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J-GLOBAL ID：202202283747432807   整理番号：22A1019609

誘導多能性幹細胞由来中脳ドーパミン作動性ニューロンの電気生理学的特性はチロシンヒドロキシラーゼの発現と相関する【JST・京大機械翻訳】

Electrophysiological Properties of Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Midbrain Dopaminergic Neurons Correlate With Expression of Tyrosine Hydroxylase

著者 (8件)： Rakovic Aleksandar (Institute of Neurogenetics, University of Luebeck, Luebeck, Germany) ,  Voss Dorothea (Department of Anesthesiology and Intensive Care, Center of Brain, Behavior and Metabolism (CBBM), University of Luebeck, Luebeck, Germany) ,  Vulinovic Franca (Institute of Neurogenetics, University of Luebeck, Luebeck, Germany) ,  Meier Britta (Institute of Neurogenetics, University of Luebeck, Luebeck, Germany) ,  Hellberg Ann-Katrin (Department of Anesthesiology and Intensive Care, Center of Brain, Behavior and Metabolism (CBBM), University of Luebeck, Luebeck, Germany) ,  Nau Carla (Department of Anesthesiology and Intensive Care, Center of Brain, Behavior and Metabolism (CBBM), University of Luebeck, Luebeck, Germany) ,  Klein Christine (Institute of Neurogenetics, University of Luebeck, Luebeck, Germany) ,  Leipold Enrico (Department of Anesthesiology and Intensive Care, Center of Brain, Behavior and Metabolism (CBBM), University of Luebeck, Luebeck, Germany)
資料名： Frontiers in Cellular Neuroscience (Web)  (Frontiers in Cellular Neuroscience (Web))
巻： 16  ページ： 817198  発行年： 2022年 
JST資料番号： U7064A  ISSN： 1662-5102  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： スイス (CHE)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： チロシンヒドロキシラーゼ陽性(TH+)ドーパミン作動性ニューロン(DN)の誘発多能性幹細胞(iPSC)に基づく産生は,細胞及び分子レベルでのParkinson病(PD)の根底にある機構を解明し,薬物スクリーニングを行うための患者特異的in vitroモデルを作成するための強力な方法である。しかし,現在利用可能な分化パラダイムは高度に不均一な細胞集団をもたらし,しばしばPD関連TH+DNの失望画分(<50%)を生じる。この細胞集団の標的化分析を促進し,それらの電気生理学的性質を特性化するため,CRISPR/Cas9技術を用い,mCherryに基づくヒトTHレポーターiPSC系を作成した。続いて,レポーターiPSCを,iPSCから直接DNsまたはiPSC由来ニューロン前駆体(NPC由来DN)を含む代替法のどちらかを用い,ドーパミン作動性分化を行った。成熟ニューロンに対する最も高い変換効率を有する戦略を同定するために,両培養を,免疫化学および単細胞電気生理学によりニューロン分化を誘発後8週間にわたって調べた。mCherry発現は内因性THの発現と相関し,遺伝的編集はiPSCおよびNPC由来DNにおける分化過程にも内因性TH発現にも影響しないことを確認した。両培養はTH+細胞(≒30%)の同一割合を生じたが,全細胞パッチクランプ実験は,iPSC由来DNが電位依存性ナトリウムとカリウムチャンネルにより媒介されるより大きな電流を生じることを明らかにし,分化において2週間後に既にNPC由来DNと比較して,より高頻度のシナプス活性と成熟自然活動電位の発火列を示した。さらに,自発的活動電位発火はTH-細胞と比較してTH+ニューロンにおいてより頻繁に検出され,これらの2つのニューロン亜集団が異なる内因性電気生理学的特性を示すという直接的証拠を提供した。まとめると,このデータは,iPSC由来TH+とTH-ニューロン細胞集団の電気生理学的特性における実質的な差異を明らかにし,”フロアプレートプロトコル”は,PDにおける最も脆弱なニューロンサブタイプである電気生理学的に成熟したTH+DNsの生成において特に効率的である。Copyright 2022 The Author(s) All rights reserved. Translated from English into Japanese by JST.【JST・京大機械翻訳】

シソーラス用語： *ニューロン ,  *細胞 ,  シナプス ,  *チロシンヒドロキシラーゼ ,  ヒト ,  分化 ,  活動電位 ,  モデル ,  前駆体 ,  ターゲティング ,  Parkinson病 ,  パッチクランプ法 ,  *多能性幹細胞 ,  カテコールアミン ,  第一アミン
準シソーラス用語： 内因性 , 【Automatic Indexing@JST】

著者キーワード (7件)： ドーパミン作動性ニューロン ,  チロシンヒドロキシラーゼ ,  分化 ,  パーキンソン病 ,  パッチクランプ ,  電気生理学 ,  iPSC

分類 (2件)： 神経の基礎医学  (GN01020W) ,  細胞生理一般  (EF02010S)

物質索引 (1件)： ドーパミン

引用文献 (59件)：

• Abranches E., Silva M., Pradier L., Schulz H., Hummel O., Henrique D., et al (2009). Neural differentiation of embryonic stem cells in vitro: a road map to neurogenesis in the embryo. PLoS One 4:e6286. doi: 10.1371/journal.pone.0006286
• Ali F., Kwan A. C. (2020). Interpreting in vivo calcium signals from neuronal cell bodies, axons, and dendrites: a review. Neurophotonics 7:011402. doi: 10.1117/1.NPh.7.1.011402
• Antonov S. A., Novosadova E. V. (2021). Current State-of-the-Art and Unresolved Problems in Using Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Dopamine Neurons for Parkinson’s Disease Drug Development. Int. J. Mol. Sci. 22:3381. doi: 10.3390/ijms22073381
• Awad O., Panicker L. M., Deranieh R. M., Srikanth M. P., Brown R. A., Voit A., et al (2017). Altered Differentiation Potential of Gaucher’s Disease iPSC Neuronal Progenitors due to Wnt/beta-Catenin Downregulation. Stem Cell Rep. 9 1853-1867. doi: 10.1016/j.stemcr.2017.10.029
• Bardy C., van den Hurk M., Kakaradov B., Erwin J. A., Jaeger B. N., Hernandez R. V., et al (2016). Predicting the functional states of human iPSC-derived neurons with single-cell RNA-seq and electrophysiology. Mol. Psychiatry 21 1573-1588. doi: 10.1038/mp.2016.158

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