Generation of induced pluripotent stem cell (iPSCs)-based models of Friedreich's Ataxia (FRDA)

Friedreich ataksisi (FRDA, OMIM#229300, ORPHA:95) en sık görülen otosomal ataksidir ve nörolojik anormaliteler, kardiyomiyopati ve artmış diyabet riski ile karakterize edilir. FXN geninin birinci intronundaki GAA·TTC üçlü baz çifti tekrarlarının artması bu hastalığın nedenidir. Bu tekrar artışları FXN kodlu frataksin protein düzeyinde azalmaya neden olmaktadır. Frataksin, hücreiçi demir-kükürt küme üretemine katılan ve demir depolayan küçük bir mitokondriyal proteindir. Frataksinin işlevi ve GAA·TTC tekrarlarının artışının frataksin protein düzeyini nasıl azalttığı tam olarak bilinmemektedir. Bu nedenle, FRDA'nın moleküler mekanizmalarını açıklamak için in vitro modeller gereklidir. Uyarılmış pluripotent kök hücreler (uPKH), hastaların somatik hücrelerinin embryonik hücre benzeri bir duruma yeniden programlanması yoluyla üretilebilir. uPKH'ler, nörodejeneratif hastalıklar gibi birçok hastalığın in vitro modellenmesinde kullanılırlar. Bu çalışmada, bu hastalığı in vitro incelemek ve yeni potansiyel terapötik ilaçları test etmek için FRDA'nın uPKH tabanlı modellerini üretmeyi amaçladık. uPKH hatları 4 FRDA hastasının fibroblastlarından ve 2 sağlıklı kontrol bireyden üretildi. uPKH hatlarının tümü, plüripotentliğe bağlı genlerin RNA ve protein seviyesindeki ekspresyonları ve ayrıca embriyoid cisim oluşumu deneyleri ile karakterize edildi. FRDA hastaları arasında en yaygın ölüm nedeni hipertrofik kardiyomiyopatidir. Bu sebeple oluşturulan hastaya özgü ve kontrol uPKH'leri bu hastalığı in vitro modellemek için kardiyomiyositlere farklılaştırılmıştır. Kardiyomiyositlere özgü genlerin ekspresyonu ve farklılaşmış kardiyomiyositlerin atım davranışı; qPCR analizi, immünofloresan boyamaları ve atım bölgelerinin canlı hücre görüntülemesi ile doğrulanmıştır. FRDA hastalarından toplanan fibroblastlardaki düşük FXN gen seviyesi, FRDA uPKH'lerinden üretilen kardiyomiyositlerde de korunmuştur. Bunlar bir arada ele alındığında, bu sonuçlar hem FRDA hastalarından hem de sağlıklı bireylerden üretilen uPKH'lerinin pluripotent olduğunu ve FRDA'yı in vitro modellemek için FRDA uPHK'lerinden üretilen kardiyomiyositlerin kullanılabileceğini göstermiştir. Bu in vitro model, FRDA'nın mekanizmaları hakkında bilgi edinmek ve FRDA ile ilişkili hipertropik kardiyomiyopati için yeni terapötik stratejileri test etmek için faydalı bir platform olabilir.