Annals of Clinical and Experimental NeurologyAnnals of Clinical and Experimental NeurologyАнналы клинической и экспериментальной неврологии2075-54732409-2533Eco-Vector25510.17816/psaic255Original articlesОригинальные статьиUnknownA platform for studies of Huntington’s disease on the basis of induced pluripotent stem cellsПлатформа для изучения болезни Гентингтона на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клетокNekrasovE. D.НекрасовE. Д.
Russian Federation
grivigan@mail.ruLebedevaO. S.ЛебедеваO. С.
Russian Federation
grivigan@mail.ruVasinaE. M.ВасинаE. M.
Russian Federation
grivigan@mail.ruBogomazovaA. N.БогомазоваA. Н.
Russian Federation
grivigan@mail.ruChestkovI. V.ЧестковИ. В.
Russian Federation
grivigan@mail.ruKiselevS. L.КиселевС. Л.
Russian Federation
grivigan@mail.ruLagarkovaM. A.ЛагарьковаM. A.
Russian Federation
grivigan@mail.ruKlyushnikovSergey A.КлюшниковСергей Анатольевич
Russian Federation
grivigan@mail.ruIllarioshkinSergey N.ИллариошкинСергей Николаевич
Russian Federation
grivigan@mail.ruGrivennikovI. A.ГривенниковИ. A.
Russian Federation
grivigan@mail.ruN.I .Vavilov Institute of General Genetics, Russian Academy of SciencesФГБУН «Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова» РАНInstitute of Molecular Genetics, Russian Academy of SciencesФГБУН «Институт молекулярной генетики» РАНInstitute of Molecular Genetics, Russian Academy of SciencesФГБУН «Институт общей генетики им. Н.И. Вавилова» РАНResearch Center of NeurologyФГБНУ «Научный центр неврологии»1012201264303502022017Copyright ©; 2012, Nekrasov E.D., Lebedeva O.S., Vasina E.M., Bogomazova A.N., Chestkov I.V., Kiselev S.L., Lagarkova M.A., Klyushnikov S.A., Illarioshkin S.N., Grivennikov I.A.Copyright ©; 2012, Nekrasov E.D., Lebedeva O.S., Vasina E.M., Bogomazova A.N., Chestkov I.V., Kiselev S.L., Lagarkova M.A., Klyushnikov S.A., Illarioshkin S.N., Grivennikov I.A.2012Nekrasov E.D., Lebedeva O.S., Vasina E.M., Bogomazova A.N., Chestkov I.V., Kiselev S.L., Lagarkova M.A., Klyushnikov S.A., Illarioshkin S.N., Grivennikov I.A.Nekrasov E.D., Lebedeva O.S., Vasina E.M., Bogomazova A.N., Chestkov I.V., Kiselev S.L., Lagarkova M.A., Klyushnikov S.A., Illarioshkin S.N., Grivennikov I.A.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://annaly-nevrologii.com/pathID/article/view/255

Huntington’s disease (HD) is one of the most severe hereditary neurodegenerative disorders caused by CAG repeats expansion in the HTT gene. A recently elaborated technology of genetic reprogramming allows obtaining induced pluripotent stem (iPS) cells from fibroblasts and other differentiated somatic cells. These iPS cells can grow in culture and differentiate in any cell types, including neurons, necessary for studies of molecular mechanisms of HD and other neurodegenerative diseases. We obtained, with the use of lentivirus transfection, iPS cells from primary fibroblasts biopsied from three female patients with HD (42–46 copies of the CAG repeats in the mutant allele). The efficiency of reprogramming was approximately 0.2%. The embryoid bodies were obtained from some clones of iPS cells, and derivatives of all the three embryo layers were shown to be formed as a result of spontaneous iPC cells differentiation. At present, our cell lines represent a unique platform for studies of HD. It may be used for establishing an effective system aimed at discoveries of molecular mechanisms undelaying HD and high-throughput search for novel neuroprotective drugs.

Болезнь Гентингтона (БГ) – одно из наиболее тяжелых наследственных нейродегенеративных заболеваний человека, обусловленное экспансией тандемных CAG-повторов в гене HTT. Недавно разработанная технология генетического репрограммирования позволяет из фибробластов кожи и других доступных соматических клеток организма получать индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК); последние, в свою очередь, могут неограниченно расти в культуре и дифференцироваться в любые типы клеток, в т.ч. нейроны, необходимые для изучения молекулярных механизмов развития БГ и других нейродегенеративных заболеваний. Нами с помощью лентивирусной трансфекции были получены ИПСК из первичных фибробластов, взятых от трех пациентов с БГ женского пола (42–46 копий CAG-повторов в мутантном аллеле). Эффективность получения ИПСК составила около 0,2%. Из клонов ИПСК были получены эмбриоидные тельца, а также показано, что в результате спонтанной дифференцировки ИПСК формировались производные всех трех зародышевых листков. Созданный нами набор клеточных линий является на сегодняшний день уникальной платформой для изучения БГ. Он может быть использован для создания эффективной системы, направленной на раскрытие молекулярных механизмов БГ и поиск новых лекарственных препаратов-нейропротекторов методами высокопроизводительного скрининга.

Huntington’s diseaseinduced pluripotent stem cellsgenetic reprogrammingболезнь Гентингтонаиндуцированные плюрипотентные стволовые клеткигенетическое репрограммированиеИллариошкин С.Н. Наследственные моногенные заболевания нервной системы: молекулярный анализ и клинико-генетические сопоставления: Дис. … докт. мед. наук. М., 1997.Иллариошкин С.Н., Иванова-Смоленская И.А., Маркова Е.Д. и др. Анализ экспансии тринуклеотидных повторов как нового механизма мутации при хорее Гентингтона: теоретические и прикладные аспекты. Генетика 1996; 32: 103–109.Некрасов Е.Д., Лебедева О.С., Честков И.В. и др. Получение и характеристика индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека из фибробластов кожи пациентов с нейродегенеративными заболеваниями. Клеточная трансплантология и тканевая инженерия 2011; 4: 82–88.Andrew S.E., Goldberg Y.P., Kremer B. et al. The relationship between trinucleotide (CAG) repeat length and clinical features of Huntington’s disease. Nat. Genet. 1993;4: 398–403.Aziz N.A., Jurgens C.K., Landwehrmeyer G.B. Normal and mutant HTT interact to affect clinical severity and progression in Huntington disease. Neurology 2009; 73: 1280–1285.Bates G., Harper P., Jones L. Huntington’s Disease. NY: Oxford University Press, 2002.Bradley C.K., Scott H.A., Chami O. et al. Derivation of Huntington’s disease-affected human embryonic stem cell lines. Stem Cells Dev. 2011; 20: 495–502.Britton J.W., Uitti R.J., Ahlskog J.E. et al. Hereditary late-onset chorea without significant dementia: genetic evidence for substantial phenotypic variation in Huntington’s disease. Neurology 1995; 45: 443–447.Camnasio S., Carri A.D., Lombardo A. et al. The first reported generation of several induced pluripotent stem cell lines from homozygous and heterozygous Huntington’s disease patients demonstrates mutation related enhanced lysosomal activity. Neurobiol. Dis. 2012; 46: 41–51DiFiglia M., Sapp E., Chase K.O. et al. Aggregation of huntingtin in neuronal intranuclear inclusions and dystrophic neurites in brain. Science 1997; 277: 1990–1993.Harper B. Huntington disease. J. R. Soc. Med. 2005; 98: 550–560.Illarioshkin S.N., Igarashi S., Onodera O. et al. Trinucleotide repeat length and rate of progression in Huntington’s disease. Ann. Neurol. 1994; 36: 630–635.Juopperi T.A., Kim W.R., Chiang C.H. et al. Astrocytes generated from patient induced pluripotent stem cells recapitulate features of Huntington’s disease patient cells. Mol Brain 2012; 5 (1): 17.Kieburtz K., MacDonald M., Shin C. et al. Trinucleotide repeat length and progression of illness in Huntington’s disease. J. Med. Genet. 1994; 14: 872–874.Langbehn D.R., Brinkman R.R., Falush D. et al. A new model for prediction of the age of onset and penetrance for Huntington’s disease based on CAG length. Clin. Genet. 2004; 65: 267–277.Langbehn D.R., Hayden M.R., Paulsen J.S. CAG-repeat length and the age of onset in Huntington disease (HD): a review and validation study of statistical approaches. Am. J. Med. Genet. B. Neuropsychiatr. Genet. 2010; V.153B; P. 397408.Li X.-J., Li S.-H., Sharp A.H. et al. A huntingtin-associated protein enriched in brain with implications for pathology. Nature 1995; 378: 398–402.Park I.H., Arora N., Huo H. et al. Disease-specific induced pluripotent stem cells. Nat Protoc. 2008; 3: 1180–1186.Potter N.T., Spector E.B., Prior T.W. Technical standards and guidelines for Huntington disease testing. Genet. Med. 2004; 6: 61–65.Roizin L., Stellar S., Liu J.C. Neuronal nuclear-cytoplasmic changes in Huntington’s chorea: electron microscope investigations. In: Chase T.N., Wexler N.S., Barbeau A. (eds.) Advances in neurology. NY: Raven Press, 1979: 95–122.Rosenblatt A., Liang K.Y., Zhou H. et al. The association of CAG repeat length with clinical progression in Huntington disease. Neurology 2006; 66: 1016–1020.Semaka A., Collins J.A., Hayden M.R. Unstable familial transmissions of Huntington disease alleles with 27-35 CAG repeats (intermediate alleles). Am. J. Med. Genet. B. Neuropsychiatr. Genet. 2010; 153B(1): 314–320.Takahashi K., Tanabe K., Ohnuki M. et al. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors. Cell 2007; 131: 861–872.Takahashi K., Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from mouse embryonic and adult fibroblast cultures by defined factors. Cell 2006; 126: 663–676.Telenius H., Kremer H.P.H., Theilmann J. et al. Molecular analysis of juvenile Huntington’s disease: the major influence on (CAG)n repeat length is the sex of the affected parent. Hum. Mol. Genet. 1993; 2: 1535–1540.The Huntington’s Disease Collaborative Research Group. A novel gene containing a trinucleotide repeat that is expanded and unstable on Huntington’s disease chromosomes. Cell 1993; 72: 971–983.