Isogenic patient-derived organoids reveal early neurodevelopmental defects in spinal muscular atrophy initiation

Publikation: Beitrag in FachzeitschriftForschungsartikelBeigetragenBegutachtung

Beitragende

  • Tobias Grass - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) (Autor:in)
  • Zeynep Dokuzluoglu - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) - Standort Dresden (Autor:in)
  • Felix Buchner - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) - Standort Dresden (Autor:in)
  • Ines Rosignol - , Center for Regenerative Therapies Dresden (CRTD), Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) - Standort Dresden (Autor:in)
  • Joshua Thomas - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) - Standort Dresden (Autor:in)
  • Antonio Caldarelli - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) (Autor:in)
  • Anna Dalinskaya - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) (Autor:in)
  • Jutta Becker - , Universität zu Köln (Autor:in)
  • Fabian Rost - , DRESDEN-concept Genome Center (CMCB Core Facility) (Autor:in)
  • Michele Marass - , Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics, Zentrum für Systembiologie Dresden (CSBD) (Autor:in)
  • Brunhilde Wirth - , Universität zu Köln (Autor:in)
  • Marc Beyer - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) , Universität Bonn (Autor:in)
  • Lorenzo Bonaguro - , Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) , Universität Bonn (Autor:in)
  • Natalia Rodriguez-Muela - , Selektive Neuronale Verwundbarkeit bei Neurodegenerativen Erkrankungen (NFoG), Center for Regenerative Therapies Dresden (CRTD), Max Planck Institute of Molecular Cell Biology and Genetics, Deutsches Zentrum für Neurodegenerative Erkrankungen (DZNE) - Standort Dresden (Autor:in)

Abstract

Whether neurodevelopmental defects underlie postnatal neuronal death in neurodegeneration is an intriguing hypothesis only recently explored. Here, we focus on spinal muscular atrophy (SMA), a neuromuscular disorder caused by reduced survival of motor neuron (SMN) protein levels leading to spinal motor neuron (MN) loss and muscle wasting. Using the first isogenic patient-derived induced pluripotent stem cell (iPSC) model and a spinal cord organoid (SCO) system, we show that SMA SCOs exhibit abnormal morphological development, reduced expression of early neural progenitor markers, and accelerated expression of MN progenitor and MN markers. Longitudinal single-cell RNA sequencing reveals marked defects in neural stem cell specification and fewer MNs, favoring mesodermal progenitors and muscle cells, a bias also seen in early SMA mouse embryos. Surprisingly, SMN2-to-SMN1 conversion does not fully reverse these developmental abnormalities. These suggest that early neurodevelopmental defects may underlie later MN degeneration, indicating that postnatal SMN-increasing interventions might not completely amend SMA pathology in all patients.

Details

OriginalspracheEnglisch
Aufsatznummer101659
FachzeitschriftCell Reports Medicine
Jahrgang5
Ausgabenummer8
PublikationsstatusVeröffentlicht - 20 Aug. 2024
Peer-Review-StatusJa

Externe IDs

PubMed 39067446
ORCID /0000-0003-1065-1870/work/175220786

Schlagworte

DFG-Fachsystematik nach Fachkollegium

Schlagwörter

  • isogenic SMA model, neurodevelopmental defects, neuromesodermal progenitors, organoids, spinal cord