamanaka, K. (2014) Modelau anifeiliaid ar gyfer anhwylderau niwroddirywiol. Biotechnoleg Anifeiliaid, tt. 39–56, Elsevier,

2. Bourdenx, M., Koulakiotis, NS, Sanoudou, D., Bezard, E., Dehay, B. a Tsarbopoulos, A. (2017) Cydgasglu protein a niwroddirywiad mewn clefydau niwroddirywiol prototypig: enghreifftiau o amyloidopathïau, tauopathies, a syinopathies . Prog. Neurobiol. 155, 171–193,

3. Madabhushi, R., Pan, L. a Tsai, L.-H. (2014) Difrod DNA a'i gysylltiadau â niwroddirywiad. Neuron 83, 266–282,

4. Rekatsina, M., Paladini, A., Piroli, A., Zis, P., Pergolizzi, JV a Varrassi, G. (2020) Pathoffisioleg a phersbectifau therapiwtig o straen ocsideiddiol a chlefydau niwroddirywiol: adolygiad naratif. Adv. Mae yna. 37, 113–139,

5. Kovacs, GG (2016) Dosbarthiad patholegol moleciwlaidd o glefydau niwroddirywiol: troi tuag at feddygaeth fanwl. Int. J. Mol. Sci. 17,

6. Kovacs, GG (2017) Cysyniadau a dosbarthiad clefydau niwroddirywiol. Handb. Clin. Neurol. 145, 301–307,

7. Kiely, AP, Asi, YT, Kara, E., Limousin, P., Ling, H., Lewis, P., et al. (2013) -Synucleinopathi sy'n gysylltiedig â threiglad SNCA G51D: cysylltiad rhwng clefyd Parkinson ac atroffi system lluosog? Acta Neuropathol. 125, 753–769,

8. Zarranz, JJ, Alegre, J., G’omez-Esteban, JC, Lezcano, E., Ros, R., Ampuero, I. et al. (2004) Mae'r treiglad newydd, E46K, o alffa-synuclein yn achosi dementia corff Parkinson a Lewy. Ann. Neurol. 55, 164–173,

9. Prots, I., Grosch, J., Brazdis, R.-M., Simmnacher, K., Veber, V., Havlicek, S. et al. (2018) -Mae oligomers synuclein yn cymell camweithrediad echelinol cynnar mewn modelau synucleinopathiau dynol sy'n seiliedig ar iPSC. Proc. Natl. Acad. Sci. UDA 115, 7813-7818,

10. McCann, H., Stevens, CH, Cartwright, H. a Halliday, GM (2014)-ffenoteipiau synucleinopathi. Perthynas Parkinsonism. Anhwylder. 20, S62–S67,

11. Takahashi, K., Tanabe, K., Ohnuki, M., Narita, M., Ichisaka, T., Tomoda, K. et al. (2007) Sefydlu bôn-gelloedd lluosog o ffibroblastau dynol oedolion gan ffactorau diffiniedig. Cell 131, 861–872,

12. Vogel, G. (2010) Bôn-gelloedd. Mae afiechydon mewn dysgl yn cymryd i ffwrdd. Gwyddoniaeth 330, 1172–1173,

13. Avazzadeh, S., Baena, JM, Keighron, C., Feller-Sanchez, Y. a Quinlan, LR (2021) Modelu clefyd Parkinson: iPSCs tuag at ddealltwriaeth well o batholeg ddynol. Ymennydd Sci. 11,

14. S’anchez-Dan’es, A., Consiglio, A., Richaud, Y., Rodr’ıguez-Piz`a, I., Dehay, B., Edel, M., et al. (2012) Cynhyrchu niwronau dopaminergig canol yr ymennydd A9 yn effeithlon trwy ddosbarthu LMX1A lentifeirws mewn bôn-gelloedd embryonig dynol a bôn-gelloedd lluosog ysgogedig. Hum. Gene Ther. 23, 56–69,

15. Chambers, SM, Fasano, CA, Papapetrou, EP, Tomishima, M., Sadelain, M. a Studer, L. (2009) Trawsnewid niwral hynod effeithlon o gelloedd ES ac iPS dynol trwy ataliad deuol o signalau SMAD. Nat. Biotechnol. 27, 275–280,

16. Kriks, S., Shim, J.-W., Piao, J., Ganat, YM, Wakeman, DR, Xie, Z. et al. (2011) Mae niwronau dopamin sy'n deillio o gelloedd ES dynol yn engrafu'n effeithlon mewn modelau anifeiliaid o glefyd Parkinson. Natur 480, 547–551,

17. Theka, I., Caiazzo, M., Dvoretskova, E., Leo, D., Ungaro, F., Curreli, S. et al. (2013) Cenhedlaeth gyflym o niwronau dopaminergig swyddogaethol o fôn-gelloedd lluosog a achosir gan bobl trwy weithdrefn un cam gan ddefnyddio ffactorau trawsgrifio llinach celloedd. Bôn-gelloedd Cyfieithu. Med. 2, 473–479,

18. Wang, M., Ling, K.-H., Tan, JJ a Lu, C.-B. (2020) Datblygu a gwahaniaethu niwron dopaminergig canol yr ymennydd: o'r fainc i erchwyn y gwely. Celloedd 9,

19. Marton, RM a Ioannidis, JPA (2019) Dadansoddiad cynhwysfawr o brotocolau ar gyfer deillio niwronau dopaminergig o fôn-gelloedd lluosog dynol. Bôn-gelloedd Cyfieithu. Med. 8, 366–374,

20. Maroteaux, L., Campanelli, JT a Scheller, RH (1988) Synuclein: protein niwron-benodol wedi'i leoli i'r cnewyllyn a therfynell y nerf presynaptig. J. Neurosci. 8, 2804–2815,

21. Uversky, VN, Li, J. a Fink, AL (2001) Tystiolaeth ar gyfer canolradd wedi'i blygu'n rhannol mewn ffurfiant ffibril alffa-synuclein. J. Biol. Cemeg. 276, 10737–10744,

22. Theillet, F.-X., Binolfifi, A., Bekei, B., Martorana, A., Rose, HM, Stuiver, M. et al. (2016) Anhwylder strwythurol monomerig -synuclein yn parhau mewn celloedd mamaliaid. Natur 530, 45–50,

23. Buell, AK, Galvagnion, C., Gaspar, R., Sparr, E., Vendruscolo, M., Knowles, TPJ et al. (2014) Mae amodau datrysiad yn pennu pwysigrwydd cymharol prosesau cnewyllol a thwf mewn cydgasglu -synuclein. Proc. Natl. Acad. Sci. UDA 111, 7671–7676,

24. Rovere, M., Sanderson, JB, Fonseca-Ornelas, L., Patel, DS a Bartels, T. (2018) Ail-blygu helical hydawdd -synuclein trwy ryngweithio dros dro â rhyngwynebau lipid. FEBS Lett. 592, 1464–1472,

25. Moons, R., Konijnenberg, A., Mensch, C., Van Elzen, R., Johannessen, C., Maudsley, S. et al. (2020) Siâp ïonau metel -synuclein. Sci. Cyf 10, 16293, Mr.

26. Bertoncini, CW, Fernandez, CO, Griesinger, C., Jovin, TM a Zweckstetter, M. (2005) Mae gan mutants teuluol o alffa-synuclein â niwrowenwyndra cynyddol gydffurfiad ansefydlog. J. Biol. Cemeg. 280, 30649–30652,

27. Enillydd, B., Jappelli, R., Maji, SK, Desplats, PA, Boyer, L., Aigner, S. et al. (2011) Arddangosiad in vivo bod oligomers alffa-synuclein yn wenwynig. Proc. Natl. Acad. Sci. UDA 108, 4194-4199,

28. Polymeropoulos, MH, Lavedan, C., Leroy, E., Ide, SE, Dehejia, A., Dutra, A. et al. (1997) Treiglad yn y genyn alffa-synuclein a nodwyd mewn teuluoedd â chlefyd Parkinson. Gwyddoniaeth 276, 2045-2047,

29. Lashuel, HA, Overk, CR, Oueslati, A. a Masliah, E. (2013) Wynebau niferus -synuclein: o'r strwythur a'r gwenwyndra i'r targed therapiwtig. Nat. Neurosci Parch. 14, 38–48,

30. Caban, DE, Shimazu, K., Murphy, D., Cole, NB, Gottschalk, W., McIlwain, KL et al. (2002) Mae disbyddiad fesigl synaptig yn cyd-fynd ag ymatebion synaptig gwanedig i ysgogiad ailadroddus hirfaith mewn llygod heb alffa-synuclein. J. Neurosci. 22, 8797–8807,

31. Burr’e, J., Sharma, M., Tsetsenis, T., Buchman, V., Etherton, MR a S ¨udhof, TC (2010) Mae Alpha-synuclein yn hyrwyddo cynulliad cymhleth SNARE in vivo ac in vitro. Gwyddoniaeth 329, 1663-1667,

32. Miraglia, F., Ricci, A., Rota, L. a Colla, E. (2018) Lleoli isgellog agregau alffa-synuclein a'u rhyngweithio â philenni. Regen Niwral. Res. 13, 1136–1144,

33. Carnwath, T., Mohammed, R. a Tsiang, D. (2018) Effeithiau uniongyrchol ac anuniongyrchol -synuclein ar sefydlogrwydd microtiwbwl yn pathogenesis clefyd Parkinson. Niwroseiciatrydd. Dis. Trin. 14, 1685–1695,

34. Wersinger, C. a Sidhu, A. (2003) Gwanhau gweithgaredd cludo dopamin gan -synuclein. Neurosci. Lett. 340, 189–192,

35. Lee, FJ, Liu, F., Pristupa, ZB a Niznik, HB (2001) Mae rhwymo alffa-synuclein yn uniongyrchol ac yn ymarferol i'r cludwyr dopamin yn cyflymu apoptosis a achosir gan dopamin. FFASEB J. 15, 916–926

36. Ahn, B.-H., Rhim, H., Kim, SY, Sung, Y.-M., Lee, M.-Y., Choi, J.-Y. et al. (2002) mae alffa-Synuclein yn rhyngweithio ag isosymau ffosffolipas D ac yn atal actifadu ffosffolipas D a achosir gan berfanadad yng nghelloedd aren embryonig dynol-293. J. Biol. Cemeg. 277, 12334–12342,

37. Gorbatyuk, OS, Li, S., Nguyen, FN, Manfredsson, FP, Kondrikova, G., Sullivan, LF et al. (2010) -Mae mynegiant synuclein mewn llygod mawr substantia nigra yn atal gwenwyndra ffosffolipas D2 a niwroddirywiad nigrol. Mol. Mae yna. 18, 1758–1768,

38. Ferreira, SA a Romero-Ramos, M. (2018) Ymateb microglia yn ystod clefyd Parkinson: ymyriad alffa-synuclein. Blaen. Cell. Neurosci. 12, 247,

39. Grozdanov, V. a Danzer, KM (2020) alffa-synuclein mewngellol a swyddogaeth celloedd imiwnedd. Blaen. Cell Dev. Biol. 8, 562692,

40. Devine, MJ, Ryten, M., Vodicka, P., Thomson, AJ, Burdon, T., Houlden, H. et al. (2011) Achosodd clefyd Parkinson bôn-gelloedd lluosog â threblu'r locws -synuclein. Nat. Cymmun. 2, 440,

41. Ryan, SD, Dolatabadi, N., Chan, SF, Zhang, X., Akhtar, MW, Parker, J. et al. (2013) Mae model Parkinson iPSC dynol isogenig yn dangos camweithrediad nitrosative a achosir gan straen mewn trawsgrifiad MEF2-PGC1. Cell 155, 1351–1364,

42. Barbuti, P., Antony, P., Santos, B., Massart, F., Cruciani, G., Dording, C. et al. (2020) Mae defnyddio sgrinio cynnwys uchel i gynhyrchu clonau iPS sy'n deillio o gleifion wedi'u cywiro â genynnau sengl yn datgelu alffa-synuclein gormodol gyda threiglad pwynt clefyd Parkinson teuluol A30P. Celloedd 9,

43. Deng, H. a Yuan, L. (2014) Amrywiadau genetig a modelau anifeiliaid yn SNCA a chlefyd Parkinson. Heneiddio Res. Parch 15, 161–176, Mr.

44. Kasten, M. a Klein, C. (2013) Wynebau niferus treigladau alffa-synuclein. Mon. Anhwylder. 28, 697–701,

45. Singleton, AB, Farrer, M., Johnson, J., Singleton, A., Hague, S., Kachergus, J. et al. (2003) mae treblu locws alffa-Synuclein yn achosi clefyd Parkinson. Gwyddoniaeth 302, 841,

46. ​​Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Botelho, MG, Lin, KH, Cymru, P., Koch, JC et al. (2015) -synuclein uchel a achosir gan dreblu genynnau SNCA yn amharu ar wahaniaethu niwronaidd ac aeddfedu mewn bôn-gelloedd lluosog a achosir gan gleifion Parkinson's. Cell Marwolaeth Dis. 6, e1994,

47. Lin, L., G¨oke, J., Cukuroglu, E., Dranias, MR, VanDongen, AMJ a Stanton, LW (2016) Nodweddion moleciwlaidd sy'n sail i niwroddirywiad a nodwyd trwy fodelu in vitro ar gyfer cleifion clefyd Parkinson amrywiol yn enetig. Cell Rep. 15, 2411–2426,

48. Tagliaffiro, L., Zamora, ME a Chiba-Falek, O. (2019) Mae lluosi locws SNCA yn gwaethygu heneiddio niwclear niwronaidd. Hum. Mol. Genet. 28, 407–421,

49. Heman-Ackah, SM, Manzano, R., Hoozemans, JJM, Scheper, W., Flynn, R., Hagerty, W. et al. (2017) Mae alffa-synuclein yn cymell yr ymateb protein heb ei blygu mewn niwronau treblu SNCA sy'n deillio o iPSC sy'n deillio o glefyd Parkinson. Hum. Mol. Genet. 26, 4441–4450,

50. Vasquez, V., Mitra, J., Hegde, PM, Pandey, A., Sengupta, S., Mitra, S., et al. (2017) -synuclein ocsidiedig â chromatin yn achosi toriadau llinyn mewn genomau niwronaidd mewn modelau vitro o glefyd Parkinson. J. Alzheimer's Dis. 60, S133–S150,

51. Brazdis, R.-M., Alecu, JE, Marsch, D., Dahms, A., Simmnacher, K., L ¨orentz, S. et al. (2020) Arddangosiad o fregusrwydd niwronaidd rhanbarth-benodol yr ymennydd mewn model dynol yn seiliedig ar iPSC o glefyd Parkinson teuluol. Hum. Mol. Genet. 29, 1180-1191,

52. Flierl, A., Oliveira, LMA, Falomir-Lockhart, LJ, Mak, SK, Hesley, J., Soldner, F. et al. (2014) Mwy o fregusrwydd a sensitifrwydd straen o gelloedd rhagflaenol niwronaidd sy'n cario treblu genyn alffa-synuclein. PLoS ONE 9, e112413,

53. Ludtmann, MHR, Angelova, Cysylltiadau Cyhoeddus, Horrocks, MH, Choi, ML, Rodrigues, M., Baev, AY et al. (2018) -synuclein oligomers rhyngweithio â ATP synthase ac agor y mandwll trawsnewid athreiddedd mewn clefyd Parkinson. Cymmun Nat. 9, 2293,

54. Deas, E., Cremades, N., Angelova, PR, Ludtmann, MHR, Yao, Z., Chen, S. et al. (2016) Mae oligomers alffa-synuclein yn rhyngweithio ag ïonau metel i gymell straen ocsideiddiol a marwolaeth niwronaidd mewn clefyd Parkinson. Gwrthocsid. Arwydd Redox. 24, 376–391,

55. Byers, B., Cord, B., Nguyen, HN, Sch ¨ule, B., Fenno, L., Lee, PC et al. (2011) Treblu SNCA Mae niwronau DA claf Parkinson sy'n deillio o iPSC yn cronni -synuclein ac maent yn agored i straen ocsideiddiol. PLoS ONE 6, e26159,

56. Zygogianni, O., Antoniou, N., Kalomoiri, M., Kouroupi, G., Taoufifik, E. a Matsas, R. (2019) Ffenoteipio in vivo o glefyd Parkinson teuluol gyda bôn-gelloedd lluosog a achosir gan bobl: prawf - astudiaeth cysyniad. Neurochem. Res. 44, 1475–1493,

57. Conway, KA, Harper, JD a Lansbury, PT (1998) Cyflymu ffurfiant ffibril in vitro gan alffa-synuclein mutant sy'n gysylltiedig â chlefyd Parkinson cynnar. Nat. Med. 4, 1318–1320,

58. Khurana, V., Peng, J., Chung, CY, Auluck, PK, Fanning, S., Tardiff, DF et al. (2017) Mae rhwydweithiau graddfa genom yn cysylltu genynnau clefyd niwroddirywiol â -synuclein trwy lwybrau moleciwlaidd penodol. Cell Syst. 4, 157.e14–170.e14,

59. Dettmer, U.D., Newman, AJ, Soldner, F., Luth, ES, Kim, NC, von Saucken, VE et al. (2015) Mae treigladau missens sy'n achosi Parkinson -synuclein yn symud tetramerau brodorol i fonomerau fel mecanwaith ar gyfer cychwyn afiechyd. Nat. Cymmun. 6, 7314,

60. Zambon, F., Cherubini, M., Fernandes, HJR, Lang, C., Ryan, BJ, Volpato, V. et al. (2019) Mae patholeg cellog -synuclein yn gysylltiedig â chamweithrediad bio-egni mewn niwronau dopamin sy'n deillio o Parkinson's iPSC. Hum. Mol. Genet. 28, 2001-2013,

61. Cuddy, LK, Wani, WY, Morella, ML, Pitcairn, C., Tsutsumi, K., Fredriksen, K. et al. (2019) Mae clirio cellog a achosir gan straen yn cael ei gyfryngu gan y protein SNARE ykt6 ac yn cael ei amharu gan -synuclein. Neuron 104, 869.e11–884.e11,

62. Kouroupi, G., Taoufifik, E., Vlachos, IS, Tsioras, K., Antoniou, N., Papastefanaki, F. et al. (2017) Cysylltedd synaptig diffygiol a niwropatholeg echelinol mewn model dynol yn seiliedig ar iPSC o glefyd Parkinson teuluol. Proc. Natl. Acad. Sci. UDA 114, E3679–E3688,

63. Stykel, MG, Humphries, K., Kirby, AS, Czaniecki, C., Wang, T., Ryan, T. et al. (2018) Nitradiad microtiwbwl yn blocio cludiant mitocondriaidd echelinol mewn model bôn-gelloedd lluosog dynol o glefyd Parkinson. FFASEB J. 32, 5350–5364, Mr.

64. Shaltouki, A., Hsieh, C.-H., Kim, MJ a Wang, X. (2018) Mae alffa-synuclein yn gohirio mitophagy a thargedu Miro yn achub colled niwronau mewn modelau Parkinson's. Acta Neuropathol. 136, 607–620,

65. Nguyen, HN, Byers, B., Cord, B., Shcheglovitov, A., Byrne, J., Gujar, P. et al. (2011) Mae niwronau DA mutant LRRK2 sy'n deillio o iPSC yn dangos mwy o dueddiad i straen ocsideiddiol. Cell Bôn-gell 8, 267–280,

66. Bieri, G., Brahic, M., Bousset, L., Couthouis, J., Kramer, NJ, Ma, R. et al. (2019) Mae LRRK2 yn addasu patholeg -syn a lledaeniad mewn modelau llygoden a niwronau dynol. Acta Neuropathol. 137, 961–980,

67. Kim, H., Parc, HJ, Choi, H., Chang, Y., Parc, H., Shin, J. et al. (2019) Modelu G2019S-LRRK2 clefyd Parkinson achlysurol mewn organoidau canol yr ymennydd 3D. Bôn-gell Cynrychiolydd 12, 518–531,

68. Reinhardt, P., Schmid, B., Burbulla, LF, Sch ¨ondorf, DC, Wagner, L., Glatza, M. et al. (2013) Mae cywiro genetig o fwtaniad LRRK2 mewn iPSCs dynol yn cysylltu niwroddirywiad parkinsonaidd â newidiadau sy'n ddibynnol ar ERK mewn mynegiant genynnau. Cell Bôn-gell. 12, 354–367,

69. Schiesling, C., Kieper, N., Seidel, K. a Kr¨uger, R. (2008) Adolygiad: Clefyd Parkinson Teuluol – geneteg, ffenoteip clinigol a niwropatholeg am ffurf achlysurol gyffredin y clefyd. Neuropathol. Appl. Neurobiol. 34, 255–271,

70. Shaltouki, A., Sivapatham, R., Pei, Y., Gerencser, AA, Momˇcilovi ´c, O., Rao, MS et al. (2015) Newidiadau mitocondriaidd gan PARKIN mewn niwronau dopaminergig gan ddefnyddio llinellau iPSC isogenig sy'n benodol i'r claf a PARK2. Bôn-gell Cynrychiolydd 4, 847–859,

71. Imaizumi, Y., Okada, Y., Akamatsu, W., Koike, M., Kuzumaki, N., Hayakawa, H. et al. (2012) Camweithrediad mitocondriaidd sy'n gysylltiedig â mwy o straen ocsideiddiol a chroniad -synuclein mewn niwronau sy'n deillio o iPSC PARK2 a meinwe'r ymennydd post mortem. Mol. Ymennydd 5, 35,

72. Chung, KK, Zhang, Y., Lim, KL, Tanaka, Y., Huang, H., Gao, J., et al. (2001) Mae Parkin yn hollti'r protein sy'n rhyngweithio alffa-synuclein, synffilin-1: goblygiadau ar gyfer ffurfiant corff Lewy mewn clefyd Parkinson. Nat. Med. 7, 1144–1150,

73. Ikeda, A., Nishioka, K., Meng, H., Takanashi, M., Hasegawa, I., Inoshita, T. et al. (2019) Mae treigladau yn CHCHD2 yn achosi -synuclein agregu. Hum. Mol. Genet. 28, 3895–3911,

74. Papapetrou, EP a Sadelain, M. (2011) Cynhyrchu bôn-gelloedd plwripotent dynol anwythol trawsgene gyda fector polycistronic sengl ecsgliwsif. Nat. Protoc. 6, 1251–1273,

75. Narsinh, KH, Jia, F., Robbins, RC, Kay, MA, Longaker, MT a Wu, JC (2011) Cynhyrchu bôn-gelloedd plwripotent a achosir gan ddyn oedolion gan ddefnyddio fectorau DNA minicircle anfeirysol. Nat. Protoc. 6, 78–88,

76. Kim, K., Zhao, R., Doi, A., Ng, K., Unternaehrer, J., Cahan, P. et al. (2011) Gall math o gell rhoddwr ddylanwadu ar epigenom a photensial gwahaniaethu bôn-gelloedd lluosog a achosir gan bobl. Nat. Biotechnol. 29, 1117–1119,

77. Nishino, K., Toyoda, M., Yamazaki-Inoue, M., Fukawatase, Y., Chikazawa, E., Sakaguchi, H. et al. (2011) deinameg methylation DNA mewn bôn-gelloedd lluosog a achosir gan bobl dros amser. PLoS Genet. 7, e1002085,

78. Yehezkel, S., Rebibo-Sabbah, A., Segev, Y., Zuckerman, M., Shaked, R., Huber, I. et al. (2011) Ailraglennu rhanbarthau telomerig yn ystod y broses o gynhyrchu bôn-gelloedd lluosog a achosir gan bobl a gwahaniaethu wedyn i ddeilliadau tebyg i ffibroblast. Epigeneteg 6, 63-75,

79. Rohani, L., Johnson, AA, Arnold, A. a Stolzing, A. (2014) Y llofnod heneiddio: nodwedd o fôn-gelloedd lluosog ysgogedig? Cell Heneiddio 13, 2–7,

80. Miller, JD, Ganat, YM, Kishinevsky, S., Bowman, RL, Liu, B., Tu, EY et al. (2013) Modelu dynol yn seiliedig ar iPSC o glefyd sy'n dechrau'n hwyr trwy heneiddio a achosir gan progerin. Cell Bôn-gell 13, 691–705,

81. Vera, E., Bosco, N. a Studer, L. (2016) Cynhyrchu modelau afiechyd dynol sy'n dechrau'n hwyr yn seiliedig ar iPSC trwy ysgogi ffenoteipiau niwronaidd sy'n gysylltiedig ag oedran trwy drin telomerase. 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) Ffenoteipiau clefyd-benodol mewn niwronau dopamin o fodelau dynol sy'n seiliedig ar iPS o glefyd Parkinson genetig ac ysbeidiol. EMBO Mol. Med. 4, 380–395,

83. Safari, F., Hatam, G., Behbahani, AB, Rezaei, V., Barekati-Mowahed, M., Petramfar, P. et al. (2020) System CRISPR: blwch offer trwybwn uchel ar gyfer ymchwil a thrin clefyd Parkinson. Cell. Mol. Neurobiol. 40, 477–493, h

84. Guhathakurta, S., Kim, J., Adams, L., Basu, S., Cân, MK, Adler, E. et al. (2021) Mae gwanhad wedi'i dargedu o farciau histone uchel yn SNCA yn lleddfu -synuclein mewn clefyd Parkinson. EMBO Mol. Med. 13, e12188,

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

1. Ysgol Feddygaeth Ffisioleg, Prifysgol Genedlaethol Iwerddon Galway, Galway, Iwerddon;

2. C’ URAM SFI Centre for Research in Medical Dyfeisiadau, the National University of Ireland Galway, Galway, Ireland