Astrocytes generated from patient induced pluripotent stem cells recapitulate features of Huntington's disease patient cells

doi:10.1186/1756-6606-5-17

.2012年5月21日5时17分。

doi:10.1186/1756-6606-5-17。

患者诱导多能干细胞产生的星形胶质细胞再现了亨廷顿病患者细胞的特征

塔里娅·朱佩里¹, Woon Ryoung Kim先生, 程文江, 余惠美（Huimei Yu）, 罗素·L·马戈利斯, 克里斯托弗·罗斯, 郭利明, 宋红军

附属公司

PMID： 22613578
预防性维修识别码：项目经理3506453
内政部： 10.1186/1756-6606-5-17

患者诱导的多能干细胞产生的星形胶质细胞再现了亨廷顿舞蹈症患者细胞的特征

塔里娅·朱佩里等。臼齿脑. 2012.

.2012年5月21日5时17分。

doi:10.1186/1756-6606-5-17。

作者

塔里娅·朱佩里¹, Woon Ryoung Kim先生, 程文江, 余惠美（Huimei Yu）, 罗素·L·马戈利斯, 克里斯托弗·罗斯, 郭利明, 宋红军

隶属关系

¹美国马里兰州巴尔的摩市约翰霍普金斯大学医学院细胞工程研究所，邮编21205。

PMID： 22613578
预防性维修识别码：项目经理3506453
内政部： 10.1186/1756-6606-5-17

摘要

背景：亨廷顿病（HD）是一种严重的神经退行性疾病，临床表现为运动功能障碍、认知功能障碍和精神症状。目前还没有治愈这种进行性和致命性疾病的方法。这种遗传性疾病的诱因突变是亨廷顿基因中的三核苷酸重复扩增（CAG），导致聚谷氨酰胺束扩张。已经提出了多种机制来解释HD发生的优先纹状体和皮层退化，包括星形胶质细胞的非细胞自主作用。尽管存在许多细胞培养和动物模型，但非常需要能够更准确地复制人类疾病的实验系统。人类诱导多能干细胞（iPSCs）是研究神经系统疾病的一个引人注目的新工具，因为这种细胞类型可以从患者身上获得，作为难以获得的无限细胞（如神经元和星形胶质细胞）的可再生、遗传可控制来源。基于iPSC技术的实验系统的开发可以帮助识别分子损伤和治疗。

结果：我们从一名患有成人HD和50个CAG重复序列（F-HD-iPSC）的父亲和患有青少年HD和109个CAG重排（D-HD-iPSS）的女儿身上获得iPSC。这些疾病特异性iPSC系通过标准试验进行表征，以评估iPSC系的质量并证明其多能性。HD-iPSCs能够在体外产生表型正常的功能神经元，移植后能够存活并在体内分化为成年小鼠大脑中的神经元。令人惊讶的是，当HD-iPSCs定向分化为星形细胞谱系时，我们观察到来自F-HD-iPSC和D-HD-iPSC4的星形细胞中存在细胞质、电子透明的空泡，这在D-HD-星形细胞中更为明显。值得注意的是，在无额外应激源的基础培养条件下观察到患病星形胶质细胞的空泡化，并随着时间的推移而增加。重要的是，HD患者外周血淋巴细胞中也观察到类似的空泡化表型。总之，这些数据表明空泡化可能是与HD相关的表型。

结论：我们已经建立了一个独特的体外系统，利用患者特异性iPSCs研究HD发病机制。来自患者特异性iPSCs的星形胶质细胞表现出空泡化表型，这一现象以前在HD患者的原代淋巴细胞中有记录。我们的研究为未来使用人类iPSC模拟HD和高通量治疗屏幕的机制研究铺平了道路。

PubMed免责声明

数字

图1
**诱导多能干细胞系（iPSCs）的特性。A、 B类**：通过相差显微镜观察，成纤维细胞生成的iPSC细胞表现出典型的ESC形态(A类)保持了正常的核型(B类).C类：iPSCs强烈表达多能性标记碱性磷酸酶，而周围MEF为阴性。天：来自iPSC系的畸胎瘤的苏木精和伊红染色通过存在代表三个主要胚层（外胚层、内胚层和中胚层）的组织证实了多能性。比例尺：100μm。

图2
**D-HD-iPSCs分化为神经前体、未成熟和成熟功能神经元。A类**：使用无馈微分协议从D-HD-iPSC线生成的神经球样本图像。B类：巢蛋白阳性神经祖细胞显示玫瑰花结形成和不成熟（TUJ1⁺)神经元。C类：来自D-HD-iPSCs的神经元相位对比图。天：成熟（MAP2ab⁺)和双皮质激素（DCX⁺)表达神经元。电子：使用PA6细胞系从D-HD-iPSC衍生的神经祖细胞。在背景中观察到基质细胞单层。F类：TUJ1的大型网络⁺使用PA6基质细胞系进行诱导的神经祖细胞产生的神经元。比例尺：100μm。**G公司**：通过Western blot分析，D-HD-iPSC衍生神经元同时表达突变型和野生型HTT蛋白。**H（H）**：记录自D-HD-iPSC和C1-iPSC神经元的动作电位。我：从iPSC-衍生神经元记录的微型兴奋性突触后电流（mEPSCs）。

图3
**将来自F-HD-iPSCs的神经前体细胞移植到成年小鼠脑中。A类**：移植前表达GFP的F-HD-iPSCs衍生的神经球（相位对比和荧光显示GFP表达）。B类：神经祖细胞移植示意图。将GFP标记的神经前体细胞注入脑室下区（SVZ），并沿吻侧迁移流（RMS）迁移至嗅球（OB）。在RMS中检测到GFP和人核抗体（HNA）阳性神经元(C类)在六周和产科(天)移植后8周。电子：NeuN⁺移植后8周，在OB中检测到表现出颗粒细胞形态的GFP表达细胞。除非另有说明，否则比例尺：100μm。

图4
**从多能干细胞生成星形胶质细胞。A类**：采用多步骤方案生成星形胶质细胞。iPSCs最初通过无饲养方式分化为神经球，随后分化为星形胶质细胞。B类HD-iPSCs产生的星形胶质细胞表现出典型的星形细胞形态，并表达星形胶质细胞标记物胶质纤维酸性蛋白（GFAP）和S100β。比例尺：100μm（A）或20μm（B）。

图5
**从具有增加的细胞质空泡化的D-HD-iPSC产生的星形胶质细胞。A类**：相位对比显微镜下在星形胶质细胞的细胞质中检测到液泡（箭头）。空泡的数量因产生星形胶质细胞的iPSC系而异。B类：细胞质空泡化的量化。值代表平均值+ SEM（n=4；*：*P（P）* < 0.0001; 方差分析）。C类：细胞质空泡呈空，GFAP染色阴性。天：自噬体标记物LC3在正常培养条件下生长的星形胶质细胞中检测较弱，很少与细胞质液泡共定位。真空通常是空的（箭头）。比例尺：50μm。

图6
**氯喹治疗后星形胶质细胞中的空泡形成增强。A类**：用自噬抑制剂氯喹隔夜处理星形胶质细胞，导致所有被检测细胞系的细胞质空泡化增加，其中D-HD星形胶质细胞的空泡数量最多。B类用氯喹治疗后，S100β表达的星形胶质细胞的自噬空泡标记物LC3的细胞质染色增强。比例尺：50μm。

图7
**D-HD-iPSC衍生星形胶质细胞的超微结构变化。A类**：在星形胶质细胞的细胞质内观察到许多电子透明的空泡。**B、 C类**：星形胶质细胞中有一些自噬细胞空泡和髓鞘螺纹（箭头）。天：含有许多空细胞质空泡的星形胶质细胞的样本图像。高倍镜显示自噬细胞空泡伴髓磷脂螺旋(电子)和代表脂滴的大球形细胞质颗粒(F类).G、 H、I氯喹处理的星形胶质细胞表现出大量细胞质空泡化和溶酶体增殖。比例尺：2μm（A-D、G、H）或500 nm（E、F、I）。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

亨廷顿氏病猴iPSC衍生神经祖细胞衍生星形胶质细胞中亨廷顿病表型的改善。
Cho IK、Yang B、Forest C、Qian L、Chan AWS。 Cho IK等人。公共科学图书馆一号。2019年3月21日；14（3）：e0214156。doi:10.1371/journal.pone.0214156。2019年eCollection。公共科学图书馆一号。2019 PMID：30897183 免费PMC文章。
亨廷顿病研究中诱导的多能干细胞：进展与机遇。
Tousley A，Kegel-Gleason KB。 Tousley A等人。亨廷顿舞蹈症杂志。2016年6月28日；5(2):99-131. doi:10.3233/JHD-160199。亨廷顿疾病杂志。2016 PMID：27372054 免费PMC文章。审查。
亨廷顿病中诱导的多能干细胞：疾病建模和细胞治疗的潜力。
刘磊、黄建生、韩丙、张国喜、徐小霞、沈毅、李杰、姜海伊、林振中、熊恩、王涛。刘磊等。摩尔神经生物学。2016年12月；53(10):6698-6708. doi:10.1007/s12035-015-9601-8。Epub 2015年12月10日。摩尔神经生物学。2016 PMID：26659595 免费PMC文章。审查。
亨廷顿病患者诱导多能干细胞的定量蛋白质组分析。
Chae JI、Kim DW、Lee N、Jeon YJ、Jeon I、Kwon J、Kim J、Soh Y、Lee DS、Seo KS、Choi NJ、Park BC、Kang SH、Ryu J、Oh SH、Shin DA、Lee DR、Do JT、Park IH、Daley GQ、Song J。 Chae JI等人。《生物化学杂志》2012年9月15日；446(3):359-71. doi:10.1042/BJ20111495。生物化学杂志2012。 PMID：22694310
亨廷顿病患者诱导的多能干细胞的神经特性、体内效应和病理学。
Jeon I、Lee N、Li JY、Park IH、Park KS、Moon J、Shim SH、Choi C、Chang DJ、Kwon J、Oh SH、Shin DA、Kim HS、Do JT、Lee DR、Kim M、Kang KS、Daley GQ、Brundin P、Song J。 Jeon I等人。干细胞。2012年9月；30(9):2054-62. doi:10.1002/stem.1135。干细胞。2012 PMID：22628015

查看所有类似文章

引用人

革新缺血性卒中的诊断和治疗：神经血管单位衍生的细胞外囊泡的潜在作用。
高X，刘D，岳K，张Z，江X，罗P。 Gao X等。生物分子。2024年3月20日；14(3):378. doi:10.3390/biom14030378。生物分子。2024 PMID：38540796 免费PMC文章。审查。
探索诱导多能干细胞在癌症研究和治疗中的潜在前景。
Chehelgerdi M、Behdarvand Dehkordi F、Chehelgerdi M、Kabiri H、Salehian Dehkord H、Abdolvand M、Salmanizadeh S、Rashidi M，Niazmand A、Ahmadi S、Feizbakhshan S、Kabiris S、Vatandost N、Ranjbarnejad T。 Chehelgerdi M等人。摩尔癌症。2023年11月28日；22(1):189. doi:10.1186/s12943-023-01873-0。摩尔癌症。2023 PMID：38017433 免费PMC文章。审查。
突变体亨廷顿使亨廷顿病iPSC-derived小胶质细胞具有细胞自主表型。
Stöberl N、Donaldson J、Binda CS、McAllister B、Hall-Roberts H、Jones L、Massey TH、Allen ND。 Stöberl N等人。科学代表2023年11月22日；13(1):20477. doi:10.1038/s41598-023-46852-z。科学报告2023。 PMID：37993517 免费PMC文章。
利用微电极阵列上的人诱导多能干细胞衍生神经元模拟神经疾病：综述。
Lv S、He E、Luo J、Liu Y、Liang W、Xu S、Zhang K、Yang Y、Wang M、Song Y、Wu Y、Cai X。 Lv S等人。高级科学（Weinh）。2023年11月；10（33）：e2301828。doi:10.1002/advs.202301828。Epub 2023年10月20日。高级科学（Weinh）。2023 PMID：37863819 免费PMC文章。审查。
诱导多能干细胞源性胶质细胞在脑疾病研究和治疗中的应用。
Yang Z，Gong M，Yang C，Chen C，Zhang K。 Yang Z等。 Handb实验药理学。2023;281:103-140. doi:10.1007/164_2023697。 Handb实验药理学。2023 PMID：37735301 审查。

查看所有“被引用”文章

工具书类

1. Gusella JF，MacDonald ME。亨廷顿舞蹈症：从基因角度看致病过程。生物化学科学趋势。2006;31(9):533–540. doi:10.1016/j.tibs.2006.06.009。-内政部-公共医学
1. Ross CA，Tabrizi SJ。亨廷顿病：从分子发病机制到临床治疗。柳叶刀神经病学。2011;10(1):83–98. doi:10.1016/S1474-4422（10）70245-3。-内政部-公共医学
1. 一种新的基因，含有一个在亨廷顿病染色体上扩张且不稳定的三核苷酸重复序列。单元格。1993;72(6):971–983. doi:10.1016/0092-8674（93）90585-E。-内政部-公共医学
1. DiFiglia M、Sapp E、Chase KO、Davies SW、Bates GP、Vonsattel JP、Aronin N。大脑中神经元核内内含物和营养不良轴突中亨廷顿蛋白的聚集。科学。1997;277(5334):1990–1993. doi:10.1126/science.277.5334.1990。-内政部-公共医学
1. Imarisio S、Carmichael J、Korolchuk V、Chen CW、Saiki S、Rose C、Krishna G、Davies JE、Ttofi E、Underwood BR等。亨廷顿病：从病理学和遗传学到潜在治疗。《生物化学杂志》2008；412(2):191–209. doi:10.1042/BJ20071619。-内政部-公共医学

出版物类型

行动
行动

MeSH术语

行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动
行动

物质

行动

赠款和资金

LinkOut-更多资源

[1] Gusella JF，MacDonald ME。亨廷顿舞蹈症：从基因角度看致病过程。生物化学科学趋势。2006;31(9):533–540. doi:10.1016/j.tibs.2006.06.009。-内政部-公共医学

[2] Gusella JF，MacDonald ME。亨廷顿舞蹈症：从基因角度看致病过程。生物化学科学趋势。2006;31(9):533–540. doi:10.1016/j.tibs.2006.06.009。-内政部-公共医学

[3] Ross CA，Tabrizi SJ。亨廷顿病：从分子发病机制到临床治疗。柳叶刀神经病学。2011;10(1):83–98. doi:10.1016/S1474-4422（10）70245-3。-内政部-公共医学

[4] Ross CA，Tabrizi SJ。亨廷顿病：从分子发病机制到临床治疗。柳叶刀神经病学。2011;10(1):83–98. doi:10.1016/S1474-4422（10）70245-3。-内政部-公共医学

[5] 一种新的基因，含有一个在亨廷顿病染色体上扩张且不稳定的三核苷酸重复序列。单元格。1993;72(6):971–983. doi:10.1016/0092-8674（93）90585-E。-内政部-公共医学

[6] 一种新的基因，含有一个在亨廷顿病染色体上扩张且不稳定的三核苷酸重复序列。单元格。1993;72(6):971–983. doi:10.1016/0092-8674（93）90585-E。-内政部-公共医学

[7] DiFiglia M、Sapp E、Chase KO、Davies SW、Bates GP、Vonsattel JP、Aronin N。大脑中神经元核内内含物和营养不良轴突中亨廷顿蛋白的聚集。科学。1997;277(5334):1990–1993. doi:10.1126/science.277.5334.1990。-内政部-公共医学

[8] DiFiglia M、Sapp E、Chase KO、Davies SW、Bates GP、Vonsattel JP、Aronin N。大脑中神经元核内内含物和营养不良轴突中亨廷顿蛋白的聚集。科学。1997;277(5334):1990–1993. doi:10.1126/science.277.5334.1990。-内政部-公共医学

[9] Imarisio S、Carmichael J、Korolchuk V、Chen CW、Saiki S、Rose C、Krishna G、Davies JE、Ttofi E、Underwood BR等。亨廷顿病：从病理学和遗传学到潜在治疗。《生物化学杂志》2008；412(2):191–209. doi:10.1042/BJ20071619。-内政部-公共医学

[10] Imarisio S、Carmichael J、Korolchuk V、Chen CW、Saiki S、Rose C、Krishna G、Davies JE、Ttofi E、Underwood BR等。亨廷顿病：从病理学和遗传学到潜在治疗。《生物化学杂志》2008；412(2):191–209. doi:10.1042/BJ20071619。-内政部-公共医学

将引文保存到文件

电子邮件引文

添加到集合

添加到我的书目

您保存的搜索

为外部引文管理软件创建文件

您的RSS源

患者诱导多能干细胞产生的星形胶质细胞再现了亨廷顿病患者细胞的特征

隶属关系

患者诱导的多能干细胞产生的星形胶质细胞再现了亨廷顿舞蹈症患者细胞的特征

作者

隶属关系

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

医疗

研究材料

摘要

数字

类似文章

引用人

工具书类

出版物类型

MeSH术语

物质

相关信息

赠款和资金

LinkOut-更多资源

全文源

其他文献来源

医疗

研究材料