Моделирование болезни Хантингтона на клетках линии HEK293

Болезнь Хантингтона – наследственное нейродегенеративное заболевание человека, которое вызвано мутацией в гене НТТ. Мутантный белок НТТ имеет удлиненный полиглутаминовый тракт и образует агрегаты в ядре и цитоплазме средних шипиковых нейронов стриатума, приводя их к гибели. Механизмы развития заболевания до конца не изучены, ввиду ограниченной доступности биоматериала и позднего проявления болезни. Именно поэтому одной из актуальных задач является создание модельных систем болезни Хантингтона на основе культивируемых клеток человека. Сочетание клеточных технологий и системы редактирования генома CRISPR/ Cas9 позволит изучать молекулярные и клеточные механизмы развития патологии. Ранее в лаборатории эпигенетики развития  Института цитологии и генетики СО РАН была разработана методика внесения мутации, вызывающей болезнь Хантингтона, в геном клеток человека и получены мутантные клоны клеток линии HEK293, моделирующие болезнь Хантингтона. В данной работе мы показали, что мутантные клетки частично воспроизводят патологический фенотип, а именно: обладают сни женной пролиферативной активностью, повышенным уровнем апоптоза и высокой чувствительностью к ингибитору протеасом (MG132). Полученные результаты свидетельствуют о том, что мутация, вызывающая болезнь Хантингтона, влияет не только на нейроны, но и на другие типы клеток

болезнь Хантингтона, клеточные модели, редактирование генома

1. An M.C., Zhang N., Scott G., Montoro D., Wittkop T., Melov S., Eller-by L.M. Genetic correction of Huntington's disease phenotypes in induced pluripotent stem cells. Cell Stem Cell. 2012;11(2):253-263. DOI 10.1016/j.stem.2012.04.026.An.

2. Baydyuk M., Baoji X. BDNF in Huntington's disease: role in pathogenesis and treatment. Huntington’s Disease - Core Concepts and Current Advances. InTech, 2012;495-507.

3. Currais A., Fisher W., Maher P., Schubert D. Intraneuronal protein aggregation as a trigger for inflammation and neurodegeneration in the aging brain. FASEB J. 2017;31(1):5-10. DOI 10.1096/fj. 201601184.

4. Freiermuth J.L., Powell-Castilla I.J., Gallicano I. Toward a CRISPR picture: use of CRISPR/Cas9 to model diseases in human stem cells in vitro. J. Cell. Biochem. 2017;7(May):1-7. DOI 10.1002/jcb.26162.

5. Jeon I., Lee N., Li J., Park I., Park K., Moon J., Shim S.H., Choi C., Chang D., Kwon J., Oh S., Shin D.A., Kim H.S., Do J.T., Lee D.R., Kim M., Kang K., Daley G.Q., Brundin P., Sjihwan S. Neuronal properties, in vivo effects and pathology of a Huntington’s disease patient-derived induced pluripotent stem cells. Stem Cells. 2012;30: 2054-2062. DOI 10.1002/stem.1135.

6. Kim M., Ho A., Lee J.H. Autophagy and human neurodegenerative diseases - A fly’s perspective. Int. J. Mol. Sci. 2017;18(7):1596. DOI 10.3390/ijms18071596.

7. Labbadia J., Morimoto R.I. Huntington’s disease: underlying molecular mechanisms and emerging concepts. Trends Biochem. Sci. 2013; 338(4):378-385. DOI 10.1016/j.tibs.2013.05.003.Huntington.

8. MacDonald M.E., Ambrose C.M., Duyao M.P., Myers R.H., Lin C., Srinidhi L., Barnes G., Taylor S.A., James M., Groat N., MacFar-lane H., Jenkins B., Anderson M.A., Wexler N.S., Gusella J.F., Bates G.P., Baxendale S., Hummerich H., Kirby S., North M., Youngman S., Mott R., Zehetner G., Sedlacek Z., Poustka A., Fri-schauf A., Lehrach H., Buckler A.J., Church D., Doucette-Stamm L., O’Donovan M.C., Riba-Ramirer L., Shah M., Stanton V.P., Strobel S.A., Draths K.M., Wales J.L., Dervan P., Housman D.E., Alterr M., Shiang R., Thompson L., Fielder T., Wasmuth J.J., Tagle D., Valdes J., Elmer L., Allard M., Castilla L., Swaroop M., Blanchard K., Collins F.C., Snell R., Holloway T., Gillespie K., Dat-son N., Shaw D., Harper P.S. A novel gene containing a trinucleotide repeat that is expanded and unstable on Huntington’s disease chromosomes. Cell. 1993;72(6):971-983.

9. Malakhova A.A., Sorokin M.A., Sorokina A.E., Malankhanova T.B., Mazurok N.A., Medvedev S.P., Zakiyan S.M. The genome editing approach for generation of isogenic cell lines modelling Huntington’s disease in vitro. Geny i kletki = Genes&Cells. 2016;9(3):106-113. (in Russian)

10. Martin D.D., Ladha S., Ehrnhoefer D.E., Hayden M.R. Autophagy in Huntington disease and huntingtin in autophagy. Trends Neurosci. 2015;38(1):26-35. DOI 10.1016/j.tins.2014.09.003.

11. Martin J.B., Gusella J.F. Huntington’s disease: Pathogenesis and management. N. Engl. J. Med. 1986;315:1267-1276.

12. Mochel F., Haller R.G. Energy deficit in Huntington disease: why it matters. J. Clin. Invest. 2011;121(2):493-499. DOI 10.1172/JCI45691.

13. Nekrasov E.D., Vigont V.A., Klyushnikov S.A., Lebedeva O.S., Vas-sina E.M., Bogomazova A.N., Chestkov I.V., Semashko T.A., Kiseleva E., Suldina L.A., Bobrovsky P.A., Zimina O.A., Ryazantseva M.A., Skopin A.Y., Illarioshkin S.N., Kaznacheyeva E.V., Lagarkova M.A., Kiselev S.L. Manifestation of Huntington’s disease pathology in human induced pluripotent stem cell-derived neurons. Mol. Neurodegener. 2016;11(27):1-15. DOI 10.1186/s13024-016-0092-5.

14. Orr A.L., Li S., Wang C., Li H., Wang J., Rong J., Xu X., Mastroberar-dino P.G., Greenamyre J.T., Li X. N-terminal mutant huntingtin associates with mitochondria and impairsmitochondrial trafficking. J. Neurosci. 2009;28(11):2783-2792. DOI 10.1523/JNEUROSCI.0106-08.2008.

15. Ramaswamy S., McBride J.L., Kordower J.H. Animal models of Huntington’s disease. ILAR J. 2007;48:356-373.

16. Seredenina T., Luthi-Carter R. What have we learned from gene expression profiles in Huntington’s disease? Neurobiol. Dis. 2012;45(1): 83-98. DOI 10.1016/j.nbd.2011.07.001.

17. Shaw G., Morse S., Ararat M., Graham F.L. Preferential transformation of human neuronal cells by human adenoviruses and the origin of HEK 293 cells. FASEB J. 2002;16:869-871. DOI 10.1096/fj.01.

18. Song W., Chen J., Petrilli A., Liot G., Klinglmayr E., Zhou Y., Po-quiz P., Tjong J., Pouladi M.A., Hayden M.R., Masliah E., Ellis-man M., Rouiller I., Schwarzenbacher R., Bossy B., Perkins G., Bossy-Wetzel E. Mutant huntingtin binds the mitochondrial fission GTPase Drp1 and increases its enzymatic activty. Nat. Med. 2011; 17(3):377-382. DOI 10.1038/nm.2313.MUTANT.

19. Walker F.O. Huntington’s Disease. Lancet. 2007;369(9557):217-228. DOI 10.1055/s-2007-971176.