الأمراض التنكسية العصبية بما في ذلك مرض الزهايمر ومرض باركنسون ومرض هنتنغتون والتصلب الجانبي الضموري والخرف الجبهي الصدغي هي اضطرابات مدمرة بدون علاج معروف ، ويرجع ذلك أساسا إلى عدم فهم آليات المرض الأساسية. تم إنشاء العديد من سلالات الفئران الطافرة كنماذج للتحقيق في هذه الأمراض1،2،3،4،5. بينما تم الحصول على رؤى أساسية حول أمراض المرض وآلياته ، فإن التحقيقات بدقة تحت الخلية والتحليلات عالية الإنتاجية مثل شاشات الأدوية غير ممكنة في النماذج الحيوانية. تملأ أنظمة النماذج الخلوية الصغيرة هذا المكان.
تعد مزارع الخلايا الجذعية متعددة القدرات (hIPSC) المستحثة البشرية والتمايز العصبي نظاما قويا لدراسة آثار التغيرات الجينية في الخلفية البشرية. ومع ذلك ، فإن ظروف الزراعة المختلفة وبروتوكولات التمايز والتحيزات القائمة على المستخدم تؤدي في كثير من الأحيان إلى مشكلات في قابلية التكاثر. يقدم Dhingra et al. أتمتة ثقافات hiPSC والتمايزات العصبية المتوافقة مع التصوير والتحليل الآلي6. لا يؤدي هذا النظام فقط إلى زراعة وتمايز أكثر قابلية للتكرار لخلايا IPS البشرية إلى سلالات عصبية ، ولكنه يتيح أيضا التتبع المباشر الآلي للأنماط الظاهرية الخلوية ، بما في ذلك القياس الكمي لأطوال العصبية ، أو التكوين الكلي ، أو امتصاص أنواع البروتين المسببة للأمراض ، والتنكس العصبي على مدى شهرين.
تم ربط التغيرات في توازن الكالسيوم بأمراض تنكسية عصبية مختلفة ، ولا سيما مرض باركنسون7. يقدم بانكروفت وسرينيفاسان بروتوكولا لقياس تدفق الكالسيوم في الخلايا العصبية الدوبامين المستنبتة8. يمكن أن يؤدي النظام المقدم إلى فهم أفضل لكيفية قيام إشارات الكالسيوم غير الطبيعية بفقدان الخلايا العصبية الدوبامين ويمكن استخدامه كمنصة لفحص الأدوية عالية الإنتاجية لتحديد المركبات العصبية.
يعد فقدان المشبك سمة شائعة بين الأمراض التنكسية العصبية9. ومع ذلك، لا تزال الأسباب الكامنة وراء ذلك غير واضحة. يقدم Sidiski و Babcock طريقة لقياس السلامة المشبكية بطريقة تعتمد على العمر في التقاطعات العصبية العضلية لأنسجة العضلات الطولية الظهرية (DLM) في ذبابة الفاكهة melanogaster10. الأهم من ذلك ، أن بروتوكول التشريح الخاص بهم ، والذي يتضمن التجميد السريع للأنسجة ، يحافظ على كل من الأنسجة العصبية والعضلية ، ونظرا لسهولة التلاعب الجيني للذبابة ، فإنه يتيح دراسة التغيرات في السلامة المشبكية وانحطاطها في نماذج الأمراض التنكسية العصبية.
ترتبط الأمراض التنكسية العصبية والشيخوخة بفشل البروتين11 ، وقد تورط كل من تدهور البروتين وتوليفه. Papandreou et al. يقدم بروتوكولا لتحديد تخليق البروتين من جديد 12 ، باستخدام استعادة التألق بعد التبييض الضوئي (FRAP) في C. نماذج ايليجانس التي تعبر عن GFP. يمكن توسيع هذا النظام ليشمل اندماج GFP لأي بروتين مرتبط بالمرض ، إما يتم التعبير عنه على نطاق واسع في الجهاز العصبي للدودة أو استهدفه خلايا أو أنسجة معينة ، ويمكن من الدراسة في الجسم الحي لتخليق البروتين في حالة عدم وجود طرق غير مشعة وغير جراحية ، بالإضافة إلى القدرة على إجراء شاشات جينية أو جزيئية صغيرة لتحديد معدلات جديدة للتغلب على الخلل الوظيفي البروتيني.
الحماية من تراكم البروتين وموت الخلايا العصبية هي استراتيجيات مطلوبة لإبطاء الأمراض التنكسية العصبية. Palikaras et al. يصف كيف يصف التكييف المسبق للصدمة الحرارية في C. ايليجانس يعزز الحماية العصبية ضد موت الخلايا الناجم عن ألفا سينوكلين وانخفاض في المجاميع التي يسببها PolyQ13.
تؤثر الأمراض التنكسية العصبية على أكثر من 50 مليون شخص في جميع أنحاء العالم ، دون علاج معروف. مع التطورات الحديثة في التحرير الجيني وتقنية IPSC ، تتمتع النماذج الخلوية والحيوانية الصغيرة بميزة معالجة آليات الأمراض الجزيئية والخلوية الأساسية بشكل حاد ، وتمكن من التلاعب الجيني بسرعة وفعالية من حيث التكلفة ، وهي مثالية كمنصة فحص عالية الإنتاجية لمكتبات المركبات العلاجية الجديدة. تسهل هذه المجموعة من طرق المرض للباحثين استخدام بعض هذه النماذج.