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APOE4破坏人ipsc来源的胶质细胞内脂质稳态,干细胞培养基助力科研

更新时间:2023-07-20  |  点击率:343

干细胞研究是目前生物医学领域、发育生物学领域的一个热门分支。在体外高效地培养干细胞,是相关研究的物质基础。Ausbian干细胞专用培养基,完整的培养体系,无需二次配制,解冻后即可使用,便捷高效。

 

全基因组关联研究表明脂质代谢与许多晚发性神经退行性疾病有关,包括阿尔茨海默病(AD)。胶质细胞中脂质(脂肪小囊)的积累是阿尔茨海默病的病理学特征。迟发型阿尔茨海默病有效的遗传危险因素是APOE基因的ε4等位基因(APOE4)APOE编码一种脂质载体蛋白,它是许多脂蛋白颗粒的关键成分。

 

人类编码APOE的基因是多态的,有三个共同的编码变体(同种异构体),它们彼此之间有两个氨基酸的差异:ε3 (APOE3) ε4 (APOE4)ε2 (APOE2)APOE4基因型是迟发性AD的主要遗传危险因素,与心血管疾病有关,增加代谢综合征的风险,并与寿命缩短有关。APOE4的存在降低了阿尔茨海默病的发病年龄,并以基因剂量依赖的方式增加了患病的终生风险。

 

载脂蛋白E (APOE)是许多脂蛋白颗粒的组成部分,是介导脂蛋白摄取的膜受体的配体。APOE4已被认为通过调节包括脂质转运和代谢在内的多种途径参与AD的发病,然而,APOE4改变细胞脂质组的方式尚不清楚。

 

在一项研究中,科研人员对APOE4APOE3携带者的成纤维细胞,诱导多能干细胞(iPSCs)产生的表达APOE4的人类星形胶质细胞的脂质组进行了表征。研究人员发现ipsc衍生的APOE4星形胶质细胞,在体外比其等基因APOE3星形胶质细胞,更大程度上积累了储存在脂滴中的不饱和甘油三酯。

 

相关研究发表在《Sci Transl Med》上,文章标题为:“APOE4 disrupts intracellular lipid homeostasis in human iPSC-derived glia"。

 

利用酵母和人细胞之间脂质代谢途径的保守性,研究人员建立了一个酵母模型,其中酵母表达人APOE4,而不是人APOE3,诱导脂滴的积累和增加甘油三酯的不饱和,其方式与ipsc衍生的APOE4星形胶质细胞相似。脂滴积累伴随着apoe4表达酵母的特定生长缺陷。功能丧失基因筛选显示,脂肪生成转录程序的扰动使APOE4从其细胞毒性作用中分离出来。在表达APOE4的酵母模型和人类ipsc衍生的APOE4星形胶质细胞中,通过添加胆碱促进膜脂磷脂酰胆碱的合成,逆转了异常脂质不饱和和脂滴积聚。

 

APOE被认为是一种脂质转运蛋白,脂质失调最近被认为是包括AD在内的几种神经退行性疾病的一个关键特征。然而,APOE4如何扰乱细胞内脂质状态尚不清楚。研究报道了APOE4APOE3携带者相比,在从APOE4获得的成纤维细胞中产生的人类ipsc来源的星形细胞中,以及在表达人类APOE4亚型的酵母中,APOE4破坏了细胞脂质组。

 

研究人员将脂质组学和无偏倚的酵母全基因组筛选与功能和遗传特性结合起来,证明APOE4诱导了脂质稳态的广泛变化。这些变化导致脂肪酸不饱和的增加和细胞内脂滴的积累在酵母和人类ipsc来源的星形胶质细胞中。此外,研究人员还确定了这种脂质破坏的遗传和化学调节剂。研究人员还发现,在培养基中添加胆碱(一种可溶性磷脂前体)的简单环境,改变足以使表达APOE4的星形胶质细胞和表达人APOE4的酵母的细胞脂质组恢复到其基础状态。

 

该研究阐明了脂质代谢中的关键分子破坏可能导致与APOE4基因型相关的疾病风险。重要的是,该项研究表明,控制脂质代谢可能是一种治疗方法,有助于减轻携带APOE4等位基因的后果。