Исследователи из Калифорнийского университета, Медицинской школы Сан-Диего и Детской больницы Рэди в Сан-Диего создали первую клеточную модель in vitro, полученную из стволовых клеток, для редкого, но разрушительного нейродегенеративного состояния, называемого синдромом Кокейна (CS).
Результаты опубликованы в текущем онлайн-выпуске журнала Human Molecular Genetics.
CS отличается невысоким ростом и преждевременным старением. Признаки включают чрезвычайную чувствительность к солнечному свету, аномально маленький размер головы (микроцефалия), нарушение развития нервной системы, проблемы с глазами и неспособность набрать вес и расти с ожидаемой скоростью, что называется "неспособность процветать." Хотя специфические симптомы CS можно вылечить, лечения нет, и прогноз плохой. Большинство пациентов не доживают до двадцати лет.
Восемьдесят процентов случаев CS вызваны мутациями в гене ERCC6 с кодами белка, называемого синдромом Кокейна B (CSB). Предыдущие попытки смоделировать неврологические аспекты заболевания оказались трудными, поскольку существующие мышиные модели не отображают классических неврологических симптомов.
"Что нам нужно, так это надежная человеческая клеточная модель in vitro – так называемая “ болезнь в тарелке ” – которая позволила бы нам фундаментально понять, что происходит, и которая могла бы указать нам на возможные терапевтические цели и методы лечения," сказал старший автор Алиссон Р. Муотри, доктор философии, доцент кафедры педиатрии, клеточной и молекулярной медицины Медицинской школы Калифорнийского университета в Сан-Диего.
Муотри и его коллеги ранее использовали индуцированные плюрипотентные стволовые клетки для создания нейрональных моделей расстройств аутистического спектра. Отражая эти предыдущие усилия, Муотри и его команда создали модель клеток CS in vitro, взяв клетки кожи у двух людей с CS, превратив их в индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, а затем перепрограммировав стволовые клетки, чтобы они дифференцировались в нейронные клетки-предшественники и нейроны. Впоследствии нейроны сформировали функционирующие сети, получившие в народе название "мини-мозги."
Сети CS позволили исследователям идентифицировать области клеточной дисфункции по сравнению с нормальными нейронными сетями из контрольных моделей. В частности, они отметили, что нейронные сети с дефицитом CSB проявляют измененную электрофизиологическую активность, в том числе сниженную способность наращивать синаптические связи с другими нейронами и синхронизировать активность.
"Эта работа представляет собой альтернативу существующим моделям для изучения нейронно-специфических аспектов CS," сказал Муотри. "Это показывает, что белок CSB необходим для нормальной функции нейронов. Он показывает возможность создания новой актуальной модели человека in vitro с потенциальным клиническим интересом."