Enkelcellanalys för karaktärisering av celltyper i en cellterapi-modell för Parkinsons sjukdom

Flera viktiga symptom vid Parkinsons sjukdom orsakas av förlust av hjärnans dopaminceller. Transplantation av omogna dopaminceller framställda från stamceller är en behandlingsstrategi under utveckling som närmar sig klinisk tillämpning.

Strategin innebär att man använder sig av pluripotenta stamceller som odlas under förhållanden som är gynnsamma för bildning av omogna dopaminceller som sedan kan transplanteras till patienter med Parkinsons sjukdom. Man har redan visat att dopaminnervceller bildas och att symptom lindras efter transplantation till djurmodeller för Parkinsons sjukdom, men exakt vilka celltyper som finns i transplantaten har varit svårt att förstå.

Transplanterats till en råttmodell

I ett nära samarbete mellan Thomas Perlmanns grupp vid Karolinska Institutet och Malin Parmars grupp vid Lunds Universitet har användandet av enkelcellssekvensering nu kunnat ge viktiga svar rörande de celltyper som återfinns i stamcellstransplantat.

Forskarna analyserade celler framställda från humana pluripotenta stamceller både före och 6-9 månader efter att celler transplanterats till en råttmodell för Parkinsons sjukdom. Även mänskliga fosterceller från mitthjärnan analyserades i parallella experiment. Som förväntat påvisades dopaminnervceller i transplantaten från både odlade stamceller och fosterceller. Även astrocyter, en typ av stödjeceller, påvisades i transplantaten från både stamceller och fosterceller, medan oligodendrocyter, en celltyp som använder myelin för att skydda nervtrådarna i hjärnan, bara påvisades i transplantaten från fosterceller.

Ett intressant fynd var att en vaskulär fibroblast-liknande celltyp identifierades, men endast i transplantaten från stamceller.

Oväntade resultat

– Identifieringen av de vaskulära cellerna var oväntad eftersom stamcellerna odlades under betingelser som förväntades leda till att endast nervceller och stödjeceller, glia, borde ha bildats, säger Katarina Tiklova, delad förstaförfattare på det publicerade arbetet.

– Det blir intressant att försöka förstå hur de här cellerna påverkar stamcellsterapin och hur de vaskulära och andra celler liknar sina normala motsvarigheter i den friska hjärnan, fortsätter hon.

Resultaten har betydelse för det fortsatta arbetet att utveckla stamcellsterapi för Parkinsons sjukdom och för möjligheterna att förbättra metoderna för att framställa dopaminnervceller från pluripotenta stamceller.

– Samarbetet med gruppen i Lund har varit väldigt produktivt och stimulerande, säger Thomas Perlmann.

Projektet har delvis finansierats genom anslag från Vetenskapsrådet (2016-02506); StratRegen vid Karolinska Institutet; Knut och Alice Wallenbergs stiftelse och Söderbergs Stiftelse.

Publikation

Single cell transcriptomics identifies stem cell-derived graft composition in a model of Parkinson's disease.
Tiklová K, Nolbrant S, Fiorenzano A, Björklund ÅK, Sharma Y, Heuer A, et al
Nat Commun 2020 May;11(1):2434