전두측두엽치매 (Frontotemporal dementia, FTD) 는 퇴행성 뇌질환의 일종으로, 뇌의 전두엽과 측두엽의 손상으로 인하여 발병하는 질병이다. 전두측두엽 치매는 병리학적으로 크게 세가지 특성으로 구분되는데, 인산화된 타우 (p-Tau) 단백질, TDP-43 (TAR DNA-binding ...
전두측두엽치매 (Frontotemporal dementia, FTD) 는 퇴행성 뇌질환의 일종으로, 뇌의 전두엽과 측두엽의 손상으로 인하여 발병하는 질병이다. 전두측두엽 치매는 병리학적으로 크게 세가지 특성으로 구분되는데, 인산화된 타우 (p-Tau) 단백질, TDP-43 (TAR DNA-binding protein 43) 단백질, 그리고 FUS (Fused in Sarcoma) 단백질의 비정상적인 발현이 그것이다. 그러나 이러한 병리학적 경로에 대한 것은 거의 알려져 있지 않다. 본 연구에서 우리는 1 명의 정상군과 3명의 산발성 행동변이 전두측두엽 환자로부터 유도만능줄기세포를 제작하고 특성화분석을 수행하였다. 먼저, 우리는 immunocytochemistry 와 real-time PCR을 사용하여 stemness 마커의 발현을 조사하였다. 다음으로, 우리는 각각의 유도만능줄기세포주를 TUJ1 과 MAP2 와 같은 단백질을 발현하는 성숙된 신경세포로 분화하였다. 동시에 산발성 행동변이 전두측두엽 환자 유래 유도만능줄기세포와 비교하기 위하여 전두측두엽 치매 관련 돌연변이로 알려진 MAPT 와 PGRN 유전자의 돌연변이를 갖는 두 명의 환자로부터 만들어진 유도만능줄기세포 또한 분화하였다. 결과적으로, 인산화된 타우 단백질 (p-Tau) 와 TDP-43 단백질의 C-말단 단편의 발현이 정상군의 신경세포와 비교하여 돌연변이를 갖는 전두측두엽 환자의 신경세포와 산발성 행동변이 전두측두엽 환자의 신경세포 모두에서 증가하는 것을 확인하였다. 또한, FUS 단백질은 정상군과 비교하였을 때, 전두측두엽 환자 유래 신경세포에서 모두 감소하는 양상을 보이는 것을 확인하였다. 우리는 또한 일반적인 세포 사멸 마커인 cleaved caspase-3 가 세포사멸 유도제인 staurosporine 의 처리 하에 산발성 행동변이 전두측두엽 환자 유래 신경세포에서만 특이적으로 증가하는 것을 확인하였다. 추가적으로, 우리는 산발성 행동변이 전두측두엽 환자 유래 신경세포 일부에서 Bax 와 Cytochrome C 와 같은 세포사멸 관련 단백질이 증가하는 것을 확인하였다. 이를 종합하면, 본 연구는 산발성 행동변이 전두측두엽 환자의 전현적인 표현형이 유도만능줄기세포 기술에 의해 재현될 수 있음을 보여 주며, 이는 전두측두엽 발병 기전 및 약물 스크리닝을 연구하는데 유용하게 사용될 것으로 보여진다.
전두측두엽치매 (Frontotemporal dementia, FTD) 는 퇴행성 뇌질환의 일종으로, 뇌의 전두엽과 측두엽의 손상으로 인하여 발병하는 질병이다. 전두측두엽 치매는 병리학적으로 크게 세가지 특성으로 구분되는데, 인산화된 타우 (p-Tau) 단백질, TDP-43 (TAR DNA-binding protein 43) 단백질, 그리고 FUS (Fused in Sarcoma) 단백질의 비정상적인 발현이 그것이다. 그러나 이러한 병리학적 경로에 대한 것은 거의 알려져 있지 않다. 본 연구에서 우리는 1 명의 정상군과 3명의 산발성 행동변이 전두측두엽 환자로부터 유도만능줄기세포를 제작하고 특성화분석을 수행하였다. 먼저, 우리는 immunocytochemistry 와 real-time PCR을 사용하여 stemness 마커의 발현을 조사하였다. 다음으로, 우리는 각각의 유도만능줄기세포주를 TUJ1 과 MAP2 와 같은 단백질을 발현하는 성숙된 신경세포로 분화하였다. 동시에 산발성 행동변이 전두측두엽 환자 유래 유도만능줄기세포와 비교하기 위하여 전두측두엽 치매 관련 돌연변이로 알려진 MAPT 와 PGRN 유전자의 돌연변이를 갖는 두 명의 환자로부터 만들어진 유도만능줄기세포 또한 분화하였다. 결과적으로, 인산화된 타우 단백질 (p-Tau) 와 TDP-43 단백질의 C-말단 단편의 발현이 정상군의 신경세포와 비교하여 돌연변이를 갖는 전두측두엽 환자의 신경세포와 산발성 행동변이 전두측두엽 환자의 신경세포 모두에서 증가하는 것을 확인하였다. 또한, FUS 단백질은 정상군과 비교하였을 때, 전두측두엽 환자 유래 신경세포에서 모두 감소하는 양상을 보이는 것을 확인하였다. 우리는 또한 일반적인 세포 사멸 마커인 cleaved caspase-3 가 세포사멸 유도제인 staurosporine 의 처리 하에 산발성 행동변이 전두측두엽 환자 유래 신경세포에서만 특이적으로 증가하는 것을 확인하였다. 추가적으로, 우리는 산발성 행동변이 전두측두엽 환자 유래 신경세포 일부에서 Bax 와 Cytochrome C 와 같은 세포사멸 관련 단백질이 증가하는 것을 확인하였다. 이를 종합하면, 본 연구는 산발성 행동변이 전두측두엽 환자의 전현적인 표현형이 유도만능줄기세포 기술에 의해 재현될 수 있음을 보여 주며, 이는 전두측두엽 발병 기전 및 약물 스크리닝을 연구하는데 유용하게 사용될 것으로 보여진다.
Frontotemporal dementia (FTD) is caused by the progressive degeneration of the temporal and frontal lobes of the brain. FTD is pathologically characterized by abnormal expression of tau, TDP-43 (TAR DNA-binding protein 43) and FUS (Fused in Sarcoma) proteins. However, its pathological mechanisms are...
Frontotemporal dementia (FTD) is caused by the progressive degeneration of the temporal and frontal lobes of the brain. FTD is pathologically characterized by abnormal expression of tau, TDP-43 (TAR DNA-binding protein 43) and FUS (Fused in Sarcoma) proteins. However, its pathological mechanisms are largely unknown. In this study, we have generated and characterized induced pluripotent stem cell (iPSC) lines from one normal controls and three sporadic bvFTD (behavioral variant FTD) patients. Firstly, we investigated the expression of stemness markers using immunocytochemistry and real-time PCR. Secondly, we differentiated each iPSC line into post-mitotic neurons, which were positive for typical neuronal markers, such as Tuj1 and MAP2. At the same time, we also differentiated two patient derived-iPSC lines carrying MAPT and PGRN mutation that are known as FTD-related mutation, in order to compare them with sporadic patient-derived iPSC lines. As a result, we observed that the expression of p-Tau and TDP-43 C-terminal fragments were increased in both of neurons carrying mutation and some of bvFTD patient-derived neurons, compared with control iPSC-derived neurons. Also, FUS proteins were decreased in all of FTD patient iPSC-derived neurons, compared with control iPSC-derived neurons. We also found that the expression of cleaved caspase-3, a general cell death marker, was surprisingly increased only in the sporadic patient iPSC-derived neurons with treatment of staurosporine, a cell death-inducing agent. Furthermore, we observed that cell death-related proteins, such as Bax and Cytochrome C were also increased in some of bvFTD patient iPSC-derived neurons. Taken together, this study demonstrates that the typical phenotypes of sporadic bvFTD can be recapitulated by iPSC technology, which will be useful for studying FTD pathogenesis, as well as drug screening.
Frontotemporal dementia (FTD) is caused by the progressive degeneration of the temporal and frontal lobes of the brain. FTD is pathologically characterized by abnormal expression of tau, TDP-43 (TAR DNA-binding protein 43) and FUS (Fused in Sarcoma) proteins. However, its pathological mechanisms are largely unknown. In this study, we have generated and characterized induced pluripotent stem cell (iPSC) lines from one normal controls and three sporadic bvFTD (behavioral variant FTD) patients. Firstly, we investigated the expression of stemness markers using immunocytochemistry and real-time PCR. Secondly, we differentiated each iPSC line into post-mitotic neurons, which were positive for typical neuronal markers, such as Tuj1 and MAP2. At the same time, we also differentiated two patient derived-iPSC lines carrying MAPT and PGRN mutation that are known as FTD-related mutation, in order to compare them with sporadic patient-derived iPSC lines. As a result, we observed that the expression of p-Tau and TDP-43 C-terminal fragments were increased in both of neurons carrying mutation and some of bvFTD patient-derived neurons, compared with control iPSC-derived neurons. Also, FUS proteins were decreased in all of FTD patient iPSC-derived neurons, compared with control iPSC-derived neurons. We also found that the expression of cleaved caspase-3, a general cell death marker, was surprisingly increased only in the sporadic patient iPSC-derived neurons with treatment of staurosporine, a cell death-inducing agent. Furthermore, we observed that cell death-related proteins, such as Bax and Cytochrome C were also increased in some of bvFTD patient iPSC-derived neurons. Taken together, this study demonstrates that the typical phenotypes of sporadic bvFTD can be recapitulated by iPSC technology, which will be useful for studying FTD pathogenesis, as well as drug screening.
AI-Helper
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.