V roce 2009 se metoda masivního paralelního sekvenování (NGS) prokázala jako velmi účinný nástroj při identifikaci variant, které souvisí s mnoha neurodegenerativními nemocemi. Množství genetických dat mělo významný dopad na klinickou diagnózu a zároveň významně přispělo k objevu molekulárních mechanismů, které jsou základem těchto onemocnění. Nicméně objasnění rolí nalezených variant identifikovaných NGS, a zejména variant nejasného významu (VUS), je náročné a je zcela klíčová spolupráce genetika, neurologa a neuropatologa. Vytvoření konsenzuálních postupů a vývoj veřejných genomických/fenotypových databází jsou proto zásadní pro usnadnění sdílení a ověřování údajů. Práce poskytuje systematický přehled nejčastějších mutací u neuropatologicky diagnostikovaných pacientů s neurodegenerativním onemocněním a shrnuje techniky genetické diagnostiky a význam bioinformatiky při interpretaci výsledků neurodegenerativních onemocnění na příkladu 5 zajímavých kazuistik.

In 2009, next-generation sequencing (NGS) proved to be a very powerful tool in identifying variants associated with many neurodegenerative diseases. Whole-exome sequencing and whole-genome sequencing are effective for identifying variants in new or unexpected genes responsible for inherited diseases, while targeted sequen­cing is useful in detecting variants in previously known disease-associated genes. The wealth of genetic data provided by NGS has had a significant impact on clinical diagnoses while contributing to these discoveries of the molecular mechanisms underlying disease. However, eluciding the roles of the found variants identified by NGS, and especially the variants of unclear significance (VUS), is challenging and the cooperation of a geneticist, a neurologist and a neuropathologist is absolutely key. The establishment of consensus guidelines and the development of public genomic/phenotypic databases are therefore essential to facilitate data sharing and validation. In this review article, we will provide a systematic overview of the most frequent mutations in neuropathologically diagnosed patients with neurodegenerative diseases and summarize genetic diagnostic techniques and the importance of bioinformatics in the interpretation of neurodegenerative disease results.

• MeSH
• Alzheimerova nemoc diagnóza   genetika   patologie   MeSH
• amyotrofická laterální skleróza diagnóza   genetika   patologie   MeSH
• Creutzfeldtova-Jakobova nemoc diagnóza   genetika   patologie   MeSH
• diagnostické techniky molekulární MeSH
• frontotemporální lobární degenerace diagnóza   genetika   patologie   MeSH
• genetická predispozice k nemoci genetika   MeSH
• genetické testování metody   MeSH
• Gerstmannova-Strausslerova-Scheinkerova nemoc diagnóza   genetika   patologie   MeSH
• lidé MeSH
• neurodegenerativní nemoci * diagnóza   genetika   patologie   MeSH
• vysoce účinné nukleotidové sekvenování metody   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• mužské pohlaví MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• kazuistiky MeSH

Human cellular models of neurodegeneration require reproducibility and longevity, which is necessary for simulating age-dependent diseases. Such systems are particularly needed for TDP-43 proteinopathies1, which involve human-specific mechanisms2-5 that cannot be directly studied in animal models. Here, to explore the emergence and consequences of TDP-43 pathologies, we generated induced pluripotent stem cell-derived, colony morphology neural stem cells (iCoMoNSCs) via manual selection of neural precursors6. Single-cell transcriptomics and comparison to independent neural stem cells7 showed that iCoMoNSCs are uniquely homogenous and self-renewing. Differentiated iCoMoNSCs formed a self-organized multicellular system consisting of synaptically connected and electrophysiologically active neurons, which matured into long-lived functional networks (which we designate iNets). Neuronal and glial maturation in iNets was similar to that of cortical organoids8. Overexpression of wild-type TDP-43 in a minority of neurons within iNets led to progressive fragmentation and aggregation of the protein, resulting in a partial loss of function and neurotoxicity. Single-cell transcriptomics revealed a novel set of misregulated RNA targets in TDP-43-overexpressing neurons and in patients with TDP-43 proteinopathies exhibiting a loss of nuclear TDP-43. The strongest misregulated target encoded the synaptic protein NPTX2, the levels of which are controlled by TDP-43 binding on its 3' untranslated region. When NPTX2 was overexpressed in iNets, it exhibited neurotoxicity, whereas correcting NPTX2 misregulation partially rescued neurons from TDP-43-induced neurodegeneration. Notably, NPTX2 was consistently misaccumulated in neurons from patients with amyotrophic lateral sclerosis and frontotemporal lobar degeneration with TDP-43 pathology. Our work directly links TDP-43 misregulation and NPTX2 accumulation, thereby revealing a TDP-43-dependent pathway of neurotoxicity.

• MeSH
• amyotrofická laterální skleróza * metabolismus   patologie   MeSH
• C-reaktivní protein * metabolismus   MeSH
• DNA vazebné proteiny * nedostatek   metabolismus   MeSH
• frontotemporální lobární degenerace * metabolismus   patologie   MeSH
• lidé MeSH
• nervová síť * metabolismus   patologie   MeSH
• nervové kmenové buňky cytologie   MeSH
• neuroglie cytologie   MeSH
• neurony * cytologie   metabolismus   MeSH
• proteiny nervové tkáně * metabolismus   MeSH
• reprodukovatelnost výsledků MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

• MeSH
• amyotrofická laterální skleróza diagnóza   etiologie   klasifikace   patologie   MeSH
• frontotemporální lobární degenerace diagnóza   etiologie   patologie   MeSH
• lidé MeSH
• neuropsychologické testy MeSH
• onemocnění motorického neuronu * diagnóza   etiologie   klasifikace   patologie   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• přehledy MeSH

The role of glia in amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is undeniable. Their disease-related activity has been extensively studied in the spinal cord, but only partly in the brain. We present herein a comprehensive study of glia in the cortex of SOD1(G93A) mice-a widely used model of ALS. Using single-cell RNA sequencing (scRNA-seq) and immunohistochemistry, we inspected astrocytes, microglia, and oligodendrocytes, in four stages of the disease, respecting the factor of sex. We report minimal changes of glia throughout the disease progression and regardless of sex. Pseudobulk and single-cell analyses revealed subtle disease-related transcriptional alterations at the end-stage in microglia and oligodendrocytes, which were supported by immunohistochemistry. Therefore, our data support the hypothesis that the SOD1(G93A) mouse cortex does not recapitulate the disease in patients, and we recommend the use of a different model for future studies of the cortical ALS pathology.

• MeSH
• amyotrofická laterální skleróza * genetika   patologie   MeSH
• mícha patologie   MeSH
• modely nemocí na zvířatech MeSH
• motorické neurony patologie   MeSH
• myši transgenní MeSH
• myši MeSH
• neuroglie * patologie   MeSH
• superoxiddismutasa 1 * genetika   MeSH
• superoxiddismutasa genetika   MeSH
• zvířata MeSH
• Check Tag
• myši MeSH
• zvířata MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH

We present here a new iPS cell line for modeling sporadic form of ALS. Cell line was generated by reprogramming skin fibroblasts isolated with explant culture technology from skin biopsy, donated by ALS patient. For reprogramming, polycistronic self-replicating RNA vector was used and derived iPS cells were characterized by immunocytochemistry and FACS (pluripotent factors expression), karyotyping, STR fingerprinting analysis and in vitro differentiation assay. New cell line showed normal (46, XY) karyotype and differentiated in vitro into cells from three germ layers. STR analysis proved the origin and originality of the cell line.

• MeSH
• amyotrofická laterální skleróza * patologie   MeSH
• buněčná diferenciace MeSH
• buněčné linie MeSH
• fibroblasty metabolismus   MeSH
• indukované pluripotentní kmenové buňky * metabolismus   MeSH
• lidé MeSH
• technologie MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH

• MeSH
• amyotrofická laterální skleróza * etiologie   farmakoterapie   patologie   terapie   MeSH
• lidé MeSH
• neuroprotektivní látky farmakologie   klasifikace   terapeutické užití   MeSH
• rizikové faktory MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• přehledy MeSH

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) affects motor neurons in the cerebral cortex, brainstem and spinal cord and leads to death due to respiratory failure within three to five years. Although the clinical symptoms of this disease were first described in 1869 and it is the most common motor neuron disease and the most common neurodegenerative disease in middle-aged individuals, the exact etiopathogenesis of ALS remains unclear and it remains incurable. However, free oxygen radicals (i.e., molecules containing one or more free electrons) are known to contribute to the pathogenesis of this disease as they very readily bind intracellular structures, leading to functional impairment. Antioxidant enzymes, which are often metalloenzymes, inactivate free oxygen radicals by converting them into a less harmful substance. One of the most important antioxidant enzymes is Cu2+Zn2+ superoxide dismutase (SOD1), which is mutated in 20% of cases of the familial form of ALS (fALS) and up to 7% of sporadic ALS (sALS) cases. In addition, the proper functioning of catalase and glutathione peroxidase (GPx) is essential for antioxidant protection. In this review article, we focus on the mechanisms through which these enzymes are involved in the antioxidant response to oxidative stress and thus the pathogenesis of ALS and their potential as therapeutic targets.

• MeSH
• amyotrofická laterální skleróza enzymologie   genetika   patologie   terapie   MeSH
• antioxidancia metabolismus   MeSH
• genetická predispozice k nemoci MeSH
• lidé MeSH
• metaloproteiny metabolismus   MeSH
• oxidační stres * MeSH
• signální transdukce MeSH
• zvířata MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• zvířata MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH
• přehledy MeSH

• Klíčová slova
• neinvazivní plicní ventilace, paliativní sedace, pseudobulbární afekt,
• MeSH
• amyotrofická laterální skleróza * diagnóza   farmakoterapie   klasifikace   komplikace   patologie   psychologie   terapie   MeSH
• diferenciální diagnóza MeSH
• dříve vyslovené přání MeSH
• fatální výsledek MeSH
• frontotemporální lobární degenerace farmakoterapie   MeSH
• lidé MeSH
• morfin aplikace a dávkování   MeSH
• nutriční podpora MeSH
• paliativní péče MeSH
• respirační insuficience etiologie   farmakoterapie   terapie   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• přehledy MeSH

• MeSH
• amyotrofická laterální skleróza * diagnóza   genetika   patofyziologie   patologie   MeSH
• frontotemporální demence diagnóza   genetika   patofyziologie   patologie   MeSH
• frontotemporální lobární degenerace * diagnóza   genetika   patofyziologie   patologie   MeSH
• komorbidita MeSH
• lidé MeSH
• proteinopatie TDP-43 epidemiologie   patofyziologie   MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH

Amyotrofická laterální skleróza (ALS) je progresivní neurodegenerativní onemocnění (ND) motoneuronů v mozkové kůře, mozkovém kmeni a míše vedoucí ke ztrátě svalové kontroly a úmrtí vlivem respiračního selhání většinou do 3–5 let od stanovení diagnózy. Většina případů ALS je sporadická (sALS), avšak 5–10 % tvoří případy familiární (fALS). Asi 20 % případů fALS a 2–7 % případů sALS je spojeno s mutací SOD1 genu, který kóduje enzym měď-zinek superoxiddismutázu 1 (SOD1). Nejběžnější volný radikál vznikající v lidském těle je málo reaktivní a tedy nikoliv příliš škodlivý superoxid mající však schopnost spontánní přeměny dismutací na peroxid vodíku. SOD1 tuto dismutaci urychluje a vzniklý peroxid vodíku je odstraňován navazujícími reakcemi. Mutace postihující SOD1 vedou k poruše homeostázy mědi v míše zvířecích (myších) modelů ALS. V současnosti je v Austrálii testována sloučenina Cu2+ diacetyl-di, N4-methylthiosemicarbazon v I/II fázi klinické studie u ALS pacientů. Předpokládá se, že tato molekula by mohla fungovat nejen u případů ALS s mutací SOD1 (SOD1-ALS) jako nosič mědi nebo zinku umožňující jejich interakci se SOD1, a tím správnou funkci enzymu, ale i jako sloučenina vychytávající peroxynitrit. Léčebný potenciál tedy není limitován pouze na SOD1-ALS či ALS obecně, ale jako sloučenina snižující poškození buněk oxidativním a nitrosativním stresem by mohla najít využití i při terapii dalších ND.

Amyotrophic lateral sclerosis (ALS) is a progressive neurodegenerative disease of motor neurons in the cerebral cortex, brain stem, and spinal cord leading to loss of muscle control and death from respiratory failure occurring mostly within 3-5 years of the disease diagnosis. The majority of ALS cases are sporadic (sALS); however, 5-10% are familial cases (fALS). Approximately 20% of fALS cases and 2-7% of sALS cases are associated with a mutation in the SOD1 gene that encodes the copper-zinc superoxide dismutase 1 enzyme (SOD1). The most common free radical arising in the human body is a not very reactive, and thus, not a very harmful superoxide which, however, is capable of spontaneous conversion by dismutation to hydrogen peroxide. SOD1 accelerates this dismutation and the produced hydrogen peroxide is eliminated by successive reactions. The mutations affecting SOD1 lead to copper dyshomeostasis in the spinal cord of animal (mice) models of ALS. Currently, the Cu2+ diacetyl-di, N4-methylthiosemicarbazone molecule is being tested in Australia in a phase I/II clinical trial in patients with ALS. It is assumed that this molecule could work not only in cases of ALS with SOD1 mutation (SOD1-ALS) as a copper or zinc carrier allowing their interaction with SOD1, and thus, it's the proper function of the enzyme, but also as a compound for peroxynitrite uptake. As a result, its therapeutic use appears not to be limited only to cases of SOD1-ALS or ALS in general, but it might also have an effect as a compound to reduce cell damage by oxidative and nitrosative stress in other neurodegenerative diseases.

• MeSH
• amyotrofická laterální skleróza * patologie   terapie   MeSH
• homeostáza MeSH
• lidé MeSH
• měď * metabolismus   MeSH
• mutace genetika   MeSH
• organokovové sloučeniny MeSH
• riluzol terapeutické užití   MeSH
• superoxiddismutasa MeSH
• thiosemikarbazony MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH
• přehledy MeSH