Generation of novel cellular models for the study of neurodegenerative disorders: in vitro and in silico modeling of Parkinson’s disease.
Creators: name: Νοτοπούλου, Σοφία Αντωνίου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2023
Subjects: Νόσος του Πάρκινσον
Κυτταρικά μοντέλα
Ωμικές τεχνολογίες
Parkinson’s disease
NPCs
Omics technologies

description: Parkinson’s disease (PD) is the second most common neurodegenerative disorder, affecting millions of people worldwide. Despite the considerable efforts, the underlying pathological mechanism remains elusive and yet, no treatment has been developed to effectively reverse or even modify the disease progression. Thus, new strategies and more potent analyses are required to upgrade our knowledge about the complexity of PD. smNPCs are ideal candidates for the study of neurodegenerative disorders due to their neural identity and stem cell properties. Cytoplasmic α-synuclein (αSyn) aggregates have been established as the hallmark of PD and a point mutation in the gene encoding for this protein, SNCA A53T, represents the most common cause for familial PD. Herein, inducible overexpression of EYFP-SNCA A53T in smNPCs has been proven a valuable tool for the study of PD onset and progression. Low-throughput techniques enabled the model’s characterization through quantification of several expected cellular responses, while high-throughput analyses unraveled dysregulated biological pathways and key regulators with low to zero implementation on PD until now. Remarkably, metabolism of fatty acids and dissociation of mitochondria-peroxisome interplay are major contributors to PD pathology, and three proteins, namely UBA52, NelfE and BRD4, seem to be potential regulators of disease progression. In vitro validation of in silico results and further confirmation upon differentiated DA neurons would provide precious feedback for the actual association of the computationally predicted results in PD.
description: Η ασθένεια του Πάρκινσον (PD) είναι η δεύτερη πιο συχνή νευροεκφυλιστική νόσος, πλήττοντας εκατομμύρια ανθρώπους παγκοσμίως. Παρά τις εντατικές μελέτες, ο παθολογικός μηχανισμός που ευθύνεται για την πρόκληση της νόσου παραμένει αδιευκρίνιστος, με τους ασθενείς να ελπίζουν μόνο σε συμπτωματική θεραπεία. Συνεπώς, η απόκτηση νέας γνώσης για μία τόσο πολύπλοκη νόσο απαιτεί το σχεδιασμό νέων μεθολογιών και την αξιοποίηση πιο δυναμικών μέσων. Τα smNPCs είναι μία ιδανική κυτταρική σειρά για τη μελέτη νευροεκφυλιστικών νόσων, λόγω της ανθρώπινης νευρικής ταυτότητας και των βλαστικών ιδιοτήτων τους. Τα κυτταροπλασματικά συσσωματώματα της άλφα-συνουκλεΐνης (αSyn) αποτελούν το κύριο χαρακτηριστικό της PD, ενώ η σημειακή μετάλλαξη SNCA A53T στο γονίδιο που κωδικοποιεί για την πρωτεΐνη αποτελεί κρίσιμο παράγοντα κινδύνου για την εμφάνιση της νόσου. Στην παρούσα εργασία περιγράφεται η επίδραση της υπερέκφρασης του ανασυνδυασμένου γονιδίου EYFP-SNCA A53T σε smNPCs ως ένα νέο, αξιόπιστο μοντέλο για τη μελέτη της PD. Τα κύτταρα χαρακτηρίστηκαν με την εφαρμογή των κλασικών εργαστηριακών τεχνικών, ενώ παράλληλα εφαρμόστηκαν τεχνολογίες ωμικής για την απόκτηση δεδομένων μεγάλης κλίμακας, με την ανάλυση των οποίων αναδείχθηκαν ορισμένοι κρίσιμοι παράγοντες για την παθογένεα της PD. Μεταξύ αυτών, ο μεταβολισμός των λιπαρών οξέων και η διατάραξη της συνεργατικής δράσης μιτοχονδρίων-υπεροξειδιοσωμάτων αποδείχθηκαν τα βιολογικά μονοπάτια με τη μεγαλύτερη παθολογική επιρροή. Παράλληλα, τρεις πρωτεΐνες, UBA52, NelfE και BRD4, φαίνεται να έχουν ρυθμιστική δράση στην εξέλιξη της νόσου. Η επαλήθευση των ευρημάτων αυτών στα κύτταρα θα παρέχουν σημαντική γνώση για τον παθολογικό μηχανισμό πίσω από την πρόκληση και την επιδείνωση της PD.