C9orf72 Hexanucleotide Expansions Are Associated with Altered Endoplasmic Reticulum Calcium Homeostasis and Stress Granule Formation in Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Neurons from Patients with Amyotrophic Lateral Sclerosis and Frontotemporal Dementia

doi:10.1002/stem.2388

.2016年8月；34(8):2063-78.

doi:10.1002/stem.2388。 Epub 2016年5月4日。

肌萎缩性侧索硬化和额颞叶痴呆患者诱导的多能干细胞源神经元中C9orf72六核苷酸扩增与内质网钙稳态改变和应激颗粒形成相关

附属公司

¹纳菲尔德临床神经科学系。
²生理学、解剖学和遗传学系。
^三詹姆斯·马丁干细胞设施，英国牛津大学威廉·邓恩爵士病理学院。
⁴日本茨城筑波国家先进工业科学技术研究所干细胞工程研究中心。

PMID： 27097283
预防性维修识别码：项目经理4979662
内政部： 10.1002/第2388项

肌萎缩性侧索硬化和额颞叶痴呆患者诱导的多能干细胞源神经元中C9orf72六核苷酸扩增与内质网钙稳态改变和应激颗粒形成相关

Ruxandra Dafinca公司等。干细胞. 2016年8月.

.2016年8月；34(8):2063-78.

doi:10.1002/stem.2388。 Epub 2016年5月4日。

附属公司

¹纳菲尔德临床神经科学系。
²生理学、解剖学和遗传学系。
^三詹姆斯·马丁干细胞设施，英国牛津大学威廉·邓恩爵士病理学院。
⁴日本茨城筑波国家先进工业科学技术研究所干细胞工程研究中心。

PMID： 27097283
预防性维修识别码：项目经理4979662
内政部： 10.1002/第2388项

摘要

C9orf72基因非编码区的扩展六核苷酸重复序列是肌萎缩侧索硬化症（ALS）的主要病因，在欧洲人群中占40%的家族性病例和7%的散发性ALS。我们已经从携带C9orf72六核苷酸扩增的患者的成纤维细胞中生成了诱导多能干细胞（iPSCs），将其分化为功能性运动神经元和皮层神经元，并进行了广泛的表型表征。在C9orf72 iPSC-derived运动神经元中，细胞存活率降低与Ca（2+）稳态功能障碍、抗凋亡蛋白Bcl-2水平降低、内质网应激增加和线粒体膜电位降低相关。此外，C9orf72运动神经元和皮层神经元显示出异常蛋白质聚集和应激颗粒形成的证据。本研究广泛描述了iPSC-衍生运动神经元作为携带C9orf72六核苷酸重复序列的ALS细胞模型的特征，描述了C9orf 72突变、钙信号失调、，改变蛋白质组，为治疗ALS和相关神经退行性疾病额颞叶痴呆提供潜在的药理靶点。干细胞2016；34:2063-2078.

关键词：肌萎缩侧索硬化；C9或72；钙调节异常；额颞叶痴呆；诱导多能干细胞；运动神经元。

PubMed免责声明

数字

图1
iPSC线特征。iPS C9 T2 7系列的特性数据。**（A）**：显示iPSC基因组完整性的核型图（使用Karyostudio分析的Illumina SNP阵列数据）。常染色体检测到的偏离参考数据的区域用绿色（扩增）或橙色带（删除）标注；左侧面板显示亲代成纤维细胞作为参考。**（B）**：多能性标记Tra‐1‐60和Nanog（黑线）iPSC的FACS分析；灰色填充图，同型控制。**（C）**：通过相位显微镜观察，人类iPSC表现出多能干细胞样形态（细胞接触依赖性簇，具有高核质比）；比例尺 = 100微米。**（D）**：对Illumina HT12v4转录组阵列数据的PluriTest分析表明，所有iPSC系都使用多能干细胞（红云）聚集，而不是部分或分化细胞（蓝云）。每个圆圈代表一条iPSC线，之前发布的线OX1‐19和NHDF‐1包含在参考点中[1 = AH017‐13；2 = OX3-9；三 = OX1‐61；4 = C902‐10；5 = AH017‐3；6 = OX1‐19；7 = NHDF‐1；8 = 7245‐1; 9 = 7245‐3; 10 = T2-7；11 = C902‐02；12 = T2‐6]；年轴多能性评分，x个轴新奇度得分。**（E）**：通过qRT‐PCR相对于阳性对照评估用SeVdp（KOSM）302L重新编程的iPSC株对仙台的清除率。缩写：iPSC，诱导多能干细胞；定量聚合酶链反应

图2
的功能特性*C9或72*诱导多能干细胞（iPSC）衍生的MNs。**（A）**：对照品系（OX1‐19、OX3‐9、AH017）和六个患者品系（C9‐T2‐6、C9‐T2‐7、C9‐7245‐1、C9‐7245‐3、C902‐2、C902‐10）中Islet1和Tuj1的免疫染色。**（B）**：Tuj1阳性细胞的定量显示80%-95%的细胞是神经元**（C）**Islet1阳性细胞的定量显示23%-40%的细胞是运动神经元，基因型之间无显著差异（*，对 > .05，单向方差分析）。**（D）**：全细胞记录显示，在控制MN和**（E）** *C9或72*MN。代表性电压钳数据显示了控制OX3-9阶跃膜去极化期间记录的内向和外向电流**（F）**和C9‐7245‐3（G）神经元。**（H）**：用Fluo‐4 AM孵育后，从神经元中记录到自发的钙振荡，用**（一）**KCl和（H）红藻氨酸（控制神经元如图所示）。n个 = 3个独立的差异；米=每行记录10-15个神经元；每行5个神经元用于离子电流测量。数据表示为平均值 ± SEM.比例尺 = 20微米。缩写：DAPI，4′，6-二氨基-2-苯基吲哚；MN，运动神经元。

图3
RNA焦点和重复相关的非ATG二肽在*C9或72*患者源性运动神经元（MN）。**（A）**：【CCCCGG】₄探针用于检测来自*C9或72*六核苷酸扩增。**（B）**：高达65%的神经元中检测到RNA焦点*C9或72*诱导多能干细胞（iPSC）衍生的MN（计121–157个神经元），而对照组未检测到病灶（**，对 < .01，单向方差分析）。**（C）**：对照组（OX3‐9和AH017）和患者品系（C902‐2、C9‐7245‐3和C9023）在基线检查时和用MG‐132治疗24小时后GR、PR、GA和GP二肽的点杂交分析。比例尺 = 5微米。数据表示为平均值 ± SEM。缩写：DAPI，4′，6-二氨基-2-苯基吲哚。

图4
ER Ca增加²⁺在中检测到内容*C9或72*诱导多能干细胞（iPSC）衍生的MN以及线粒体改变和Bcl-2蛋白失衡。**（A）**：TG刺激前后iPSC衍生神经元的图像**（B）**它们的代表性荧光痕迹。**（C）**：TG诱发ER-Ca的测量²⁺释放表明ER Ca显著升高²⁺与OX3-9（***，对 < .001; *,对 < .05; 单因素方差分析（带Dunnet事后检验）；n个 = 3个独立的差异，米 = 每个基因型记录150-200个神经元。**（D）**：免疫印迹显示所有患者的GRP78/BiP水平均升高，C9‐7245‐1和C8‐7245-3（*，对 < .05，采用Dunnet事后检验的单向方差分析）**（E）**.n个 = 3个独立的差异，米 = 每个基因型每个分化记录142-200个神经元。**（F）**：抗凋亡Bcl‐2蛋白的免疫印迹显示患者细胞系和**（G）**与对照组OX3-9、AH017-13和OX1-61（*，对 < .05; **,对 < .01，采用Dunnett事后检验的单向方差分析）；n个 = 3个独立的区别(n个 = AH017‐13和OX1‐61的2个独立区分），米 = 3-4次技术复制。**（H）**：定量聚合酶链反应证实Bcl-X的下调_L（左）和上调**（一）**BAK，特别是C9‐7245和C902‐2 MN线路（*，对 < .05; **,对 < .01; ***,对 < .001，采用Dunnett事后检验的单向方差分析）；n个 = 2个独立的微分；米 = 3份技术副本。**（J）**：装载有MitoTracker Red CMXRos并用Islet1和Tuj1进行免疫染色的OX3-9的代表性图像。**（K）**：胰岛MitoTracker平均荧光强度的量化1⁺/Tuj1号机组⁺神经元在所有患者系中显示出降低的线粒体膜电位（***，对 < .001，带有Dunnett事后检验的单向方差分析）；n个 = 2个独立的微分；米 = 每个基因型分析17-31个神经元。**（左）**：电子显微镜（EM）显示，与健康对照组（OX3-9）相比，患者细胞系C902‐2和C9‐7245‐3中的线粒体和线粒体增大。箭头指向线粒体。**（百万）**：线粒体改变的EM图像定量显示88%*C9或72*线粒体肿胀的神经元（**，对 < .01，使用Dunnet的事后检验进行方差分析）。**（N）**：细胞色素*c（c）*C9‐7245‐1（*，对 < .05，使用Dunnett的事后检验进行单因素方差分析）。n个 = 2个独立的差异，米 = 各2份技术副本。**（O）**：CNs显示凋亡标记细胞色素水平升高*c（c）*在C902‐10（*，对 < .05; **,对 < .01，单因素方差分析与Dunnett的事后检验）。n个 = 2个独立的差异。比例尺 = 20微米（J），1微米（L）。数据表示为平均值 ± 缩写：CNs，皮层神经元；内质网；MNs，运动神经元；TG、thapsigargin。

图5
裂解半胱天冬酶-3在*C9或72*MN和皮层神经元（CN）以及细胞活力降低*C9或72*MN和CN。**（A、B）**：裂解caspase‐3的免疫染色显示*C9或72*MN与对照MN的比较（*，对 < .05; **,*第页<*.01，用Dunnett的事后检验进行单因素方差分析）；n个 = 3个独立的差异；米 = 每个实验分析每个基因型400个细胞。**（C）**：检测到细胞活力降低*C9或72*PI染色的MNs（***，对 < .001，带有Dunnett的单向方差分析*事后（post-hoc）*测试）n个 = 2个独立的微分。**（D、E）**：与两个健康对照品系（OX3‐9和AH017‐13）相比，裂解胱天蛋白酶-3的免疫染色显示C902‐2和C902‐10品系中阳性皮层神经元的频率显著增加（*，对 < .05; ***,对 < .001，使用Dunnett的事后检验进行单因素方差分析）。**（F）**：通过PI染色在*C9或72*病人(***对 < .001，使用Dunnett的事后检验进行单因素方差分析）。n个 = 3个独立的差异。数据表示为平均值 ± SEM.比例尺 = 20微米。缩写：MNs，运动神经元；PI，碘化丙啶。

图6
p62在中升高*C9或72*神经元和PABP免疫阳性应激颗粒在*C9或72*神经元。**（A）**：C9运动神经元（MN）p62的免疫染色显示，聚集物是在基线条件下形成的。**（B、C）**：与基线条件下的对照组相比，免疫印迹显示C9‐T2‐6、C9‐的7245‐3和C902‐2 MN中p62的水平较高（*，对 < .05; **,对 < .01，采用Dunnet事后检验的单向方差分析）；n个 = 2个独立的差异，米 = 3份技术副本。**（D、E）**：与对照组（***，对 < .001，使用Dunnett的事后检验进行单因素方差分析）。**（F、G）**：免疫印迹法显示*C9或72*患者C902与对照组（***，对 < .001，采用Dunnett事后检验的单向方差分析）；**（H）**PABP公司⁺和TIA‐1⁺在基线条件下，在所有五个C9患者行中检测到应激颗粒**（一）**PABP公司⁺MN的发病率明显高于对照组（*，对 < .05; ***,对 < .01，采用Dunnet事后检验的单向方差分析）；n个 = 3个独立的微分；米 = 每个基因型分析387–918个神经元。**（J、K）**：帕布⁺C9 CNs（***，对 < .001，使用Dunnett的事后检验进行单因素方差分析）。比例尺 = 20微米；（H）底部面板中的比例尺 = 10微米。数据表示为平均值 ± 缩写：CNs，皮层神经元；DAPI，4′，6-二氨基-2-苯基吲哚；PABP，聚A结合蛋白。

请参阅PMC中的此图像和版权信息

类似文章

CRISPR/Cas9基因组编辑使用同源定向修复纠正C9orf72中携带六核苷酸扩增突变的诱导多能干细胞衍生运动神经元中肌萎缩侧索硬化相关表型。
Ababneh NA、Scaber J、Flynn R、Douglas A、Barbagallo P、Candalija A、Turner MR、Sims D、Dafinca R、Cowley SA、Talbot K。 Ababneh NA等人。人类分子遗传学。2020年8月3日；29(13):2200-2217. doi:10.1093/hmg/ddaa106。人类分子遗传学。2020 PMID：32504093 免费PMC文章。
C9orf72 ALS-FTD：自噬溶酶体途径在多个水平上失调的最新证据。
Beckers J、Tharkeshwar AK、Van Damme P。贝克斯J等人。自噬。2021年11月；17(11):3306-3322. doi:10.1080/15548627.2021.1872189。Epub 2021年2月26日。自噬。2021 PMID：33632058 免费PMC文章。审查。
针对C9ORF72重复扩增的ALS患者iPSC衍生运动神经元中的RNA焦点。
Sareen D、O'Rourke JG、Meera P、Muhammad AK、Grant S、Simpkinson M、Bell S、Carmona S、Ornelas L、Sahabian A、Gendron T、Petrucelli L、Baughn M、Ravits J、Harms MB、Rigo F、Bennett CF、Otis TS、Svendsen CN、Baloh RH。 Sareen D等人。《科学与运输医学》，2013年10月23日；5（208）：208ra149。doi:10.1126/scitranslmed.3007529。《科学与运输医学》，2013年。 PMID：24154603 免费PMC文章。
C9orf72相关肌萎缩侧索硬化症和额颞叶痴呆患者的ER线粒体系留和信号传导中断。
Gomez-Suaga P、Mórotz GM、Markovinovic A、Martín-Guerrero SM、Preza E、Arias n、Mayl K、Aabdien A、Gesheva V、Nishimura A、Annibali A、Lee Y、Mitchell JC、Wray S、Shaw C、Noble W、Miller CCJ。 Gomez-Suaga P等人。老化细胞。2022年2月；21（2）：e13549。doi:10.1111/acel.13549。Epub 2022年1月13日。老化细胞。2022 PMID：35026048 免费PMC文章。
肌萎缩侧索硬化症和额颞叶痴呆症中C9ORF72六核苷酸重复扩增的建模。
Stepto A、Gallo JM、Shaw CE、Hirth F。 Stepto A等人。神经病理学学报。2014年3月；127(3):377-89. doi:10.1007/s00401-013-1235-1。Epub 2013年12月24日。神经病理学学报。2014 PMID：24366528 审查。

查看所有类似文章

引用人

产生人类iPSC衍生的膈神经样运动神经元，以模拟ALS患者的呼吸运动神经元变性。
Thiry L、Sirois J、Durcan TM、Stifani S。 Thiry L等人。公共生物学。2024年2月28日；7(1):238. doi:10.1038/s42003-024-05925-z。公共生物学。2024 PMID：38418587 免费PMC文章。
刺激VAPB-PTPIP51 ER-mitochondria栓系纠正FTD/ALS突变TDP43连接的Ca²⁺和突触缺陷。
Markovinovic A、Martín-Guerrero SM、Mórotz GM、Salam S、Gomez-Suaga P、Pailluson S、Greig J、Lee Y、Mitchell JC、Noble W、Miller CCJ。 Markovinovic A等人。神经病理学学报。2024年2月23日；12(1):32. doi:10.1186/s40478-024-01742-x。神经病理学学报。2024 PMID：38395965 免费PMC文章。
强直性肌营养不良2型患者的慢性内质网应激通过线粒体DNA释放促进自身免疫。
Rösing S、Ullrich F、Meisterfeld S、Schmidt F、Mlitzko L、Croon M、Nattrass RG、Eberl N、Mahlberg J、Schlee M、Wieland A、Simon P、Hilbig D、Reuner U、Rapp A、Bremser J、Mirtschink P、Drukewitz S、Zillinger T、Beissert S、Paeschke K、Hartmann G、Trifunovic A、Bartok E、Günther C。 Rösing S等人。国家公社。2024年2月20日；15(1):1534. doi:10.1038/s41467-024-45535-1。国家公社。2024 PMID：38378748 免费PMC文章。
C9orf72 ALS/FTD果蝇模型的病理特征和药物疗效的比较研究。
Lee D、Jeong HC、Kim SY、Chung JY、Cho SH、Kin KA、Cho JH、Ko BS、Cha IJ、Chung-CG、Kim-ES、Lee SB。 Lee D等人。分子细胞。2024年1月；47(1):100005. doi:10.1016/j.mocell.2023.12.003。Epub 2023年12月15日。分子细胞。2024 PMID：38376483 免费PMC文章。
线粒体：肌萎缩侧索硬化治疗的一个有希望的融合靶点。
Cunha-Oliveira T、Montezinho L、Simóes RF、Carvalho M、Ferreiro E、Silva FSG。 Cunha-Oliveira T等人。细胞。2024年1月29日；13(3):248. doi:10.3390/cells13030248。细胞。2024 PMID：38334639 免费PMC文章。审查。

查看所有“被引用”文章

参考文献

1. DeJesus‐Hernandez M、Mackenzie IR、Boeve BF等人。C9ORF72非编码区的GGGGCC六核苷酸扩增导致染色体9p连锁FTD和ALS。神经元2011；72分245秒–256秒。-项目管理咨询公司-公共医学
1. Renton AE、Majounie E、Waite A等人。C9ORF72中的六核苷酸重复扩增是染色体9p21连锁ALS-FTD的原因。神经元2011；72:257–268.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Majounie E，Renton AE，Mok K等人。肌萎缩侧索硬化症和额颞叶痴呆患者C9orf72六核苷酸重复扩增的频率：一项横断面研究。《柳叶刀神经病学》2012；11:323–330.-项目管理咨询公司-公共医学
1. van der Zee J、Gijselinck I、Dillen L等人。与FTLD相关的C9orf72重复序列的泛欧研究：地理流行率、基因组不稳定性和中间重复序列。Hum Mutat 2013；34:363–373.-项目管理咨询公司-公共医学
1. Bieniek KF、Murray ME、Rutherford NJ等。C9ORF72六核苷酸重复扩增的额颞叶变性Tau病理学。神经病理学学报2013；125:289–302.-项目管理咨询公司-公共医学

出版物类型

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
行动
行动
行动

赠款和资金

LinkOut-更多资源

[1] DeJesus‐Hernandez M、Mackenzie IR、Boeve BF等人。C9ORF72非编码区的GGGGCC六核苷酸扩增导致染色体9p连锁FTD和ALS。神经元2011；72分245秒–256秒。-项目管理咨询公司-公共医学

[2] DeJesus‐Hernandez M、Mackenzie IR、Boeve BF等人。C9ORF72非编码区的GGGGCC六核苷酸扩增导致染色体9p连锁FTD和ALS。神经元2011；72分245秒–256秒。-项目管理咨询公司-公共医学

[3] Renton AE、Majounie E、Waite A等人。C9ORF72中的六核苷酸重复扩增是染色体9p21连锁ALS-FTD的原因。神经元2011；72:257–268.-项目管理咨询公司-公共医学

[4] Renton AE、Majounie E、Waite A等人。C9ORF72中的六核苷酸重复扩增是染色体9p21连锁ALS-FTD的原因。神经元2011；72:257–268.-项目管理咨询公司-公共医学

[5] Majounie E，Renton AE，Mok K等人。肌萎缩侧索硬化症和额颞叶痴呆患者C9orf72六核苷酸重复扩增的频率：一项横断面研究。《柳叶刀神经病学》2012；11:323–330.-项目管理咨询公司-公共医学

[6] Majounie E，Renton AE，Mok K等人。肌萎缩侧索硬化症和额颞叶痴呆患者C9orf72六核苷酸重复扩增的频率：一项横断面研究。《柳叶刀神经病学》2012；11:323–330.-项目管理咨询公司-公共医学

[7] van der Zee J、Gijselinck I、Dillen L等人。与FTLD相关的C9orf72重复序列的泛欧研究：地理流行率、基因组不稳定性和中间重复序列。Hum Mutat 2013；34:363–373.-项目管理咨询公司-公共医学

[8] van der Zee J、Gijselinck I、Dillen L等人。与FTLD相关的C9orf72重复序列的泛欧研究：地理流行率、基因组不稳定性和中间重复序列。Hum Mutat 2013；34:363–373.-项目管理咨询公司-公共医学

[9] Bieniek KF、Murray ME、Rutherford NJ等。C9ORF72六核苷酸重复扩增的额颞叶变性Tau病理学。神经病理学学报2013；125:289–302.-项目管理咨询公司-公共医学

[10] Bieniek KF、Murray ME、Rutherford NJ等。C9ORF72六核苷酸重复扩增的额颞叶变性Tau病理学。神经病理学学报2013；125:289–302.-项目管理咨询公司-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

肌萎缩性侧索硬化和额颞叶痴呆患者诱导的多能干细胞源神经元中C9orf72六核苷酸扩增与内质网钙稳态改变和应激颗粒形成相关

附属公司

肌萎缩性侧索硬化和额颞叶痴呆患者诱导的多能干细胞源神经元中C9orf72六核苷酸扩增与内质网钙稳态改变和应激颗粒形成相关

作者

附属公司

摘要

数字

类似文章

引用人

参考文献

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

其他

摘要

数字

类似文章

引用人

参考文献

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

其他