Definición de los efectos específicos de isoformas de la apolipoproteína E en el desarrollo de células iPS en neuronas funcionales in vitro e in vivo

OBJETIVOS Proponemos determinar los efectos de diferentes formas de apoE en el desarrollo de células madre pluripotentes inducidas (iPS) en neuronas funcionales. En el objetivo 1, se generarán células iPS a partir de células de la piel de ratones knock-in (KI) adultos que expresan diferentes formas de apoE humana y en humanos con diferentes genotipos de apoE. En el objetivo 2, se comparará el desarrollo de las células iPS en neuronas funcionales en cultivo y en cerebros de ratón. En el objetivo 3, se evaluarán los efectos de diferentes formas de apoE en la recuperación funcional de ratones con lesión cerebral aguda tratados con células madre neurales (NSC) derivadas de células iPS. FUNDAMENTO Y SIGNIFICADO El sistema nervioso central (SNC) tiene una capacidad limitada para regenerarse y recuperarse después de una lesión. Por esta razón, la recuperación de enfermedades neurológicas agudas y crónicas, como el accidente cerebrovascular y la enfermedad de Alzheimer (EA), a menudo es incompleta y produce discapacidad. Las células madre embrionarias son muy prometedoras para tratar o curar enfermedades neurológicas, pero su uso terapéutico está limitado por preocupaciones éticas y por reacciones de rechazo después de un trasplante alogénico. La generación de células iPS a partir de células somáticas ofrece una manera de sortear potencialmente las cuestiones éticas y generar células madre específicas para pacientes y enfermedades para futuras terapias. En el SNC, la apoE desempeña funciones importantes en la homeostasis de los lípidos y en el mantenimiento neuronal. Sin embargo, apoE2, apoE3 y apoE4 difieren en su capacidad para realizar estas tareas. ApoE4, el principal factor de riesgo genético para la EA, se asocia con un resultado clínico deficiente y una progresión más rápida o una mayor gravedad de los traumatismos craneoencefálicos, accidentes cerebrovasculares, enfermedad de Parkinson, esclerosis múltiple y esclerosis lateral amiotrófica, todos ellos objetivos potenciales de la terapia con células madre. Esta propuesta se basa en tres nuevos hallazgos en ratones apoE-KI humanos. (1) Las NSC expresan apoE. (2) ApoE desempeña un papel en la determinación del destino celular (neurona frente a astrocito) de las NSC. (3) ApoE4 altera el desarrollo neuronal de las NSC. Por lo tanto, planteamos la hipótesis de que el trasplante de células iPS derivadas de portadores de apoE4 (~20% de la población general y ~50% de los pacientes con EA) podría no ser beneficioso o incluso perjudicial para los pacientes con enfermedades neurológicas. Proponemos estudios in vitro e in vivo para evaluar los efectos de diferentes formas de apoE en el desarrollo de células iPS en neuronas funcionales y en la recuperación funcional de ratones con lesión cerebral aguda tratados con NSC derivadas de células iPS. Estos estudios arrojarán luz sobre la regulación del desarrollo neuronal de las células iPS y ayudarán a "optimizar" la futura terapia con células iPS para enfermedades neurológicas. OBJETIVOS ESPECÍFICOS Objetivo 1. Establecer líneas celulares iPS humanas y de ratón adulto con diferentes genotipos de apoE. Objetivo 2. Determinar los efectos específicos de isoformas de la apoE en el desarrollo de células iPS en neuronas funcionales en cultivo y en cerebros de ratón. Objetivo 3. Evaluar los efectos específicos de isoformas de la apoE en la recuperación funcional de ratones con lesión cerebral aguda (accidente cerebrovascular) tratados con NSC derivadas de células iPS.