Publication

Induction of functional dopamine neurons from human astrocytes in vitro and mouse astrocytes in a Parkinson's disease model

Gioele La Manno
2017
Article
Résumé

Cell replacement therapies for neurodegenerative disease have focused on transplantation of the cell types affected by the pathological process. Here we describe an alternative strategy for Parkinson's disease in which dopamine neurons are generated by direct conversion of astrocytes. Using three transcription factors, NEUROD1, ASCL1 and LMX1A, and the microRNA miR218, collectively designated NeAL218, we reprogram human astrocytes in vitro, and mouse astrocytes in vivo, into induced dopamine neurons (iDANs). Reprogramming efficiency in vitro is improved by small molecules that promote chromatin remodeling and activate the TGFβ, Shh and Wnt signaling pathways. The reprogramming efficiency of human astrocytes reaches up to 16%, resulting in iDANs with appropriate midbrain markers and excitability. In a mouse model of Parkinson's disease, NeAL218 alone reprograms adult striatal astrocytes into iDANs that are excitable and correct some aspects of motor behavior in vivo, including gait impairments. With further optimization, this approach may enable clinical therapies for Parkinson's disease by delivery of genes rather than cells.

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Astrocyte
Les astrocytes sont des cellules gliales du système nerveux central. Elles ont généralement une forme étoilée, d'où provient leur étymologie (origine grec) : Astro - étoile et cyte - cellule. Elles assurent une diversité de fonctions importantes, centrée sur le support et la protection des neurones. Ces cellules participent au maintien de la barrière hémato-encéphalique, régulent le flux sanguin, assurent l'approvisionnement en nutriments et le métabolisme énergétique du système nerveux, participent à la neurotransmission, à la détoxification du milieu extracellulaire notamment par capture du glutamate, et maintiennent la balance ionique du milieu extracellulaire.
Cellule gliale
thumb|Des cellules gliales, ici des astrocytes, telles qu'on peut les voir au microscope par coloration de Golgi. Dans le système nerveux, les cellules gliales (parfois nevroglie ou tout simplement glie, du grec grc, « gluant ») sont les cellules qui forment l'environnement des neurones. Elles assurent le maintien de l'homéostasie, produisent la myéline et jouent un rôle de soutien et de protection du tissu nerveux en apportant les nutriments et l'oxygène, en éliminant les cellules mortes et en combattant les pathogènes.
Cellule souche neurale
Les cellules souches neurales sont des cellules souches - multipotentes et capables de s'auto-renouveler - dont le potentiel de différenciation est restreint aux types cellulaires neuraux, notamment : Neurone, Astrocyte et Oligodendrocyte. Durant l'embryogenèse, ces cellules souches neurales sont situées dans la zone ventriculaire du tube neural. Elles génèrent l'ensemble des types cellulaires nécessaires au système nerveux central (à l'exception de la microglie), par un processus appelé neurogenèse.
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