建立高效α-突触核蛋白突变的打靶iPSCs体系并应用于帕金森发病机制的研究

The mechanisms involved in Parkinson’s disease（PD） are urgently needed for the diagnosis and treatment particularly during the early disease stages. In a prior investigation, we demonstrated that α-synuclein could be the most valuable biomarkers in PD. However, the animal models aren’t able to reflect the human disease fully and objectively, which limit the study of early stage for PD. Induced pluripotent stem cell (iPSC) can be used to model neurodegenerative disease including Parkinson. This study is planning to use the α-synuclein mutant iPSCs lines from Stem cell research center of Tongji hospital, then differentiate the cells into dopamine (DA) neuron, and detect the effect of α-synuclein mutant on DA including morphology, ultrastructural pathology, electric physiology, transportation of axon, gene expression profiles and cell apoptosis, try to find the cause the DA degeneration, explore the initiation and pathogenesis of PD.

深入探讨帕金森病(PD)疾病进展过程中的分子作用机制，对早期诊断、治疗具有重要的临床意义。我们前期研究发现，α-突触核蛋白（α-synuclein）是PD早期诊断最有价值的蛋白标志物，但现有的动物模型都有局限性，患者来源的可诱导多潜能干细胞（iPSCs）为解决这一问题提供了良好的契机。本研究拟用我们同济医院干细胞研究中心建立的α-synuclein突变的帕金森患者iPSC 系，诱导其向多巴胺能神经元分化，建立PD的体外细胞模型，从分子水平、细胞水平动态观察α-synuclein对不同分化时空阶段细胞的影响，包括形态学、超微病理、电生理、线粒体DNA及功能、细胞凋亡、基因表达谱，试图从神经发育过程中，发现超早期病理变化，寻找多巴胺能神经元变性的始因和关键性时间段。

帕金森病(PD)是中老年常见的神经退行性疾病，以黑质多巴胺能神经元变性缺失和路易小体（LB）形成为特征。前期研究证实α-突触核蛋白(α-synuclein)是早期诊断最有价值的标志物。α-突触核蛋白作为与散发性帕金森病(PD)相关的主要基因，其突变能引发更早且更严重的症状。为更深入研究α-突触核蛋白在整个PD进展过程中的作用，建立一个可观的模型来捕获基础条件下的PD致病过程，我们以来源于具p.A53T突变患者的诱导多潜能干细胞（iPSC）系为契机，客观准确的再现了人PD病理生理改变的早期实验模型。在SHH、FGF-8b等小分子的调控下，将iPSC体外分化为突变的多巴能神经元，并利用TALEN技术进行严格对照。我们观察到超过75%的神经元可以记录内外向的离子流，且实验组的多巴胺能神经元产生的自发触活动要低于对照组。此外，iPSC分化来源的的突变神经元显示出与疾病相关的病理表现，包括αSyn蛋白质聚集，神经炎性表现以及扭曲或破碎的神经突静脉曲张。同时，突变神经元在相关基因信号中也表现出明显的差异性（p<0.05），这可为潜在的PD分子机制的研究提供帮助和新的思路。