Generation of functional dopaminergic neurons from human spermatogonial stem cells to rescue parkinsonian phenotypes.

Araştırma özeti

Kaynak özetin Türkçe makine çevirisi. Klinik kullanım öncesinde özgün yayınla karşılaştırılmalı; hekim incelemesi değildir. cc by

Farklı kök hücre türlerinden veya yeniden programlanmış somatik hücrelerden indüklenmiş dopaminerjik (DA) nöronların oluşumundaki son ilerleme, Parkinson hastalığının (PD) tedavisi için muazzam bir potansiyele sahiptir. Bununla birlikte, hücre replasman tedavisi için güvenilir bir kaynağın olmaması, insan nörolojik bozukluklarının tedavisinde önemli bir sınırlama olmaya devam etmektedir. Ek olarak, in vitro farklılaşma veya hücre yeniden programlanması için geçerli protokoller insan DA nöronları üretmek için zahmetli, zaman alıcı ve pahalı ve insan spermatogonial kök hücrelerinin (hSSC'ler) işlevsel DA nöronlarına verimli bir şekilde dönüştürülmesi henüz elde edilmemiştir.Hastaların testiküler dokularından alınan metadlarPrimary hSSC'ler, esas olarak koku alma hücre koşullu bir hücre-ekseni kültüründen oluşan gelişmiş bir indüksiyon sistemine maruz bırakıldı. Morfolojik değişiklikler, çeşitli DA nöron fenotipik belirteçlerin (örneğin, Tuj-1, TH, Nurr1, DAT) ve birkaç kritik pro-DA nörogenez etkileyicisinin (örneğin, EN-1, Pitx3, Foxa2, Lmx1a, Lmx1b ve OTX2) ifadesiyle birlikte değerlendirildi. Buna ek olarak, transkriptom analizi yapay olarak farklılaştırılmış DA nöronları ile gerçek nöronlar arasındaki genetik benzerliği daha da değerlendirmek için kullanılmıştır. Eş zamanlı olarak, sinapz oluşumu, dopamin salınımı, elektrofizyolojik aktivite ve nörona özgü Ca2+ sinyalleme görüntüleri de dahil olmak üzere dönüştürülmüş DA nöronlarının fonksiyonel özellikleri belirlendi. Son olarak, indüksiyonun erken aşamasındaki hSSC'ler, fare striatumunda hayatta kalma, farklılaşma, göç, tümörijeniklik ve MPTP kaynaklı PD hayvanlarındaki fonksiyonel eksikliklerin iyileştirilmesi için değerlendirildi.SonuçlarHSSC kaynaklı nöronlar sadece nöronal morfolojik özellikler kazanmakla kalmadı, aynı zamanda DA nöronlarının çeşitli fenotipik genlerini ve protein karakteristiklerini ve pro-DA nörojenezi için kritik olan çeşitli efektörleri de ifade etti. Çarpıcı bir şekilde, indüksiyon süresi uzadıkça, DA nöron epigenetik durumu için kritik moleküllerin ekspresyonu kademeli olarak artarken, hSSC'ye özgü belirteçler keskin bir şekilde azaldı. 3 haftalık indüksiyondan sonra transdiferasyon verimliliği %21'e ulaştı. Buna ek olarak, hiyerarşik kümeleme analizi, farklılaşmış DA nöronlarının gerçek nöronlara yakından benzediğini gösterdi. Dahası, hSSC türevli nöronlar vahşi tip DA nöronların sofistike fonksiyonel özelliklerini kazandı ve pro-indüklenen hSSC'ler verimli bir şekilde hayatta kaldı, göç etti ve fare striatumuna transplantasyondan sonra tümörigenezi olmadan DA nöronlarına farklılaştı, PD hayvanlarındaki fonksiyonel eksikliklerin iyileştirilmesine yol açtı.Sonuçlar, mevcut geliştirilmiş basit yaklaşım kullanılarak, hSSC'lerin DA nöron morfolojik özelliklerini ve fonksiyonel kurtarma özelliklerini kazanabileceğini gösterdi. HSSC'lerin DA nöronlarına dönüştürülmesine yönelik stratejimiz çok verimlidir ve bu nedenle PD de dahil olmak üzere nörodejeneratif hastalıkları tedavi etmek için klinik hücre tedavisi için uygun alternatif bir yaklaşım sağlayabilir.

Özgün kaynak özetini okuyun

BackgroundRecent progress in the induced generation of dopaminergic (DA) neurons from different types of stem cells or reprogrammed somatic cells holds tremendous potential for the treatment of Parkinson's disease (PD). However, the lack of a reliable source for cell replacement therapy remains a major limitation in the treatment of human neurological disorders. Additionally, the current protocols for in vitro differentiation or cell reprogramming to generate human DA neurons are laborious, time-consuming, and expensive, and efficient conversion of human spermatogonial stem cells (hSSCs) to functional DA neurons has not yet been achieved.MethodsPrimary hSSCs from testicular tissues of patients were exposed to an improved induction system, which consisted mainly of olfactory ensheathing cell conditioned culture medium (OECCM) and a set of defined cell-extrinsic factors and small molecules. Morphological changes were assessed, along with the expression of various DA neuron phenotypic markers (e.g., Tuj-1, TH, Nurr1, DAT) and several critical pro-DA neurogenesis effectors (e.g., EN-1, Pitx3, Foxa2, Lmx1a, Lmx1b, and OTX2). In addition, transcriptome analysis was used to further evaluate the genetic similarity between the artificially differentiated DA neurons and genuine ones. Concomitantly, the functional properties of converted DA neurons including synapse formation, dopamine release, electrophysiological activity, and neuron-specific Ca2+ signaling images were determined. Finally, hSSCs in the early stage of induction were evaluated for survival, differentiation, migration, tumorigenicity in the mouse striatum, and improvement of functional deficits in MPTP-induced PD animals.ResultsThe hSSC-derived neurons not only acquired neuronal morphological features but also expressed various phenotypic genes and protein characteristic of DA neurons and several effectors critical for pro-DA neurogenesis. Strikingly, as the period of induction was prolonged, expression of the critical molecules for DA neuron epigenetic status gradually increased while hSSC-specific markers sharply decreased. After 3 weeks of induction, the transdifferentiation efficiency reached 21%. In addition, hierarchical clustering analysis showed that the differentiated DA neurons closely resembled genuine ones. Furthermore, the hSSC-derived neurons gained sophisticated functional properties of wild-type DA neurons, and pro-induced hSSCs efficiently survived, migrated, and differentiated into DA neurons without tumorigenesis after transplantation into mouse striatum, leading to improvement of functional deficits in PD animals.ConclusionsThe results showed that, using the present improved straightforward approach, hSSCs could acquire DA neuron morphological features and functional properties and rescue parkinsonian phenotypes. Our strategy for the conversion of hSSCs into DA neurons is very efficient and thus may provide an alternative approach suitable for clinical cell therapy to treat neurodegenerative diseases including PD.

Bilimsel değerlendirme

Araştırma sorusu

Sorunun kapsamı orijinal çalışma üzerinden değerlendirilir.

Yöntem ve örneklem

Çalışma tasarımı ve örneklem için kaynak makaleyi kontrol edin.

Temel bulgular

Bu kayıt için editoryal olarak onaylanmış bulgu özeti henüz yayımlanmadı.

Sınırlılıklar

Sonuçların genellenebilirliği, yanlılık ve klinik anlamı ayrıca incelenmelidir.

Bibliyografik veriden yöntem, örneklem veya klinik sonuç çıkarımı yapılmaz.