Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1171010.32607/actanaturae.11710Research ArticlesЭкспериментальные статьиResearch ArticleMorphological Characterization of Astrocytes in a Xenograft of Human iPSC-Derived Neural Precursor CellsМорфологическая характеристика астроцитов в ксенотрансплантате нейрональных предшественников, полученных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человекаhttps://orcid.org/0000-0001-5222-532223010332800B-3910-20121576-8871VoronkovDmitry N.ВоронковДмитрий Николаевич
Russian Federation

к.м.н., старший научный сотрудник лаборатории нейроморфологии

voronkov@neurology.ruhttps://orcid.org/0000-0002-8689-09348013-7362StavrovskayaAlla V.СтавровскаяАлла Вадимовна
Russian Federation

к.б.н. зав. лаб. экспериментальной патологии нервной системы

alla_stav@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-3026-02794017-5024GuschinaAnastasia S.ГущинаАнастасия Сергеевна
Russian Federation

н.с. лаб. экспериментальной патологии нервной системы

anastaisha-2015@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0002-5696-80327072-0721OlshanskyArtyom S.ОльшанскийАртем Сергеевич
Russian Federation

к.б.н. с.н.с лаб. экспериментальной патологии нервной системы

AS0769@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0767-52654911-1830LebedevaOlga S.ЛебедеваОльга Сергеевна
Russian Federation

к.б.н. н.с. лаб. клеточной биологии

lebedevaolgasergeevna@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0002-3428-7586B-1251-20174825-5440EremeevArtyom V.ЕремееевАртем Валерьевич
Russian Federation

к.б.н. в.н.с. лаб. клеточной биологии

art-eremeev@yandex.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9594-11344315-1701LagarkovaMaria A.ЛагарьковаМария Андреевна
Russian Federation

чл.-кор. РАН, и.о. директора

maryalag@rcpcm.orgResearch Center of NeurologyНаучный центр неврологииFederal Research and Clinical Center of Physical Chemical Medicine of the Federal Medical and Biological Agency of the Russian FederationФедеральный научно-клинический центр физико-химической медицины ФМБА РФ291020221431001082803202224082022Copyright ©; 2022, Voronkov D.N., Stavrovskaya A.V., Guschina A.S., Olshansky A.S., Lebedeva O.S., Eremeev A.V., Lagarkova M.A.Copyright ©; 2022, Воронков Д.Н., Ставровская А.В., Гущина А.С., Ольшанский А.С., Лебедева О.С., Еремееев А.В., Лагарькова М.А.2022Voronkov D.N., Stavrovskaya A.V., Guschina A.S., Olshansky A.S., Lebedeva O.S., Eremeev A.V., Lagarkova M.A.Воронков Д.Н., Ставровская А.В., Гущина А.С., Ольшанский А.С., Лебедева О.С., Еремееев А.В., Лагарькова М.А.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/11710

Transplantation of a mixed astrocyte and neuron culture is of interest in the development of cell therapies for neurodegenerative diseases. In this case, an assessment of engraftment requires a detailed morphological characterization, in particular an analysis of the neuronal and glial populations. In the experiment performed, human iPSC-derived neural progenitors transplanted into a rat striatum produced a mixed neuron and astrocyte population in vivo by the sixth month after transplantation. The morphological characteristics and neurochemical profile of the xenografted astrocytes were similar to those of mature human astroglia. Unlike neurons, astrocytes migrated to the surrounding structures and the density and pattern of their distribution in the striatum and cerebral cortex differed, which indicates that the microenvironment affects human glia integration. The graft was characterized by the zonal features of glial cell morphology, which was a reflection of cell maturation in the central area, glial shaft formation around the transplanted neurons, and migration to the surrounding structures.

Трансплантация смешанной астроцитарной и нейрональной культуры представляет интерес для разработки методов клеточной терапии нейродегенеративных заболеваний. Вместе с тем, для оценки развития трансплантата необходима подробная морфологическая характеристика, включающая анализ нейрональных и глиальных популяций. В проведенном эксперименте трансплантированные нейрональные предшественники, полученные из ИПСК человека, к шестому месяцу после трансплантации в стриатум крысы давали in vivo смешанную популяцию нейронов и астроцитов. Ксенотрансплантированные астроциты по морфологическим характеристикам и нейрохимическому профилю были сходны с зрелой астроглией человека. В отличие от нейронов, астроциты мигрировали в окружающие структуры, причем плотность и характер их распределения в стриатуме и коре головного мозга различались, что свидетельствует о влиянии микроокружения на интеграцию глии человека. В трансплантате выявляли зональные особенности морфологии глиальных клеток, отражающие их созревание в центральной зоне, формирование глиального вала вокруг трансплантированных нейронов и миграцию в окружающие структуры.

iPSCneural precursorstransplantationstriatumastrocytesИПСКнейрональные предшественникитрансплантациястриатумастроцитыDoss M.X., Sachinidis A. // Cells. 2019. V. 8. № 5. P. 403.Bigarreau J., Rouach N., Perrier A.L., Mouthon F., Charvériat M. // Int. J. Mol. Sci. 2022. V. 23. № 3. P. 1684.Kriks S., Shim J.-W., Piao J., Ganat Y.M., Wakeman D.R., Xie Z., Carrillo-Reid L., Auyeung G., Antonacci C., Buch A., et al. // Nature. 2011. V. 480. № 7378. P. 547–551.Antonov S.A., Novosadova E.V. // Int. J. Mol. Sci. 2021. V. 22. № 7. P. 3381.Bianchi F., Malboubi M., Li Y., George J.H., Jerusalem A., Szele F., Thompson M.S., Ye H. // Stem Cell Res. 2018. V. 32. P. 126–134.Muñoz S.S., Engel M., Balez R., Do-Ha D., Cabral-da-Silva M.C., Hernández D., Berg T., Fifita J.A., Grima N., Yang S., et al. // Cells. 2020. V. 9. № 9. P. 2018.Liu Y., Liu H., Sauvey C., Yao L., Zarnowska E.D., Zhang S.-C. // Nat. Protoc. 2013. V. 8. № 9. P. 1670–1679.Arenas E., Denham M., Villaescusa J.C. // Development. 2015. V. 142. № 11. P. 1918–1936.Engel M., Do-Ha D., Muñoz S.S., Ooi L. // Cell. Mol. Life Sci. 2016. V. 73. № 19. P. 3693–3709.Tanimoto Y., Yamasaki T., Nagoshi N., Nishiyama Y., Nori S., Nishimura S., Iida T., Ozaki M., Tsuji O., Ji B., et al. // Stem Cells Transl. Med. 2020. V. 9. № 4. P. 465–477.Kondo T., Funayama M., Tsukita K., Hotta A., Yasuda A., Nori S., Kaneko S., Nakamura M., Takahashi R., Okano H., et al. // Stem Cell Repts. 2014. V. 3. № 2. P. 242–249.Song J.-J., Oh S.-M., Kwon O.-C., Wulansari N., Lee H.-S., Chang M.-Y., Lee E., Sun W., Lee S.-E., Chang S., et al. // J. Clin. Invest. 2017. V. 128. № 1. P. 463–482.Tomov N. // Neural Regen. Res. 2020. V. 15. № 7. P. 1173–1178.Proschel C., Stripay J.L., Shih C., Munger J.C., Noble M.D. // EMBO Mol. Med. 2014. V. 6. № 4. P. 504–518.Nicaise C. // World J. Stem Cells. 2015. V. 7. № 2. P. 380–398.Izrael M., Slutsky S.G., Admoni T., Cohen L., Granit A., Hasson A., Itskovitz-Eldor J., Krush Paker L., Kuperstein G., Lavon N., et al. // Stem Cell Res. Ther. 2018. V. 9. № 1. P. 152.Holmqvist S., Lehtonen Š., Chumarina M., Puttonen K.A., Azevedo C., Lebedeva O., Ruponen M., Oksanen M., Djelloul M., Collin A., et al. // NPJ Park. Dis. 2016. V. 2. № 1. P. 16009.Kendall T.J., Duff C.M., Thomson A.M., Iredale J.P. // Sci. Rep. 2020. V. 10. № 1. P. 17572.Lu P., Ceto S., Wang Y., Graham L., Wu D., Kumamaru H., Staufenberg E., Tuszynski M.H. // J. Clin. Invest. 2017. V. 127. № 9. P. 3287–3299.Chen H., Qian K., Chen W., Hu B., Blackbourn L.W., Du Z., Ma L., Liu H., Knobel K.M., Ayala M., et al. // J. Clin. Invest. 2015. V. 125. № 3. P. 1033–1042.Smith A.J., Duan T., Verkman A.S. // Acta Neuropathol. Commun. 2019. V. 7. № 1. P. 74.Vandebroek A., Yasui M. // Int. J. Mol. Sci. 2020. V. 21. № 5. P. 1603.Petit A., Pierret P., Vallée A., Doucet G. // J. Neurosci. 2001. V. 21. № 18. P. 7182–7193.Sosunov A.A., Wu X., Tsankova N.M., Guilfoyle E., McKhann G.M., Goldman J.E. // J. Neurosci. 2014. V. 34. № 6. P. 2285–2298.Han X., Chen M., Wang F., Windrem M., Wang S., Shanz S., Xu Q., Oberheim N.A., Bekar L., Betstadt S., et al. // Cell Stem Cell. 2013. V. 12. № 3. P. 342–353.Sugai K., Fukuzawa R., Shofuda T., Fukusumi H., Kawabata S., Nishiyama Y., Higuchi Y., Kawai K., Isoda M., Kanematsu D., et al. // Mol. Brain. 2016. V. 9. № 1. P. 85.Hurelbrink C.B., Armstrong R.J.E., Dunnett S.B., Rosser A.E., Barker R.A. // Eur. J. Neurosci. 2002. V. 15. № 7. P. 1255–1266.Windrem M.S., Schanz S.J., Morrow C., Munir J., Chandler-Militello D., Wang S., Goldman S.A. // J. Neurosci. 2014. V. 34. № 48. P. 16153–16161.Benraiss A., Wang S., Herrlinger S., Li X., Chandler-Militello D., Mauceri J., Burm H.B., Toner M., Osipovitch M., Jim Xu Q., et al. // Nat. Commun. 2016. V. 7. № 1. P. 11758.Preman P., Tcw J., Calafate S., Snellinx A., Alfonso-Triguero M., Corthout N., Munck S., Thal D.R., Goate A.M., De Strooper B., et al. // Mol. Neurodegener. 2021. V. 16. № 1. P. 68.Liddelow S.A., Guttenplan K.A., Clarke L.E., Bennett F.C., Bohlen C.J., Schirmer L., Bennett M.L., Münch A.E., Chung W.-S., Peterson T.C., et al. // Nature. 2017. V. 541. № 7638. P. 481–487.Bombeiro A.L., Hell R.C.R., Simões G.F., de Castro M.V., de Oliveira A.L.R. // Neurosci. Lett. 2017. V. 647. P. 97–103.Escartin C., Galea E., Lakatos A., O’Callaghan J.P., Petzold G.C., Serrano-Pozo A., Steinhäuser C., Volterra A., Carmignoto G., Agarwal A., et al. // Nat. Neurosci. 2021. V. 24. № 3. P. 312–325.