Sovremennye podkhody v izuchenii neyrodegenerativnykh zabolevaniy in vitro

Full Text

Изучение патологических механизмов, происходящих в нейральных клетках при развитии нейродегенератив-ных заболеваний, является важной задачей современной биомедицины. Разные патологические состояния соответствуют дегенерации различных типов нейронов. Так, при болезни Паркинсона гибнут дофаминергические, при спинальной мышечной атрофии и боковом амиотрофическом склерозе - моторные, болезни Гентингтона - срединные шипиковые, болезни Альцгеймера - кортекс-ные нейроны. Однако в развитии данных заболеваний большую роль играют астроглиальные клетки, выполняющие многочисленные функции: опорную, трофическую, репаративную, гомеостатическую. Перспективным направлением исследований нейро-дегенеративных заболеваний является создание клеточных моделей на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК), подвергшихся направленной дифференцировке в специализированные типы клеток. Для визуализации патологических процессов, происходящих в ИПСК и их производных на разных стадиях диф-ференцировки, популярным становится использование генетически-кодируемых биосенсоров, а также внесение конструкций экспрессирующих флуоресцентные белки под промотором генов, специфичных для определённых типов клеток. Данные манипуляции стали возможными благодаря использованию инструмента геномного редактирования CRISPR/Cas9, который позволяет производить направленные манипуляции с геномом клеток. Используя методы геномного редактирования, нами были созданы линии ИПСК, несущие в геноме репортерные конструкции экспрессии гена GFAP, специфичного для астроглии. Ведутся работы над повышением эффективности экспрессии флуоресцентного белка-репортера при направленной дифференцировке ИПСК в астроци-ты. Кроме того, нами получены линии ИПСК, несущие в геноме конструкцию roGFP-Grx1, с которой экспрессируется биосенсор окислительно-восстановительного потенциала глутатиона. Проведена направленная дифференцировка данных линий в дофаминергические нейроны и показано изменение спектра возбуждения редокс-зависимого флуоресцентного белка roGFP при добавлении в культуральную среду перекиси водорода. Таким образом, созданы предпосылки для дальнейших исследований вклада астроцитов в развитие окислительного стресса нейронов, полученных из ИПСК пациентов с наследственными нейродегенеративными заболеваниями. данные инструменты открывают перспективы в исследовании молекулярно-генетических механизмов патологий нейродегенеративных болезней и поиске мишеней для их терапии.

About the authors

Elena Viktorovna Grigor'eva

Email: evlena@bionet.nsc.ru

Tuyana Bairovna Malankhanova

Sof'ya Viktorovna Pavlova

Elizaveta Ivanovna Ust'yantseva

Sergey Petrovich Medvedev

Suren Minasovich Zakiyan

Anastasiya Aleksandrovna Malakhova

References

Supplementary files