Исследование фенотипа астроцитов, дифференцированных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток от здорового индивида и от пациента с болезнью Паркинсона, с использованием метода просвечивающей электронной микроскопии

Кутукова К.А., Иванов М.В., Новосадова Е.В., Брыдун А.В., Арсеньева Е.Л., Новосадова Л.В., Кокорев И.В.,  Гривенников И.А.,  Сухоруков В.С., Иллариошкин С.Н.
Современные технологии в медицине. 2026, том 18, номер 1, стр. 5. DOI: https://doi.org/10.17691/stm2026.18.1.01

Цель исследования — изучить роль просвечивающей электронной микроскопии в оценке фенотипа астроцитов, полученных с помощью технологии направленной дифференцировки из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток (ИПСК) от здорового донора и от пациента с наследственной формой болезни Паркинсона (БП).

Материалы и методы. В работе использованы монослойные культуры астроцитов, дифференцированных из ИПСК от условно здорового донора и от пациента с БП, имеющего мутацию G2019S в гене LRRK2. Полученные глиальные культуры были охарактеризованы с помощью ПЦР в режиме реального времени и иммуноцитохимического окрашивания на глияспецифичные гены и белки. Ультраструктура астроцитов была исследована методом просвечивающей электронной микроскопии.

Результаты. ПЦР-исследование и иммуноцитохимическое окрашивание показали, что клеточные линии, полученные от условно здорового донора и от пациента с БП, экспрессировали необходимый паттерн глияспецифичных генов и синтезировали белки, характерные для астроцитов. При этом некоторые глияспецифичные гены экспрессировались мутантными клетками на пониженном уровне. Одним из наиболее типичных ультраструктурных признаков астроцитов, полученных из ИПСК от пациента с БП, были деструктивные изменения митохондрий, включающие их просветление, набухание, а также деструкцию крист. Во многих клетках при длительном культивировании митохондрии полностью отсутствовали. Другим характерным признаком клеток с мутацией в гене LRRK2 было накопление вакуолей с различным по электронной плотности содержимым. Резко выраженные изменения в культуре астроцитов с БП-ассоциированной мутацией в гене LRRK2 наблюдались и в ультраструктуре ядер, органелл белоксинтезирующего аппарата и элементов цитоскелета. При этом морфометрическое исследование не выявило различий в средних показателях площади клетки, площади ядра, площади цитоплазмы, ядерно-цитоплазматического соотношения между астроцитами контрольной линии и линии с БП-ассоциированной мутацией.

Заключение. Использование технологии репрограммирования с получением астроцитов из ИПСК от донора с БП-ассоциированной мутацией в гене LRRK2 позволяет оценить характер и динамику патологических морфохимических и ультраструктурных изменений, вызванных данной мутацией, в процессе глиогенеза. Применение комплекса методов (ПЦР, иммуноцитохимия, просвечивающая электронная микроскопия) для сравнения культур клеток, дифференцированных из ИПСК, дает возможность оценить, с одной стороны, общие для культуры параметры, например динамику дифференцировки культуры по изменению уровня экспрессии специфических генов и иммуноцитохимических маркеров, с другой — морфофункциональные изменения на уровне индивидуальных клеток. Применение метода просвечивающей электронной микроскопии демонстрирует значительный потенциал для исследования культур клеток, дифференцированных из ИПСК. Этот метод позволяет фенотипировать получившиеся клетки по их ультраструктуре, оценивать степень их морфологической зрелости, выявлять тонкие ультраструктурные изменения клеток как патологического характера, так и связанные с процессом дифференцировки. Результаты, полученные нами в настоящей работе с помощью метода электронной микроскопии и свидетельствующие о выраженном снижении жизнеспособности митохондрий и о других ультраструктурных нарушениях, подтверждают представление о значительной роли астроглии в развитии нейродегенеративного процесса при LRRK2-ассоциированной форме БП и могут служить основой для разработки новых подходов и поиска фармакологических мишеней в патогенетической терапии данного заболевания.