$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Дизайнерские рецепторы, активируемые исключительно дизайнерскими препаратами (DREADD), представляют собой сконструированные рецепторы, сопряженные с G-белком, которые могут избирательно активироваться инертнымисинтетическими лигандами. Хемогенетический подход стал важным инструментом в нейробиологии, позволив исследователям исследовать нейронные цепи с высокой точностью и улучшив наше понимание клеточных функций как in vivo, так и in vitro посредством селективной активации или ингибирования определенных областей мозга или типов клеток.
Терапия на основе стволовых клеток представляет собой многообещающую стратегию лечения нейродегенеративных заболеваний. Эффективность клеток трансплантата зависит от правильной интеграции, выживаемости и функционального вклада в ткани хозяина. Неконтролируемая клеточная активность может привести к негативным последствиям, в том числе к онкогенезу4; Это обуславливает необходимость точного контроля над этими клетками после трансплантации. Использование технологии DREADD в перепрограммированных стволовых клетках человека и производных нейронах дает возможность точно контролировать активность нейронов с помощью введения дизайнерского препарата CNO 2,5. В контексте болезни Паркинсона (БП), которая характеризуется потерей дофаминергических нейронов, манипулирование активностью дофаминергических нейронов, полученных из стволовых клеток, имеет решающее значение для исследования их синаптических входов и проекционных паттернов в моделях грызунов 6,7,8,9,10. Включение возбуждающих рецепторов hM3Dq и тормозных hM4Di в эти модели позволяет точно модулировать активность нейронов11,12.
Комбинация поведенческих оценок животных и электрофизиологических записей позволяет всесторонне оценить эффекты хемогенетической модуляции на трансплантированные клетки in vivo13. Поведенческие оценки, включая вращение, вызванное апоморфином, цилиндрический тест и тест ротарода, оценивают моторную координацию и дают представление об изменениях в двигательной функции, связанных с экспериментальными моделями PD14. Электрофизиологические методы, такие как запись с помощью патч-клэмпа, позволяют в режиме реального времени отслеживать синаптические реакции и потенциалы действия, обеспечивая всестороннее представление о том, как трансплантированные клетки интегрируются в существующие нейронные сети15. Комбинируя поведенческие оценки с электрофизиологическими оценками, мы можем исследовать, как хемогенетическая модуляция влияет на интеграцию и функциональность этих клеток внейронных цепях хозяина. Предварительные результаты свидетельствуют о том, что введение CNO эффективно модулирует активность нейронов в трансплантированных клетках, что приводит к улучшению функциональных результатов на животных моделях.
В этом протоколе перепрограммированные стволовые клетки человека были сконструированы для экспрессии рецепторов hM3Dq или hM4Di с использованием технологии кластеризованных регулярно чередующихся коротких палиндромных повторов (CRISPR). После дифференцировки модифицированных перепрограммированных стволовых клеток в дофаминергические клетки-предшественники среднего мозга эти клетки были трансплантированы мышиным моделям БП для оценки их интеграции и функциональной регуляции в нейронных цепях хозяина с использованием поведенческих оценок и электрофизиологических записей.