
1 位患者的 2 个克隆与 2 个健康对照比较
英国爱丁堡大学(University of Edinburgh)等团队在 PNAS 报告,使用携带 TAR DNA 结合蛋白 43(TAR DNA-binding protein 43,TDP-43)M337V 变异患者的诱导多能干细胞(induced pluripotent stem cells,iPSC),分化得到含运动神经元的培养。变异组的 2 个克隆来自同一位患者,另有 2 个健康供者来源对照。
变异与对照培养的运动神经元分化效率及所测功能特征相近,便于比较疾病相关变化。以 Cont-2 为参照的蛋白分析显示,变异神经元的可溶性 TDP-43 与去污剂耐受部分均高于对照;2 个变异克隆的可溶性部分分别为对照的 3.67 和 4.54 倍,去污剂耐受部分为 1.52 和 1.67 倍,相关分析各采用 3 次独立提取。
纵向追踪显示基础存活下降
研究用自动荧光显微成像追踪单个运动神经元,记录细胞死亡时间。图 5B 汇总 3 次独立分化实验,包括 332 个对照神经元与 292 个变异神经元;变异组的累积死亡风险更高。
这一观察与蛋白分级中的异常共同构成模型表型。研究中的 2 个变异克隆提供同一患者来源的重复比较,供者层面的独立样本仍为 1 位变异患者。
LY294002 暴露后,变异培养释放更多 LDH
团队进一步比较维持神经元存活的信号通路。运动神经元前体在 96 孔板中分化 4 周后,接受 40 μM LY294002 处理 48 小时;该化合物抑制磷脂酰肌醇 3 激酶(phosphoinositide 3-kinase,PI3K)。
细胞毒性通过乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase,LDH)释放测量,先按每孔总 LDH 归一化,再将各细胞系未处理参照设为 100%。3 次独立实验显示,2 个变异克隆的损伤均高于健康对照,而 2 个变异克隆之间未见显著差异。
MAPK 抑制和内质网应激未产生相同的组间差异
主文还报告,丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)通路抑制剂 U0126 和内质网应激诱导剂 tunicamycin 处理 48 小时后,变异与对照培养的损伤反应没有显著差异。不同干预的结果提示,模型的易损性与所干预的通路有关。
作者据此把 PI3K 所涉及的营养因子信号作为后续研究方向,计划比较不同神经营养因子对患者神经元存活的贡献。