Modeling Lewy body disease with SNCA triplication iPSC-derived cortical organoids and identifying therapeutic drugs

诱导多能干细胞 神经科学 生物 类有机物 人脑 路易体 帕金森病 医学 疾病 基因 病理 遗传学 胚胎干细胞
作者
Yunjung Jin,Fuyao Li,Zonghua Li,Tadafumi C. Ikezu,Justin O’Leary,Manikandan Selvaraj,Yiyang Zhu,Yuka A. Martens,Shunsuke Koga,Hannah Santhakumar,Yonghe Li,Wenyan Lü,Yang You,Kiara Lolo,Michael DeTure,Alexandra I. Soto‐Beasley,Mary Dabney Davis,Pamela J. McLean,Owen A. Ross,Takahisa Kanekiyo,Tsuneya Ikezu,Thomas R. Caulfield,Jonathan Carr,Zbigniew K. Wszołek,Guojun Bu,Dennis W. Dickson,Na Zhao
出处
期刊:Science Advances [American Association for the Advancement of Science (AAAS)]
卷期号:10 (37)
标识
DOI:10.1126/sciadv.adk3700
摘要

Aggregated α-synuclein (α-SYN) proteins, encoded by the SNCA gene, are hallmarks of Lewy body disease (LBD), affecting multiple brain regions. However, the specific mechanisms underlying α-SYN pathology in cortical neurons, crucial for LBD-associated dementia, remain unclear. Here, we recapitulated α-SYN pathologies in human induced pluripotent stem cells (iPSCs)–derived cortical organoids generated from patients with LBD with SNCA gene triplication. Single-cell RNA sequencing, combined with functional and molecular validation, identified synaptic and mitochondrial dysfunction in excitatory neurons exhibiting high expression of the SNCA gene, aligning with observations in the cortex of autopsy-confirmed LBD human brains. Furthermore, we screened 1280 Food and Drug Administration–approved drugs and identified four candidates (entacapone, tolcapone, phenazopyridine hydrochloride, and zalcitabine) that inhibited α-SYN seeding activity in real-time quaking-induced conversion assays with human brains, reduced α-SYN aggregation, and alleviated mitochondrial dysfunction in SNCA triplication organoids and excitatory neurons. Our findings establish human cortical LBD models and suggest potential therapeutic drugs targeting α-SYN aggregation for LBD.

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