Моделирование нейродегенеративных заболеваний, вызванных протеинопатией, на культурах клеток человека | Вестник Томского государственного университета. Биология. 2025. № 69. DOI: 10.17223/19988591/69/12

Моделирование нейродегенеративных заболеваний, вызванных протеинопатией, на культурах клеток человека

Причиной развития большинства нейродегенеративных заболеваний являются протеинопатии, связанные с накоплением в нейронах агрегатов неправильно свернутых белков синуклеина при болезни Паркинсона, амилоида при болезни Альцгеймера, хантингтина при болезни Гентингтона и др., что приводит к нарушению функционирования лизосомального аппарата, дисфункции митохондрий и в конечном итоге к клеточной гибели. Для изучения патологических процессов, приводящих к гибели нейронов, нами созданы клеточные модели на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) с докси-циклин-управляемой экспрессией альфа-синуклеина (SNCA), содержащего эпитопы 3×FLAG и 2×Strep-Tag II, необходимые для аффинной очистки белковых комплексов, взаимодействующих с альфа-синуклеином. Трансгены, кодирующие химерный белок SNCA-C-3×FLAG-2×ST и трансактиватор M2rtTA, внесены в локус AAVS1 ИПСК пациента с болезнью Паркинсона с помощью системы редактирования генома CRISPR/Cas9. Подтвержден плюрипотентный статус полученных трансгенных клонов ИПСК и проведена направленная дифференцировка в нейроны. Экспрессия SNCA-C-3×FLAG-2×ST в нейронах, дифференцированных из ИПСК, подтверждена Вестерн-блот-анализом. Полученные клеточные модели обладают способностью к неограниченной пролиферации в культуре, что позволяет планировать эксперименты по изучению взаимодействий альфа-синуклеина с различными белками и структурами в клетках человека при синуклеинопатиях, а также проводить тестирование потенциальных лекарственных препаратов на любых типах клеток организма человека, которые можно получить в результате направленной дифференцировки ИПСК. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.

Скачать электронную версию публикации

Загружен, раз: 9

Ключевые слова

клеточные модели на основе ИПСК, протеинопатия, альфа-синуклеин, нейродегенеративные заболевания, CRISPR/Cas9

Авторы

ФИО	Организация	Дополнительно	E-mail
Малахова Анастасия Александровна	Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук	канд. биол. наук, с.н.с. лаборатории эпигенетики развития; н.с. лаборатории геномных медицинских технологий	amal@bionet.nsc.ru
Аллаярова Элина Равильевна	Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет	лаборант-исследователь; студент	e.allayarova@g.nsu.ru
Шарипова Динара Витальевна	Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Новосибирский национальный исследовательский государственный университет	лаборант	d.sharipova@g.nsu.ru
Павлова Софья Викторовна	Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук	канд. биол. наук, н.с. лаборатории эпигенетики развития; с.н.с. лаборатории геномных медицинских технологий	spav@bionet.nsc.ru
Григорьева Елена Викторовна	Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук	канд. биол. наук, с.н.с. лаборатории эпигенетики развития; н.с. лаборатории геномных медицинских технологий	evlena@bionet.nsc.ru
Медведев Сергей Петрович	Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук	канд. биол. наук, в.н.с. лаборатории эпигенетики развития; с.н.с. лаборатории геномных медицинских технологий	medvedev@bionet.nsc.ru
Закиян Сурен Минасович	Институт цитологии и генетики Сибирского отделения Российской академии наук; Институт химической биологии и фундаментальной медицины Сибирского отделения Российской академии наук	д-р биол. наук, зав. лабораторией эпигенетики развития; г.н.с. лаборатории геномных медицинских технологий	zakian@bionet.nsc.ru

Всего: 7

Ссылки

Hartl F.U. Protein Misfolding Diseases // Annual review of biochemistry. 2017. Vol. 86. PP. 21-26.

Poewe W., Seppi K., Tanner C.M., Halliday G.M., Brundin P., Volkmann J., Schrag A.E., Lang A.E. Parkinson disease // Nature reviews. Disease primers. 2017. Vol. 3. 17013.

Burre J., Sharma M., & Sudhof T.C. Cell Biology and Pathophysiology of a-Synuclein // Cold Spring Harbor perspectives in medicine. 2018. Vol. 8, № 3. a024091.

Gloeckner C.J., Boldt K., Schumacher A., Roepman R., Ueffing M. A novel tandem affinity purification strategy for the efficient isolation and characterisation of native protein complexes // Proteomics. 2007. Vol. 7, № 23. PP. 4228-4234.

Malakhova A.A., Pavlova S.V., Grigor'eva E.V., Medvedev S.P., Minina J.M., Vyatkin Y.V., Khabarova E.A., Rzaev J.A., Kovalenko L.V., Zakian S.M. An Induced Pluripotent Stem Cell Line (ICGi023-A) Obtained from a Patient with Parkinson's Disease Associated Polymorphisms in LRRK2 and PINK1 Genes // Russian Journal of Developmental Biology. 2023. Vol. 54. PP. 88-95.

Pavlova S.V., Valetdinova K.R., Malankhanova T.B., Polivtsev D.E., Malahova A.A., Grigor'eva E.V., Shevchenko A.I., Zakian S.M., Medvedev S.P. Transgenic Lines of Human Induced Pluripotent Stem Cells ICGi022-A-6 and ICGi022-A-7 with Doxycycline-Inducible Variants of Programmable Nuclease AsCas12a // Russian Journal of Developmental Biology. 2023. Vol. 54. PP. 374-386.

Патент № 2795156 Российская Федерация, МПК C12N 15/11 (2006.01), C12N 15/00 (2006.01), СПК C12N 15/00 (2023.02). Рекомбинантная плазмидная ДНК pSNCA-C-3XFLAG-2XST-donor, обеспечивающая стабильную доксициклин-управляемую экспрессию химерного белка альфа-синуклеина в культурах клеток человека: № 2022117570: заявл. 28.06.2022: опубл. 28.04.2023, Бюл. № 13/ Медведев С.П., Малахова А.А., Коваленко Л.В., Закиян С.М.; заявитель ИЦиГ СО РАН, СурГУ. 18 с.

Oosterveen T., Garjao P., Moles-Garcia E., Soleilhavoup C., Travaglio M., Sheraz S., Peltrini R., Patrick K., Labas V., Combes-Soia L., Marklund U., Hohenstein P., Panman L. Pluripotent stem cell derived dopaminergic subpopulations model the selective neuron degeneration in Parkinson's disease // Stem Cell Reports. 2021. Vol. 16, № 11. PP. 27182735.

Li W., Chen S., Li J.Y. Human induced pluripotent stem cells in Parkinson's disease: A novel cell source of cell therapy and disease modeling // Progress in neurobiology. 2015. Vol. 134. PP. 161-77.

Ran F.A., Hsu P.D., Wright J., Agarwala V., Scott D.A., Zhang F. Genome engineering using the CRISPR-Cas9 system // Nature protocols. 2013. Vol. 8, № 11. PP. 2281-2308.

DeKelver R.C., Choi V.M., Moehle E.A., [... и др.] Urnov F.D. Functional genomics, proteomics, and regulatory DNA analysis in isogenic settings using zinc finger nuclease-driven transgenesis into a safe harbor locus in the human genome // Genome research. 2010. Vol. 20 (8), PP. 1133-42.

Marmolino D., Foerch P., Atienzar F.A., Staelens L., Michel A., Scheller D. Alpha synu-clein dimers and oligomers are increased in overexpressing conditions in vitro and in vivo // Molecular and cellular neurosciences. 2016. Vol. 71, PP. 92-101.