Identifikace změn glutamátergních drah specifických pro sporadickou formu Alzheimerovy choroby v lidských neuronech a astrocytech indukovaných z buněk pacientů
MUDr. Jiří Hudeček
Psychiatrická klinika
Popis projektu
V tomto projektu je FN Plzeň spoluřešitelem. Hlavní řešitelskou organizací je Univerzita Karlova – Lékařská fakulta v Plzni. Jedná se o čtyřletý projekt AZV č. NU20-09-00437, který byl zahájen 1. 5. 2020.
Úvod:
V současné době jsou naléhavě hledány vhodné postupy pro studium časné patologie Alzheimerovy choroby (AD). U neurodegenerativních poruch, včetně Alzheimerovy choroby, procházejí astrocyty složitými změnami, které se pohybují od atrofie se ztrátou funkce až po akumulaci reaktivních buněk kolem lézí specifických pro dané onemocnění (senilní plaky v případě AD). Buněčná patologie astrocytů v kontextu AD zůstává neobjasněna hlavně kvůli limitovanému použití zvířecích modelů, které, i když reprodukují některé patologické rysy nemoci, nenapodobují úplně dokonale její progresi. Pluripotentní indukované lidské kmenové buňky (hiPSC) vytváří novou revoluční platformu pro studium základních mechanizmů tohoto onemocnění.
Cíl:
Konkrétní cíle projektu jsou následující:
Cíl 1: Zavést biomedicínskou technologii k výrobě indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPSC) od osob trpících sporadickou formou AN.
Cíl 2: Vyhodnotit a identifikovat imunocytochemické vlastnosti astrocytů odvozených od iPSC za použití markerů specifických pro astrocyty.
Cíl 3: Vyhodnotit a identifikovat funkční vlastnosti iontových kanálů, zejména kanálů Ca2+, K+, Na+ společně s ionotropními a metabotropními receptory, zejména receptory pro ATP a glutamát.
Cíl 4: Analyzovat odlišně exprimované geny mezi skupinou zdravých osob a skupinou pacientů a korelovat je s naměřenými fyziologickými parametry v obou skupinách a mezi skupinami.
Cíl5: Identifikovat specifické změny glutamátergních drah u lidských astrocytů indukovaných z buněk pacientů se sporadickou formou AD s možným využitím ve strategii její léčby a prevence.
Metodika:
Metodika studie je postavena na analýze rozdílů v elektrofyziologických a imunocytochemických vlastnostech mezi astrocyty diferencovanými z kožních fibroblastů osob starších 60 let bez kognitivních vad a osob identifikovaných jako potenciálně trpících sporadickou formou Alzheimerovy choroby. Výběr osob do těchto dvou skupin proběhne na Psychiatrické klinice Fakultní nemocnice v Plzni. Po odebrání vzorků bude provedena diferenciace fibroblastů a jejich následná indukce, která umožňuje vývoj neuronálních buněčných linií (neuronů a astrocytů). Astrocyty související s Alzheimerovou chorobou budou identifikovány imunocytochemicky pomocí specifických biomarkerů.
Očekávané výsledky:
Tento projekt ve svém výsledku pomůže se zavedením biomedicínské technologie k produkci indukovaných pluripotentních kmenových buněk (iPSC) a dále umožní porozumět fyziopatologii signalizace vápníkových iontových kanálů a receptorů v astrocytech odvozených od iPSC u pacientů bez kognitivního poškození a u pacientů se sporadickou formou Alzheimerovy choroby.
Diskuze:
Hlavním cílem projektu je vytvořit model buněčných kultur vhodných pro sledování časných změn v biologii nervových buněk (neuronů a astrocytů) u pacientů s AD. Za použití metody indukovaných pluripotentních buněk (iPSC) bude studována úloha nervových buněk v průběhu vzniku sporadické formy AD. IPSC jsou ideálním modelem, jelikož a) je možné je odvodit od jakéhokoli jednotlivce; b) jsou geneticky shodné s dárcem a c) mají schopnost vytvořit jakýkoliv buněčný typ. Diferenciace lidských iPSC odvozených z fibroblastů na zralé nervové buňky ovlivňuje expresi iontových kanálů a receptorů, které by mohly hrát zásadní roli při vzniku AD. Cílem projektu proto bude identifikovat změny glutamátergních drah u lidských astrocytů indukovaných z buněk pacientů se sporadickou formou AD.
Závěr:
Z hlediska klinického významu naše výsledky pomohou odhalit mechanizmy odpovědné za zhoršení funkce astrocytů u pacientů s AD a umožní navrhnout účinnou strategii její léčby a prevence.
Projektu bylo uděleno schválení Etické komise FN a LF UK v Plzni č. 379/2019