استفاده مداوم از الگوهای توپوگرافیکی گسسته، تولید نورون های دوپامینرژیک مزنسفالی دارای عملکرد از سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی افزایش می دهد
تاریخ انتشار: یکشنبه 24 تیر 1397
| امتیاز:
بیماری پارکینسون، یک اختلال مخرب عصبی پیشرونده است که بدلیل مرگ نورون های دوپامینرژیک مزنسفالی(DA) اتفاق می افتد. سلول های بنیادی پرتوان پتانسیل بالایی برای مطالعه شروع بیماری پارکینسون دارند؛ اما بدست آوردن این سلول ها در کمیت و کیفیت مناسب هنوز هم از نظر تکنیکی با مشکل مواجه است. نشان داده شده است که سیگنال های بیوفیزیکی، سرنوشت سلول های بنیادی را ههدایت می کنند اما اثر توپوگرافی های مختلف در متعهد شدن رده ای و مراحل بلوغ سلولی بعد از آن کمتر مورد ارزیابی قرار گرفته است. با استفاده از سلول های بنیادی پرتوان القایی انسانی(iPSCs)، ما الگوهای توپوگرافی را به به طور مداوم طی مراحل تمایزی استفاده کردند و توانایی آن ها را برای اثر گذاری روی محصول نهایی و عملکردی بودن نورون های دوپامینرژیک خاص زیر نوع منطقه بندی شده ارزیابی کردیم. گرافت کردن محصول بالاتری از نورون های دوپامینرژیک را نشان داد و ممکن است برای متعهد شدن رده ای اولیه سودمند باشد. سلول های تولید شده روی پیلارها در مرحله نهایی تمایز، پیچیدگی عصبی را افزایش داد و توانایی بیشتری را برای شروع پتانسیل های عمل تکراری نشان داد که نشان داد پیلارها منجر به تشکیل شبکه های بهتر و دارای عملکردتر می شود. پلت فرم توپوگرافی ما می تواند برای iPSCهای مشتق از بیماران استفاده شود و سلول هایی که حامل موتاسیون LRRK2 هستند زمانی که توپوگرافی دائمی بهینه ای برای آن ها فراهم شود، می توانند عملکردی داشته باشند. این امر می تواند به طور امیدوارانه ای تکوین مدل های سلولی قوی را تسریع کند و دیدگاه های جدیدی را در مورد کشف رویکردهای درمانی جدید برای بیماران پارکینسونی ارائه دهند.
Sci Rep. 2018 Jun 22;8(1):9567. doi: 10.1038/s41598-018-27653-1.
Sequential Application of Discrete Topographical Patterns Enhances Derivation of Functional Mesencephalic Dopaminergic Neurons from Human Induced Pluripotent Stem Cells.
Tan KKB1,2, Lim WWM3, Chai C4, Kukumberg M1, Lim KL3,4,5, Goh ELK6,7,8, Yim EKF9,10,11,12.
Abstract
Parkinson's Disease is a progressive neurodegenerative disorder attributed to death of mesencephalic dopaminergic (DA) neurons. Pluripotent stem cells have great potential in the study for this late-onset disease, but acquirement of cells that are robust in quantity and quality is still technically demanding. Biophysical cues have been shown to direct stem cell fate, but the effect of different topographies in the lineage commitment and subsequent maturation stages of cells have been less examined. Using human induced pluripotent stem cells (iPSCs), we applied topographical patterns sequentially during differentiation stages and examined their ability to influence derivation yield and functionality of regionalized subtype-specific DA neurons. Gratings showed higher yield of DA neurons and may be beneficial for initial lineage commitment. Cells derived on pillars in the terminal differentiation stage have increased neuronal complexity, and were more capable of firing repetitive action potentials, showing that pillars yielded better network formation and functionality. Our topography platform can be applied to patient-derived iPSCs as well, and that cells harbouring LRRK2 mutation were more functionally mature when optimal topographies were applied sequentially. This will hopefully accelerate development of robust cell models that will provide novel insights into discovering new therapeutic approaches for Parkinson's Disease.
PMID: 29934644