Derivación de células madre codificadas de la enfermedad de Parkinson (PD-SC)

La enfermedad de Parkinson (EP) es actualmente el trastorno neurodegenerativo del movimiento más común y debilita gravemente a aproximadamente el 1-2% de la población estadounidense. La enfermedad es causada por una pérdida selectiva de neuronas productoras de dopamina ubicadas en una región específica del cerebro. Esta pérdida conduce a un deterioro significativo de la función motora y a temblores dependientes de la edad. Desafortunadamente, actualmente no existe cura para la EP; sin embargo, un tratamiento con dopamina sintética (L-DOPA) alivia temporalmente los síntomas. Actualmente se desconoce el mecanismo de progresión de la EP. Sin embargo, los estudios genéticos han identificado que las mutaciones (cambios) en múltiples genes, incluidos la α-sinucleína, LRRK2, uchL1, parkin, PINK1, DJ-1 y ATP13A2, causan EP familiar. Aunque la forma familiar de EP sólo afecta a una pequeña porción de los casos de EP, descubrir la función de estos genes puede proporcionar información sobre los mecanismos que conducen a la mayoría de los casos de EP. Una de las mejores estrategias para estudiar los mecanismos de la EP es generar modelos experimentales que imiten el inicio y la progresión de la EP. Se han desarrollado varios modelos celulares y animales para la investigación de la EP. Sin embargo, actualmente no está disponible un modelo que se parezca mucho al proceso de degeneración humana de la EP porque las neuronas humanas no pueden propagarse (crecer) continuamente en cultivo. Las células madre humanas brindan la oportunidad de cumplir esta tarea porque estas células pueden crecer y programarse para generar células nerviosas de dopamina (las neuronas atacadas en los pacientes con EP). En este estudio, proponemos crear líneas de células madre que posean mutaciones asociadas a la EP en dos genes causantes, PINK1 y parkin, utilizando embriones rechazados en etapa temprana o fibroblastos cultivados de pacientes. En efecto, estas líneas celulares representarán un modelo de degeneración de neuronas dopaminérgicas en la EP humana. Nuestra hipótesis de trabajo es que los genes parkin anormales o PINK1 asociados a la EP causan la degeneración de las neuronas dopaminérgicas derivadas de células madre y de las neuronas dopaminérgicas in vivo a través del mismo mecanismo. Cumpliremos tres tareas en este estudio; 1/ Para generar la línea de células madre de PD (PD-SC) que albergan genes parkin o PINK1 anormales o mutantes; 2/ Para determinar si las líneas celulares PD-SC pueden formar células nerviosas dopaminérgicas del mesencéfalo; 3/ Determinar si las mutaciones en parkin y PINK1 afectan la supervivencia de las neuronas dopaminérgicas que se derivan de las células PD-SC. La finalización exitosa de este estudio producirá nuevos modelos celulares para estudiar los mecanismos implicados en el inicio y la progresión de la EP, y más remedios de detección para el tratamiento de la EP. Durante el año pasado, generamos con éxito cultivos primarios de fibroblastos de piel de pacientes con EP que albergan mutaciones de los genes parkin, PINK1 y DJ-1, así como de pacientes con EP esporádica e individuos normales. Mediante el uso de estas células, ya hemos generado cuatro líneas de células madre inducidas que expresan múltiples marcadores pluripotentes (dos de pacientes con EP y dos de individuos normales). Estas líneas también pueden formar teratomas con células de tres capas germinales utilizando el ratón como huésped. Estos hallazgos sugieren que las líneas celulares pluripotentes inducidas generadas en el laboratorio probablemente sean células madre específicas de pacientes con EP. Durante el próximo año del informe, continuaremos generando más células madre pluripotentes inducidas específicas para pacientes con EP. Caracterizaremos cuidadosamente todas las líneas generadas en el laboratorio según lo propuesto. Además, adaptaremos protocolos para diferenciar las nuevas líneas en neuronas dopaminérgicas.

Resumen público del progreso científico La enfermedad de Parkinson (EP) es actualmente el trastorno neurodegenerativo del movimiento más común que afecta aproximadamente al 1-2% de la población estadounidense. La enfermedad es causada por una pérdida selectiva de neuronas productoras de dopamina ubicadas en una región específica del cerebro. Esta pérdida conduce a un deterioro significativo de la función motora y a temblores dependientes de la edad. Desafortunadamente, actualmente no existe cura para la EP; sin embargo, un tratamiento con dopamina sintética (L-DOPA) alivia temporalmente los síntomas. Los estudios genéticos han identificado que las mutaciones (cambios) en múltiples genes causan la EP familiar. Aunque la forma familiar de EP solo afecta a una pequeña porción de los casos de EP, descubrir la función de estos genes en las neuronas de secreción de dopamina afectadas por la EP puede proporcionar información sobre los mecanismos que conducen a la mayoría de los casos de EP. Una de las mejores estrategias para estudiar los mecanismos de la EP es generar modelos experimentales que imiten el inicio y la progresión de la EP. Se han desarrollado varios modelos celulares y animales para la investigación de la EP. Sin embargo, actualmente no está disponible un modelo que se parezca mucho al proceso de degeneración humana de la EP porque las neuronas humanas no pueden propagarse (crecer) continuamente en cultivo. Las células madre humanas brindan la oportunidad de cumplir esta tarea porque estas células pueden crecer y programarse para generar células nerviosas de dopamina (las neuronas atacadas en los pacientes con EP). En este estudio, proponemos crear líneas de células madre que posean mutaciones asociadas a la EP en dos genes causantes, PINK1 y parkin, utilizando embriones rechazados en etapa temprana o fibroblastos cultivados de pacientes. En efecto, estas líneas celulares representarán un modelo de degeneración de neuronas dopaminérgicas en la EP humana. Nuestra hipótesis de trabajo es que los genes parkin anormales o PINK1 asociados a la EP causan la degeneración de las neuronas dopaminérgicas derivadas de células madre y de las neuronas dopaminérgicas in vivo a través del mismo mecanismo. Cumpliremos tres tareas en este estudio; 1/ Para generar la línea de células madre de PD (PD-SC) que albergan genes parkin o PINK1 anormales o mutantes; 2/ Para determinar si las líneas celulares PD-SC pueden formar células nerviosas dopaminérgicas del mesencéfalo; 3/ Determinar si las mutaciones en parkin y PINK1 afectan la supervivencia de las neuronas dopaminérgicas que se derivan de las células PD-SC. La finalización exitosa de este estudio producirá nuevos modelos celulares para estudiar los mecanismos implicados en el inicio y la progresión de la EP, y más remedios de detección para el tratamiento de la EP. Durante el año pasado, obtuvimos con éxito más cultivos primarios de fibroblastos de piel de pacientes con EP que albergaban mutaciones de los genes parkin, PINK1, DJ-1 y PLA2G6, así como de pacientes con EP esporádica e individuos de control normales. Mediante el uso de estas células, ya hemos generado 9 líneas de células madre inducidas que expresan múltiples marcadores pluripotentes (7 de pacientes con EP y 2 de individuos normales). Estas líneas también pueden formar teratomas con células de tres capas germinales utilizando el ratón como huésped. Estos hallazgos sugieren que las líneas celulares pluripotentes inducidas generadas en el laboratorio probablemente sean células madre específicas de pacientes con EP. Durante el próximo año del informe, continuaremos generando más células madre pluripotentes inducidas específicas para pacientes con EP. Caracterizaremos cuidadosamente todas las líneas generadas en el laboratorio según lo propuesto. Además, adaptaremos protocolos para diferenciar las nuevas líneas en neuronas dopaminérgicas.

La enfermedad de Parkinson (EP) es actualmente el trastorno neurodegenerativo del movimiento más común y debilita gravemente a aproximadamente el 1-2% de la población estadounidense. La enfermedad es causada por una pérdida selectiva de neuronas productoras de dopamina ubicadas en una región específica del cerebro. Esta pérdida conduce a un deterioro significativo de la función motora y a temblores dependientes de la edad. Desafortunadamente, actualmente no existe cura para la EP; sin embargo, un tratamiento con dopamina sintética (L-DOPA) alivia temporalmente los síntomas. Actualmente se desconoce el mecanismo de progresión de la EP. Sin embargo, los estudios genéticos han identificado que las mutaciones (cambios) en múltiples genes, incluidos la α-sinucleína, LRRK2, uchL1, parkin, PINK1, DJ-1 y ATP13A2, causan EP familiar. Aunque la forma familiar de EP sólo afecta a una pequeña porción de los casos de EP, descubrir la función de estos genes puede proporcionar información sobre los mecanismos que conducen a la mayoría de los casos de EP. Una de las mejores estrategias para estudiar los mecanismos de la EP es generar modelos experimentales que imiten el inicio y la progresión de la EP. Se han desarrollado varios modelos celulares y animales para la investigación de la EP. Sin embargo, actualmente no está disponible un modelo que se parezca mucho al proceso de degeneración humana de la EP porque las neuronas humanas no pueden propagarse (crecer) continuamente en cultivo. Las células madre humanas brindan la oportunidad de cumplir esta tarea porque estas células pueden crecer y programarse para generar células nerviosas de dopamina (las neuronas atacadas en los pacientes con EP). En este estudio, proponemos crear líneas de células madre que tengan antecedentes genéticos de pacientes con EP esporádica o posean mutaciones asociadas a la EP utilizando fibroblastos cultivados de pacientes. En efecto, estas líneas celulares representarán un modelo de degeneración de neuronas dopaminérgicas en la EP humana. Nuestra hipótesis de trabajo es que la degeneración de las neuronas dopaminérgicas derivadas de células madre y las neuronas dopaminérgicas in vivo a través del mismo mecanismo. Cumpliremos tres tareas en este estudio; 1/ Generar la línea de células madre de la EP (PD-SC) que tienen antecedentes genéticos de pacientes con EP esporádica o albergan mutaciones genéticas específicas de la EP; 2/ Para determinar si las líneas celulares PD-SC pueden formar células nerviosas dopaminérgicas del mesencéfalo; 3/ Determinar si las mutaciones en parkin y PINK1 afectan la supervivencia de las neuronas dopaminérgicas que se derivan de las células PD-SC. La finalización exitosa de este estudio producirá nuevos modelos celulares para estudiar los mecanismos implicados en el inicio y la progresión de la EP, y más remedios de detección para el tratamiento de la EP. Durante el año pasado, terminamos de desarrollar 15 líneas de iPSC. Estas incluyen 5 líneas de individuos de control normales, 5 líneas de pacientes con enfermedad de Parkinson esporádica y 5 líneas de pacientes con enfermedad de Parkinson que albergan mutaciones relacionadas con la enfermedad de los genes PINK1, DJ-1 y PLA2G6. Estas líneas brindan una oportunidad única para estudiar sistemáticamente la fisiopatología comparada de la enfermedad de Parkinson utilizando casos esporádicos y genéticos. Además, de hecho dedicamos más de un año a optimizar las condiciones de diferenciación de estas líneas. Se reconoce que las iPSC son más difíciles de diferenciar que las hESC. Ahora podemos finalizar los protocolos para diferenciar todas las líneas in vitro. Por tanto, podremos comparar diferencias entre los controles, la EP esporádica y la EP genética a nivel de biología celular y biología molecular. Durante el próximo año de informe, diferenciaremos todas las líneas en neuronas DA y estudiaremos cuidadosamente los cambios funcionales de estas células. Esperamos que los resultados revelen alguna base molecular de la patogénesis de la EP a partir de estas neuronas humanas.

La enfermedad de Parkinson (EP) es actualmente el trastorno neurodegenerativo del movimiento más común y debilita gravemente a aproximadamente el 1-2% de la población estadounidense. La enfermedad es causada por una pérdida selectiva de neuronas productoras de dopamina ubicadas en una región específica del cerebro. Esta pérdida conduce a un deterioro significativo de la función motora y a temblores dependientes de la edad. Desafortunadamente, actualmente no existe cura para la EP; sin embargo, un tratamiento con dopamina sintética (L-DOPA) alivia temporalmente los síntomas. Actualmente se desconoce el mecanismo de progresión de la EP. Sin embargo, los estudios genéticos han identificado que las mutaciones (cambios) en múltiples genes, incluidos la α-sinucleína, LRRK2, uchL1, parkin, PINK1, DJ-1 y ATP13A2, causan EP familiar. Aunque la forma familiar de EP sólo afecta a una pequeña porción de los casos de EP, descubrir la función de estos genes puede proporcionar información sobre los mecanismos que conducen a la mayoría de los casos de EP. Una de las mejores estrategias para estudiar los mecanismos de la EP es generar modelos experimentales que imiten el inicio y la progresión de la EP. Se han desarrollado varios modelos celulares y animales para la investigación de la EP. Sin embargo, actualmente no está disponible un modelo que se parezca mucho al proceso de degeneración humana de la EP porque las neuronas humanas no pueden propagarse (crecer) continuamente en cultivo. Las células madre humanas brindan la oportunidad de cumplir esta tarea porque estas células pueden crecer y programarse para generar células nerviosas de dopamina (las neuronas atacadas en los pacientes con EP). En este estudio, proponemos crear líneas de células madre que tengan antecedentes genéticos de pacientes con EP esporádica o posean mutaciones asociadas a la EP utilizando fibroblastos cultivados de pacientes. En efecto, estas líneas celulares representarán un modelo de degeneración de neuronas dopaminérgicas en la EP humana. Nuestra hipótesis de trabajo es que la degeneración de las neuronas dopaminérgicas derivadas de células madre y las neuronas dopaminérgicas in vivo a través del mismo mecanismo. Cumpliremos tres tareas en este estudio; 1/ Generar la línea de células madre de la EP (PD-SC) que tienen antecedentes genéticos de pacientes con EP esporádica o albergan mutaciones genéticas específicas de la EP; 2/ Para determinar si las líneas celulares PD-SC pueden formar células nerviosas dopaminérgicas del mesencéfalo; 3/ Determinar si las mutaciones en parkin y PINK1 afectan la supervivencia de las neuronas dopaminérgicas que se derivan de las células PD-SC. La finalización exitosa de este estudio producirá nuevos modelos celulares para estudiar los mecanismos implicados en el inicio y la progresión de la EP, y más remedios de detección para el tratamiento de la EP. Durante los últimos cuatro años, hemos terminado de desarrollar 15 líneas de iPSC. Estas incluyen 5 líneas de individuos de control normales, 5 líneas de pacientes con enfermedad de Parkinson esporádica y 5 líneas de pacientes con enfermedad de Parkinson que albergan mutaciones relacionadas con la enfermedad de los genes PINK1, DJ-1 y PLA2G6. Se ha demostrado que estas líneas iPS tienen características bioquímicas y genómicas de las células ES humanas. Estas líneas brindan una oportunidad única para estudiar sistemáticamente la fisiopatología comparada de la enfermedad de Parkinson utilizando casos esporádicos y genéticos. Utilizando estas líneas, hemos identificado un grupo de genes expresados ​​y metilados diferencialmente entre células iPS derivadas de pacientes con EP y células iPS derivadas de individuos de control normales. Sin embargo, reconocemos que las iPSC son más difíciles de diferenciar que las hESC. Aún tenemos que finalizar los protocolos para diferenciar todas las líneas in vitro. Nuestro objetivo es comparar las diferencias entre los controles, la EP esporádica y la EP genética a nivel de biología celular y biología molecular.