Нейрохимия, 2020, T. 37, № 4, стр. 358-367

Получение и характеристика глиальных клеток из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека

Е. В. Новосадова 1, Е. Л. Арсеньева 1, С. А. Антонов 1, Е. А. Казанцева 1, Л. В. Новосадова 1, О. Д. Курко 1, С. Н. Иллариошкин 2, В. З. Тарантул 1, И. А. Гривенников 1

1 ФГБУ Институт молекулярной генетики Национального исследовательского центра “Курчатовский институт”
Москва, Россия

2 ФГБНУ Научный центр неврологии
Москва, Россия

Поступила в редакцию 07.05.2020
После доработки 11.06.2020
Принята к публикации 26.06.2020

Аннотация

Технология получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) человека и возможность их направленной дифференцировки в специализированные клетки всех тканей организма открыла уникальные возможности для изучения молекулярно-генетических основ патогенеза нейродегенеративных заболеваний in vitro и эффективного скрининга соединений с нейропротекторной активностью. Целью настоящей работы явилось получение из ИПСК здорового донора и пациента с семейной формой болезни Паркинсона (мутация G2019S в гене LRRK2) культур глиальных клеток и их характеристика. На первом этапе работы было проведено сравнение трех описанных ранее протоколов дифференцировки глиальных клеток из нейральных предшественников ИПСК человека и был выбран метод, наиболее приемлемый в наших условиях с точки зрения качества и времени получения соответствующих культур. Полученные таким методом культуры глиальных клеток были охарактеризованы по уровням экспрессии ряда генов нейроглиальной дифференцировки. Также в полученных культурах была проанализирована экспрессия генов некоторых нейротрофических факторов (GDNF, BDNF, NGF, NT3). Было показано, что кондиционированная среда, полученная при культивировании глиальных клеток от пациента с болезнью Паркинсона, оказывала негативное влияние на рост нейритов дофаминергических нейронов в дифференцированных культурах здорового донора, уменьшая их длину примерно в 2 раза.

Ключевые слова: индуцированные плюрипотентные стволовые клетки человека, болезнь Паркинсона, дифференцировка, нейральные предшественники, глиальные клетки, иммунофлуоресценция, ПЦР

DOI: 10.31857/S1027813320040068

Список литературы

  1. Takahashi K., Tanabe K., Ohnuki M., Narita M., Ichisaka T., Tomoda K., Yamanaka S. // Cell. 2007. V. 131. P. 861–872.

  2. Новосадова Е.В., Гривенников И.А. // Успехи биологической химии. 2014. Т. 54. С. 3–38.

  3. Garcia-Leon J.A., Vitorica J., Gutierrez A. // Future Med. Chem. 2019. https://doi.org/10.4155/fmc-2018-0520

  4. Von Bartheld C.S., Bahney J., Herculano-Houzel S. // J. Comp. Neurol. 2016. V. 524. P. 3865–3895.

  5. Verkhratsky A., Nedergaard M. // Physiol. Rev. 2018. V. 98. P. 239–389.

  6. Molofsky A.V., Krencik R., Ullian E.M., Tsai H.H., Deneen B., Richardson W.D., Barres B.A., Rowitch D.H. // Genes Dev. 2012. V. 26. P. 891–907.

  7. Verkhratsky A., Sofroniew M.V., Messing A., Delanerolle N.C., Rempe D., Rodriguez J.J., Nedergaard M. // ASN Neuro. 2012. V. 4. pii: e00082. https://doi.org/10.1042/AN20120010

  8. Palpagama T.H., Waldvogel H.J., Faull R.L.M., Kwakowsky A. // Front. Mol. Neurosci. 2019. V. 12. P. 258. https://doi.org/10.3389/fnmol.2019.00258

  9. Bi F., Huang C., Tong J., Qiu G., Huang B.,Wu Q., Li F., Xu Z., Bowser R., Xia X.G., Zhou H. // Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 2013. V. 110. P. 4069–4074.

  10. di Domenico A., Carola G., Calatayud C., Pons-Espinal M., Mun˜oz J.P., Richaud-Patin Y., Fernandez-Carasa I., Gut M., Faella A., Parameswaran J., Soriano J., Ferrer I., Tolosa E., Zorzano A., Cuervo A.M., Raya A., Consiglio A. // Stem Cell Reports. 2019. V. 12. P. 213–229.

  11. Krencik R., Ullian E.M. // Frontiers in Cellular Neuroscience. 2013. V. 7. Article 25. P. 1–10. www.frontiersin.org.

  12. Krencik R., Weick J.P., Liu Y., Zhang Z.J., Zhang S.C. // Nat. Biotechnol. 2011. V. 29. P. 528–534.

  13. Santos R., Vadodaria K.C., Jaeger B.N., Mei A., Lefcochilos-Fogelquist S., Mendes A.P.D., Erikson G., Shokhirev M., Randolph-Moore L., Fredlender C., Dave S., Oefner R., Fitzpatrick C., Pena M., Barron J.J., Ku M., Denli A.M., Kerman B.E., Charnay P., Kelsoe J.R., Marchetto M.C., Gage F.H. // Stem Cell Reports. 2017. V. 8. P. 1757–1769.

  14. Ye Zhang S.A., Sloan L.E., Clarke C., Caneda C.A., Plaza P.D., Blumenthal H., Vogel G.K., Steinberg M.S.B., Edwards G., Li J.A., Duncan S.H., Cheshier L.M., Shuer E.F., Chang G.A., Grant M.G., Gephart B.A.B. // Neuron. 2016. V. 89. P. 37–53.

  15. Chen C., Jiang P., Xue H., Peterson S.E., Tran H.T., McCann A.E., Parast M.M., Li S., Pleasure D.E., Laurent L.C., Loring J.F., Liu Y., Deng W. // Nat. Commun. 2014. V. 5. P. 4430.

  16. Shaltouki A., Peng J., Liu Q., Rao M.S., Zeng X. // Stem Cells. 2013. V. 31. P. 941–952.

  17. Lundin A., Delsing L., Clausen M., Ricchiuto P., Sanchez J., Sabirsh A., Ding M., Synnergren J., Zetterberg H., Brolén G., Hicks R., Herland A., Falk A. // Stem Cell Reports. 2018. V. 10. P. 1030–1045.

  18. Mormone E., D’Sousa S., Alexeeva V., Bederson M.M., Germano I.M. // Stem Cells and Development. 2014. V. 23. P. 2626–2636.

  19. Kim K., Doi A., Wen B., Ng K., Zhao R., Cahan P., Kim J., Aryee M.J., Ji H., Ehrlich L.I., Yabuuchi A., Takeuchi A., Cunniff K.C., Hongguang H., McKinney-Freeman S., Naveiras O., Yoon T.J., Irizarry R.A., Jung N., Seita J., Hanna J., Murakami P., Jaenisch R., Weissleder R., Orkin S.H., Weissman I.L., Feinberg A.P., Daley G.Q. // Nature. 2010. V. 467. P. 285–290.

  20. Nazor K.L., Altun G., Lynch C., Tran H., Harness J.V., Slavin I., Garitaonandia I., Müller F.J., Wang Y.C., Boscolo F.S., Fakunle E., Dumevska B., Lee S., Park H.S., Olee T., D’Lima D.D., Semechkin R., Parast M.M., Galat V., Laslett A.L., Schmidt U., Keirstead H.S., Loring J.F., Laurent L.C. // Cell Stem Cell. 2012. V. 10. P. 620–634.

  21. Novosadova E.V., Nekrasov E.D., Chestkov I.V., Surdina A.V., Vasina E.M., Bogomazova A.N., Manuilova E.S., Arsenyeva E.L., Simonova V.V., Konovalova E.V., Fedotova E.Yu., Abramycheva N.Yu., Khaspekov L.G., Grivennikov I.A., Tarantul V.Z., Kiselev S.L., Illarioshkin S.N. // Sovremennye Tehnologii v Medicine. 2016. V. 8. P. 155–164.

  22. Новосадова Е.В., Арсеньева Е.Л., Мануилова Е.С., Хаспеков Л.Г., Бобров М.Ю., Безуглов В.В., Иллариошкин С.Н., Гривенников И.А. // Биохимия. 2017. V. 82. P. 1732–1739.

  23. Nenasheva V.V., Novosadova E.V., Makarova I.V., Lebedeva O.S., Grefenshtein M.A., Arsenyeva E.L., Antonov S.A., Grivennikov I.A., Tarantul V.Z. // Mol. Neurobiol. 2017. V. 54. P. 7204–7211.

  24. Pöyhönen S., Er S., Domanskyi A., Airavaara M. // Front. Physiol. 2019. V. 10. P. 486. https://doi.org/10.3389/fphys.2019.00486

  25. Bothwell M. F1000Res. 2016. V. 5. pii: F1000 Faculty Rev-1885. https://doi.org/10.12688/f1000research.8434.1

  26. Ibáñez C.F., Andressoo J.O. // Neurobiol. Dis. 2017. V. 97(Pt B). P. 80–89. https://doi.org/10.1016/j.nbd.2016.01.021

  27. Nasrolahi A., Mahmoudi J., Akbarzadeh A., Karimipour M., Sadigh-Eteghad S., Salehi R., Farhoudi M. // Rev. Neurosci. 2018. V. 29. P. 475–489.

Дополнительные материалы отсутствуют.