Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1055910.32607/20758251-2014-6-1-54-60Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticlePatient-Specific Induced Pluripotent Stem Cells for SOD1-Associated Amyotrophic Lateral Sclerosis Pathogenesis StudiesСистема для изучения бокового амиотрофического склероза на основе пациент-специфических индуцированных плюрипотентных стволовых клетокChestkovI. V.ЧестковИ. В.
Russian Federation
ichestkov@vigg.ruVasilievaE. A.ВасильеваЕ. А.
Russian Federation
ichestkov@vigg.ruIllarioshkinS. N.ИллариошкинС. Н.
Russian Federation
ichestkov@vigg.ruLagarkovaM. A.ЛагарковаМ. А.
Russian Federation
ichestkov@vigg.ruKiselevS. L.КиселевС. Л.
Russian Federation
ichestkov@vigg.ruVavilov Institute of General Genetics RASИнститут общей генетики им. Н.И. Вавилова РАНResearch Center of Neurology RAMSНаучный центр неврологии РАМН1503201461VOL 6, NO1 (2014)ТОМ 6, №1 (2014)546017012020Copyright ©; 2014, Chestkov I.V., Vasilieva E.A., Illarioshkin S.N., Lagarkova M.A., Kiselev S.L.Copyright ©; 2014, Честков И.В., Васильева Е.А., Иллариошкин С.Н., Лагаркова М.А., Киселев С.Л.2014Chestkov I.V., Vasilieva E.A., Illarioshkin S.N., Lagarkova M.A., Kiselev S.L.Честков И.В., Васильева Е.А., Иллариошкин С.Н., Лагаркова М.А., Киселев С.Л.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/10559

The genetic reprogramming technology allows one to generate pluripotent stem cells for individual patients. These cells, called induced pluripotent stem cells (iPSCs), can be an unlimited source of specialized cell types for the body. Thus, autologous somatic cell replacement therapy becomes possible, as well as the generation of in vitro cell models for studying the mechanisms of disease pathogenesis and drug discovery. Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is an incurable neurodegenerative disorder that leads to a loss of upper and lower motor neurons. About 10% of cases are genetically inherited, and the most common familial form of ALS is associated with mutations in the SOD1 gene. We used the reprogramming technology to generate induced pluripotent stem cells with patients with familial ALS. Patient-specific iPS cells were obtained by both integration and transgene-free delivery methods of reprogramming transcription factors. These iPS cells have the properties of pluripotent cells and are capable of direct differentiation into motor neurons.

Технология генетического репрограммирования позволяет получать плюрипотентные стволовые клетки индивидуально для каждого пациента. Эти клетки, названные индуцированными плюрипотентными стволовыми клетками (иПСК), могут стать неограниченным ресурсом для получения специализированных типов клеток. Таким образом, появляется возможность использования аутологичных соматических клеток в заместительной терапии, а также создания in vitro моделей для изучения механизмов патогенеза заболеваний и поиска новых лекарственных препаратов. Боковой амиотрофический склероз (БАС) - неизлечимое нейродегенеративное заболевание, при котором наблюдается поражение верхних и нижних двигательных (моторных) нейронов. Примерно в 10% случаев БАС генетически наследуется, и самая распространенная семейная форма этого заболевания ассоциирована с мутациями в гене SOD1. Мы использовали технологию репрограммирования для получения индуцированных плюрипотентных стволовых клеток пациентов с семейными формами БАС. Пациент-специфические иПСК получали при помощи интеграционных и неинтеграционных методов доставки транскрипционных факторов репрограммирования. Эти линии иПСК обладали свойствами плюрипотентных клеток и были способны к направленной дифференцировке в моторные нейроны.

induced pluripotent stem cellsamyotrophic lateral sclerosisdifferentiationmotor neuronsбоковой амиотрофический склероздифференцировкаиндуцированные плюрипотентные стволовые клеткимоторные нейроныThis work was supported by the Russian Foundation for Basic Research (grant № 12-04-32018).Работа поддержана РФФИ (грант № 12-04-32018).1. Frey D., Schneider C., Xu L., Borg J., Spooren W., Caroni P. // J. Neurosci. 2000. V. 20. P. 2534-2542.2. Liu J., Lillo C., Jonsson P.A., Vande Velde C., Ward C.M., Miller T.M., Subramaniam J.R., Rothstein J.D., Marklund S., Andersen P.M., et al. // Neuron. 2004. V. 43. P. 5-17.3. Boillee S., Yamanaka K., Lobsiger C.S., Copeland N.G., Jenkins N.A., Kassiotis G., Kollias G., Cleveland D.W. // Science. 2006. V. 312. P. 1389-1392.4. Wong P.C., Pardo C.A., Borchelt D.R., Lee M.K., Copeland N.G., Jenkins N.A., Sisodia S.S., Cleveland D.W., Price D.L. // Neuron. 1995. V. 14. P. 1105-1116.5. Howland D.S., Liu J., She Y., Goad B., Maragakis N.J., Kim B., Erickson J., Kulik J., DeVito L., Psaltis G., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V. 99. P. 1604-1609.6. Bruijn L.I., Becher M.W., Lee M.K., Anderson K.L., Jenkins N.A., Copeland N.G., Sisodia S.S., Rothstein J.D., Borchelt D.R., Price D.L., et al. // Neuron. 1997. V. 18. P. 327-338.7. Jonsson P.A., Ernhill K., Andersen P.M., Bergemalm D., Brannstrom T., Gredal O., Nilsson P., Marklund S.L. // Brain. 2004. V. 127. P. 73-88.8. Reaume A.G., Elliott J.L., Hoffman E.K., Kowall N.W., Ferrante R.J., Siwek D.R., Wilcox H.M., Flood D.G., Beal M.F., Brown R.H. Jr., et al. // Nat. Genet. 1996. V. 13. P. 43-47.9. Subramaniam J.R., Lyons W.E., Liu J., Bartnikas T.B., Rothstein J., Price D.L., Cleveland D.W., Gitlin J.D., Wong P.C. // Nat. Neurosci. 2002. V. 5. № 4. P. 301-307.10. Wang J., Slunt H., Gonzales V., Fromholt D., Coonfield M., Copeland N.G., Jenkins N.A., Borchelt D.R. // Hum. Mol. Genet. 2003. V. 12. P. 2753-2764.11. Kabashi E., Valdmanis P.N., Dion P., Rouleau G.A. // Ann. Neurol. 2007. V. 62. № 6. P. 553-559.12. Gruzman A., Wood W.L., Alpert E., Prasad M.D., Miller R.G., Rothstein J.D., Bowser R., Hamilton R., Wood T.D., Cleveland D.W., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2007. V. 104. P. 12524-12529.13. Pramatarova A., Laganiere J., Roussel J., Brisebois K., Rouleauet G.A. // J. Neurosci. 2001. V. 21. P. 3369-3374.14. Nagai M., Re D.B., Nagata T., Chalazonitis А., Jessell Т.М., Wichterle Н., Przedborski S. // Nat. Neurosci. 2007. V. 10. P. 615- 622.15. Takahashi K., Tanabe K., Ohnuki M., Narita M., Ichisaka T., Tomoda K., Yamanaka S. // Cell. 2007. V. 131. № 5. P. 861-872.16. Shutova M.V., Bogomazova A.N., Lagarkova M.A., Kiselev S.L. // Acta Naturae. 2009. V. 1. № 2. P. 91-92.17. Lagarkova M.A., Shutova M.V., Bogomazova A.N., Vassina E.M., Glazov E.A., Zhang P., Rizvanov A.A., Chestkov I.V., Kiselev S.L. // Cell Cycle. 2010. V. 9. 937-946.18. Shutova M.V., Chestkov I.V., Bogomazova A.N., Lagarkova M.A., Kiselev S.L. // Springer Protocols Handbook ser. 2012. P. 133-149.19. Egawa N., Kitaoka S., Tsukita K., Naitoh M., Takahashi K., Yamamoto T., Adachi F., Kondo T., Okita K., Asaka I., et al. // Sci. Transl. Med. 2012. V. 4. № 145. P. 145.20. Krencik R., Zhang S.C. // Nat. Protoc. 2011. V. 6. № 11. 1710-1717.21. Shi Y., Desponts C., Do J.T., Hahm H.S., Scholer H.R., Ding S. // Cell Stem Cell. 2008. V. 3. P. 568-574.22. Huangfu D., Maehr R., Guo W., Eijkelenboom A., Snitow M., Chen A.E., Melton D.A. // Nat. Biotechnol. 2008. V. 26. P. 795-797.23. Hanna J., Markoulaki S., Schorderet P., Carey B.W., Beard C., Wernig M., Creyghton M.P., Steine E.J., Cassady J. P., Foreman R., et al. // Cell. 2008. V. 133. № 2. P. 250-264.24. Wichterle H., Lieberam I., Porter J.A., Jessell T.M. // Cell. 2002. V. 110. № 3. P. 385-397.25. Dimos J.T., Rodolfa K.T., Niakan K.K., Weisenthal L.M., Mitsumoto H., Chung W., Croft G.F., Saphier G., Leibel R., Goland R., et al. // Science. 2008. V. 321. № 5893. P. 1218-1221.