基于Progerin诱导的散发型帕金森症iPS细胞模型建立

Due to the population aging, patients with Parkinson's Disease(PD) in China increased rapidly, it was around two million now and with the acceleration of 100 thousands per year. PD traditionally has been considered a non-genetic disorder, only around 15% of individuals with PD have a first-degree relative who has the disease. Cell models with typical PD characters were not been well established, including the induced pluripotent stem cells (iPS) which lost most aging identity in the reprogramming process. So, in this study, we will generate sporadic PD iPS bank from patient's urine by non-integrating iPS inducing and PD-aging cell model by progerin induced aging, and then find new PD susceptibility genes by exon sequencing. It may not only provide new cell models for sporadic PD study and drug screening, and also suggestions for early prevention and treatment of PD.

伴随着老龄化程度的加剧，我国帕金森症（PD）疾病患者已达到约200万人，并且还在以每年约10万人的速度增加，其病因尚未被阐明。已知患者中有约15%具有遗传倾向性，对于占绝大多数的散发型病例缺乏有效的研究细胞模型，包括已建立的PD病人iPS细胞，由于重编程过程使其丧失了大部分衰老标志，无法在细胞水平产生PD表型。因此，针对散发型PD疾病，我们将通过本实验室建立的尿液非整合重编程系统，收集建立大量散发型帕金森症iPS细胞，再将其分化为多巴胺分泌神经元，通过早衰关键蛋白progerin处理方法建立早衰模型，筛选出能够出现PD表型的细胞株，再通过外显子测序等方法寻找新的我国人群遗传背景的PD易感基因，为PD的早期预防和干预提供依据，同时也为散发型PD疾病研究和药物筛选提供了新的细胞模型。

伴随着老龄化程度的程度的加剧，我国帕金森症（PD）疾病患者已达到约200万人，并且还在以每年约10万人的速度增加，其病因尚未被阐明。目前，对于绝大多数的PD病例缺尚乏有效的研究细胞模型。由于重编程过程把病人诱导多功能干细胞（iPSCs）分化的多巴胺能神经元变为年轻化，使其丧失了大部分衰老标志，因此对迟发性PD模型的建立是一个很大的挑战。在这项研究中，我们首先收集了散发型PD病人的尿液细胞，利用本实验室已建立的尿液非整合重编程系统，把PD病人的尿液细胞重编程为iPS细胞，再把病人的iPS细胞诱导成多巴胺能神经元，并通过免疫荧光技术检测被诱导的细胞中是否能表达多巴胺能神经元的标志物来确定病人iPS细胞是否分化成功。在这项研究中，我们还应用了一个小分子羟基脲（HD）去诱导PD病人iPS细胞来源的多巴胺能神经元促进其出现迟发性PD疾病相关症状。通过研究，我们建立了两株散发型PD病人的iPS细胞系，并且在6周的培养后，这两株散发型PD病人的iPS细胞系均不表现PD的相关症状。此外，我们发现了利用HU诱导PD病人iPS细胞来源的多巴胺能神经元可以显著地提高病人iPS细胞来源的多巴胺能神经元的内质网应激反应，从而抑制细胞的增殖生长。我们还发现在PD病人iPS细胞来源的多巴胺能神经元中，通过HU诱导，可以促使酪氨酸羟化酶的表达逐渐丧失，有效使其神经突缩短，并减少p-AKT和p-AKT下游目标蛋白（p-4EBP1和p-ULK1）的表达，增加cleaved-Caspase 3的表达。这些研究结果都表明了HU可以更方便、可靠地导致病人iPS细胞来源的多巴胺能神经元中迟发性PD细胞疾病相关表型的出现。本研究取得的成果为散发型PD疾病机理的研究和药物筛选提供了新的细胞模型。