بکار گیری سلول های بنیادی پرتوان انسانی برای مدل سازی اجزای نورونی و گلیالی اختلالات تکوینی عصبی
تاریخ انتشار: دوشنبه 25 شهریور 1398
| امتیاز:
مدل های سلولی اختلالات تکوینی عصبی یک سیستم آزمایشگاهی ارزشمند را برای کشف مکانیسم های بیماری و استراتژی های درمانی جدید ارائه می دهند. توانایی سلول های بنیادی پرتوان القایی(iPSCs) برای تولید انواع متنوع سلول های مغزی پتانسیل زیادی را برای مدل سازی اختلالات متعدد تکوینی عصبی ارائه می دهند. سلول های iPS مشتق از بیماران دارای مشخصه های ژنتیکی و مولکولی منحصربفردی از افراد بیمار هستند که به محققین اجازه می دهند محدودیت های مدل های رفتاری تراریخته و هم چنین تولید مدل های مشتق از فرضیه را برای مطالعه فنوتیپ های مربوط به بیماری در سطح سلولی را نشان دهند. در این مقاله ما ادبیات موجود که از مدل سازی مبتنی برiPSCs برای درک مشارکت عصبی و گلیالی در اختلالات تکوینی عصبی شامل اختلالات طیف اوتیسم(ASD)، سندرم Rett، اختلال دو قطبی(BP) و شیزوفرنی استفاده کرده است را مرور می کنیم. برای مثال، کاندیداهای مولکولی متعدد در مدل های مبتنی بر iPSCs سه بعدی بیماران ASD تاثیر گذار بر فنوتیپ سلولی نشان داده اند. تاخیر در تمایز آستروسیت ها و تغییرات ریختی نورون ها با سندرم Rett همراه است. در مورد اختلالات دو قطبی و شیزوفرنی، مدل های مشتق از بیماران به شناسایی فنوتیپ های سلولی مرتبط با نواقص عصبی(مانند تهییج پذیری) و ناهنجاری های خاص موتاسیون در اولیگودندروسیت ها(مانند GSPG4) کمک کردند. علاوه بر این، ما مروری منتقدانه بر محدودیت های فعلی این زمینه خواهیم داشت و پیشنهادات روش شناسی را برای تقویت تلاش های مدل سازی اختلالات تکوینی عصبی در آینده ارائه می دهیم. پیشرفت بیشتر در طراحی آزمایش و روش شناسی مدل سازی بیماری ها یک مسیر جدید مهیج مربوط به اختلالات عصبی تکوینی را ارائه می دهد.
Mol Psychiatry. 2019 Aug 27. doi: 10.1038/s41380-019-0495-0. [Epub ahead of print]
The application of human pluripotent stem cells to model the neuronal and glial components of neurodevelopmental disorders.
Lee KM1, Hawi ZH1, Parkington HC2, Parish CL3, Kumar PV1, Polo JM2, Bellgrove MA1, Tong J4.
Abstract
Cellular models of neurodevelopmental disorders provide a valuable experimental system to uncover disease mechanisms and novel therapeutic strategies. The ability of induced pluripotent stem cells (iPSCs) to generate diverse brain cell types offers great potential to model several neurodevelopmental disorders. Further patient-derived iPSCs have the unique genetic and molecular signature of the affected individuals, which allows researchers to address limitations of transgenic behavioural models, as well as generate hypothesis-driven models to study disorder-relevant phenotypes at a cellular level. In this article, we review the extant literature that has used iPSC-based modelling to understand the neuronal and glial contributions to neurodevelopmental disorders including autism spectrum disorder (ASD), Rett syndrome, bipolar disorder (BP), and schizophrenia. For instance, several molecular candidates have been shown to influence cellular phenotypes in three-dimensional iPSC-based models of ASD patients. Delays in differentiation of astrocytes and morphological changes of neurons are associated with Rett syndrome. In the case of bipolar disorders and schizophrenia, patient-derived models helped to identify cellular phenotypes associated with neuronal deficits (e.g., excitability) and mutation-specific abnormalities in oligodendrocytes (e.g., CSPG4). Further we provide a critical review of the current limitations of this field and provide methodological suggestions to enhance future modelling efforts of neurodevelopmental disorders. Future developments in experimental design and methodology of disease modelling represent an exciting new avenue relevant to neurodevelopmental disorders.
PMID: 31455859