İnsan iPSC'leri, fonksiyonel mitokondri bağışlayarak rotenon kaynaklı mitokondriyal disfonksiyonu ve dopaminerjik nörodejenerasyonu in vitro olarak kurtarır.

Araştırma özeti

Aşağıdaki metin kaynak makalenin lisansı doğrulanmış orijinal özetidir. cc by

BackgroundParkinson's disease (PD) is one of the neurodegeneration diseases characterized by the gradual loss of dopaminergic (DA) neurons in the substantia nigra region of the brain. Substantial evidence indicates that at the cellular level mitochondrial dysfunction is a key factor leading to pathological features such as neuronal death and accumulation of misfolded α-synuclein aggregations. Autologous transplantation of healthy purified mitochondria has shown to attenuate phenotypes in vitro and in vivo models of PD. However, there are significant technical difficulties in obtaining large amounts of purified mitochondria with normal function. In addition, the half-life of mitochondria varies between days to a few weeks. Thus, identifying a continuous source of healthy mitochondria via intercellular mitochondrial transfer is an attractive option for therapeutic purposes. In this study, we asked whether iPSCs derived astrocytes can serve as a donor to provide functional mitochondria and rescue injured DA neurons after rotenone exposure in an in vitro model of PD.MethodsWe generated DA neurons and astrocytes from human iPSCs and hESCs. We established an astroglial-neuronal co-culture system to investigate the intercellular mitochondrial transfer, as well as the neuroprotective effect of mitochondrial transfer. We employed immunocytochemistry and FACS analysis to track mitochondria.ResultsWe showed evidence that iPSCs-derived astrocytes or astrocytic conditioned media (ACM) can rescue DA neurons degeneration via intercellular mitochondrial transfer in a rotenone induced in vitro PD model. Specifically, we showed that iPSCs-derived astrocytes from health spontaneously release functional mitochondria into the media. Mito-Tracker Green tagged astrocytic mitochondria were detected in the ACM and were shown to be internalized by the injured neurons via a phospho-p38 depended pathway. Transferred mitochondria were able to significantly reverse DA neurodegeneration and axonal pruning following exposure to rotenone. When rotenone injured neurons were cultured in presence of ACM depleted of mitochondria (by ultrafiltration), the neuroprotective effects were abolished.ConclusionsOur studies provide the proof of principle that iPSCs-derived astrocytes can act as mitochondria donor to the injured DA neurons and attenuate pathology. Using iPSCs derived astrocytes as a donor can provide a novel strategy that can be further developed for cellular therapy for PD.

Türkçe çeviri

Makine çevirisi · Klinik kullanım öncesinde kaynakla karşılaştırılmalı.

Arka planParkinson hastalığı (PD), beynin substantia nigra bölgesindeki dopaminerjik (DA) nöronların kademeli kaybı ile karakterize edilen nörodejenerasyon hastalıklarından biridir. Önemli kanıtlar, hücresel düzeyde mitokondriyal disfonksiyonun nöronal ölüm ve yanlış katlanmış ⁇ -sinüklein agregasyonlarının birikimi gibi patolojik özelliklere yol açan önemli bir faktör olduğunu göstermektedir. Sağlıklı saflaştırılmış mitokondrilerin otolog transplantasyonu, PD'nin in vitro ve in vivo modellerinde fenotipleri zayıflattığını göstermiştir. Bununla birlikte, normal işlevle yüksek miktarda saflaştırılmış mitokondri elde etmede önemli teknik zorluklar vardır. Buna ek olarak, mitokondrinin yarı ömrü günler ila birkaç hafta arasında değişir. Bu nedenle, hücrelerarası mitokondri transferi yoluyla sürekli bir sağlıklı mitokondri kaynağının belirlenmesi, terapötik amaçlar için çekici bir seçenektir. Bu çalışmada, iPSC'lerin türetilmiş astrositlerin, PD'nin in vitro bir modelinde rotenon maruziyetinden sonra fonksiyonel mitokondri sağlamak ve yaralı DA nöronlarını kurtarmak için bir donör olarak hizmet edip edemeyeceğini sorduk.Methodlarİnsan iPSC'lerinden ve hESC'lerden DA nöronları ve astrositleri ürettik. Hücreler arası mitokondriyal transferin yanı sıra mitokondriyal transferin nöroprotektif etkisini araştırmak için astroglial-nöronal bir ko-kültür sistemi kurduk. Mitokondriyi takip etmek için immünositokimya ve FACS analizini kullandık.SonuçlarİPSC'lerin türevi astrositlerin veya astrositik koşullu medyanın (ACM) hücrelerarası mitokondriyal transfer yoluyla DA nöronları dejenerasyonunu kurtarabileceğini gösteren kanıtlar gösterdik. Spesifik olarak, iPSCs kaynaklı astrositlerin sağlıktan kendiliğinden fonksiyonel mitokondriyi medyaya saldığını gösterdik. Mito-Tracker Green etiketli astrositik mitokondri ACM'de tespit edildi ve yaralı nöronlar tarafından fosfo-p38 bağlı bir yol yoluyla içselleştirildiği gösterildi. Aktarılan mitokondri, rotenona maruz kaldıktan sonra DA nörodejenerasyonunu ve aksonal budamayı önemli ölçüde tersine çevirebildi. Rotenon yaralı nöronları, ACM'nin mitokondri (ultrafiltrasyon yoluyla) tükenmesi varlığında kültürlendiğinde, nöroprotektif etkiler ortadan kaldırıldı.SonuçlarÇalışmalarımız, iPSC'lerin türetilmiş astrositlerinin, yaralı DA nöronlarına mitokondri donörü olarak hareket edebileceği ve patolojiyi zayıflatabileceği ilkesinin kanıtını sunmaktadır. Bir donör olarak iPSCs türetilmiş astrositleri kullanmak, PD için hücresel terapi için daha da geliştirilebilecek yeni bir strateji sağlayabilir.

İlgili konular