سلول های iPS مشتق از جانوران دارای خواب زمستانی، پلت فرمی را برای مطالعه سازش پذیری به سرما و کاربردهای پزشکی بالقوه آن ارائه می دهد
تاریخ انتشار: دوشنبه 27 فروردین 1397
| امتیاز:
پستانداران دارای خواب زمستانی در شرایط هیپوترمی(<10°C) بدون آسیب دیدن زنده می مانند، یک شاهکار قابل توجه از حفاظت سلولی که اهمیت زیادی برای کاربردهای بالقوه پزشکی دارد. با این حال، مکانیسم های که باعث مقاومت به سرما می شوند از جمله ثبات اسکلت سلولی، ناشناخته باقی مانده است. با استفاده از اولین رده سلول های بنیادی پرتوان القایی(iPSCs) مشتق از پستانداران دارای خواب زمستانی(13 سنجاب زمینی)، ما مسیرهای سلولی حیاتی برای تحمل سرما را کشف کردیم. مقایسه بین نورون های مشتق از iPSCهای مشتق از انسان و سنجاب های زمینی پاسخ های میتوکندریایی افتراقی و کنترل کیفی پروتئینی به سرما را نشان داد. در نورون های مشتق از iPSC انسانی، سرما استرس میتوکندریایی را شروع کرد و منجر به تولید بیش از اندازه گونه های اکسیژن فعال و نفوذپذیری غشای لیزوزومی شد که منجر به تخریب میکروتوبول می شود. دستکاری های این مسیرها، ثبات سرمایی میکروتوبول ها را در نورون های مشتق از iPSCهای انسانی و شبکیه رت ها(یک پستاندار فاقد خواب زمستانی) تامین کرد و پاسخ دهی نوری آن ها را بعد از یک دوره طولانی قرار گرفتن در معرض سرما حفظ کرد. علاوه براین، این درمان ها یکپارچگی میکروتوبول ها را به طور قابل توجهی در کلیه های حفاظت شده در سرما بهبود بخشید که نشان دهنده پتانسیل آن ها برای افزایش طول عمر پیوند اعضا است. بنابراین، iPSCهای مشتق از سنجاب های زمینی، یک پلت فرم منحصربفرد را برای شناسایی استراتژی های سازش پذیری به سرما در موجودات دارای خواب زمستانی تا انسان ها برای کاربردهای بالینی ارائه می دهند.
Cell. 2018 Mar 20. pii: S0092-8674(18)30290-3. doi: 10.1016/j.cell.2018.03.010. [Epub ahead of print]
iPSCs from a Hibernator Provide a Platform for Studying Cold Adaptation and Its Potential Medical Applications.
Ou J1, Ball JM1, Luan Y2, Zhao T3, Miyagishima KJ1, Xu Y4, Zhou H5, Chen J5, Merriman DK6, Xie Z7, Mallon BS8, Li W9.
Abstract
Hibernating mammals survive hypothermia (<10°C) without injury, a remarkable feat of cellular preservation that bears significance for potential medical applications. However, mechanisms imparting cold resistance, such as cytoskeleton stability, remain elusive. Using the first iPSC line from a hibernating mammal (13-lined ground squirrel), we uncovered cellular pathways critical for cold tolerance. Comparison between human and ground squirrel iPSC-derived neurons revealed differential mitochondrial and protein quality control responses to cold. In human iPSC-neurons, cold triggered mitochondrial stress, resulting in reactive oxygen species overproduction and lysosomal membrane permeabilization, contributing to microtubule destruction. Manipulations of these pathways endowed microtubule cold stability upon human iPSC-neurons and rat (a non-hibernator) retina, preserving its light responsiveness after prolonged cold exposure. Furthermore, these treatments significantly improved microtubule integrity in cold-stored kidneys, demonstrating the potential for prolonging shelf-life of organ transplants. Thus, ground squirrel iPSCs offer a unique platform for bringing cold-adaptive strategies from hibernators to humans in clinical applications.
PMID: 29576452