Изучение функций NMDA и GABAа рецепторов при дифференцировке дофаминергических нейронов, получаемых из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Антонов Станислав Анатольевич

• Антонов Станислав Анатольевич
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Антонов Станислав Анатольевич

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Дофаминергические нейроны среднего мозга

1.2 Созревание нейронов, получаемых из ЭС/ИПС клеток человека, в культуре in vitro

1.3 Ускорение созревания нейронов, получаемых из плюрипотентных стволовых клеток

1.4 Свойства NMDA рецепторов

1.5 Участие NMDA рецепторов в патологических процессах в нервной системе

1.6 Фармакологические характеристики NMDA рецепторов

1.7 Экспрессия и функции NMDA рецепторов при нейрональной дифференцировке

1.8 Экспрессия NMDA рецепторов в нейральных производных ЭС и ИПС клеток человека

1.9 Структура и фармакологические свойства GABAA рецепторов

1.10 Роль GABAA рецепторов при нейрональной дифференцировке

1.11 Роль GABAa рецепторов в патологических процессах в нервной системе

1.12 Профиль экспрессии субъединиц NMDA и GABAa рецепторов в дофаминергических нейронах среднего мозга

1.13 Применение нейронов, получаемых из ИПС клеток человека для поиска и тестирования потенциальных лекарственных средств

2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ

2.1 Реактивы

2.2 Линии ИПС клеток

2.3 Направленная дифференцировка ИПС клеток в ДА нейроны

2.4 Получение эмбриональных нейроглиальных первичных культур из мозга мыши

2.5 Получение культур астроцитов мыши

2.6 Ca^-имиджинг

2.7 Трансдукция НП репортерными конструкциями и морфологический анализ нейронов48

2.8 ОТ-ПЦР в реальном времени

2.9 Получение гистологических срезов

2.10 Иммунофлуоресцентное окрашивание

2.11 Получение флуоресцентных и ацетиленовых тирамидов

2.15 TUNEL-анализ клеточной гибели

2.16 Статистическая обработка данных

3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

3.1 Дифференцировка ИПС клеток человека в ДА нейроны среднего мозга in vitro

3.2 Исследование транскрипции генов, кодирующих субъединицы NMDA и GABAA рецепторов в ходе дифференцировки ИПС клеток человека в ДА нейроны

3.3 Исследование динамики экспрессии Glun2A-субъединицы NMDA рецепторов при нейрональной дифференцировке ИПС клеток человека

3.4 Исследование экспрессии Glun1 и Glun2A-субъединиц NMDA рецепторов в ДА нейронах, получаемых из ИПС клеток человека

3.5 Изучение экспрессии а2-субъединицы GABAA рецепторов при нейрональной дифференцировке ИПС клеток

3.5 Исследование функциональной активности NMDA и GABAA рецепторов в культурах ДА нейронов, получаемых из ИПС клеток человека

3.6 Исследование роли NMDA рецепторов в развитии спонтанной активности ДА нейронов человека

3.7 Исследование токсичности L-глутамата и мусцимола в культурах ДА нейронов человека

3.8 Изучение роли GABAA рецепторов в регуляции роста нейритов

3.9 Разработка метода иммунофлуоресцентной детекции «Click-TSA»

3.10 Применение ИПС клеток и их дифференцированных производных для оценки нейропротекторной активности фармакологических соединений

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

N-АДА - N-арахидоноилдофамин АТФ - аденозинтрифосфат БП - болезнь Паркинсона ДА нейрон - дофаминергический нейрон N-ДДА - N-докозагексаноилдофамин ГАМК - у-аминомасляная кислота

ИПС клетки - индуцированные плюрипотентные стволовые клетки

МФТП - 1-метил-4-фенил-1,2,3,6-тетрагидропиридин

НП - нейральные предшественники

ТД - терминальная дифференцировка

цАМФ - циклический аденозин монофосфат

ЭС клетки - эмбриональные стволовые клетки

ЭТ - эмбриоидные тела, получаемые из ЭС или ИПС клеток

AADC - (aromatic acid decarboxylase) - декарбоксилаза ароматических аминокислот AMPA рецептор - рецептор а-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изоксазолпропионовой кислоты

ASP+ - 4-(4-(диметиламино)стирил)-Ы-метилпиридиния йодид

BDNF - Brain Derived Neurotrophic Factor - нейротрофический фактор выделенный из мозга

BrdU - 2'-дезокси-5-бромуридин

BrdUTP- 2'-дезокси-5-бромуридин трифосфат

CaMKII - кальций-кальмодулин зависимая киназа II

CuAAC - Copper Catalyzed Azide-Alkyne Cycloaddition - реакция азид-алкинового циклоприсоединения, катализируемая ионами меди (I). DAPI - 4', 6-диамидино-2-фенилиндол DAT - переносчик обратного захвата дофамина EdU - 2'-дезокси-5-этинилуридин

FGF8 - (Fibroblast Growth Factor 8) - фактор роста фибробластов 8 GABAaR - Рецептор гамма-аминомасляной кислоты А GDNF - Glial Cell Derived Neurotrophic Factor - нейротрофический фактор выделенный из глиальных клеток

KCC2 - (K+/Cl- cotransporter) - калий-хлорный переносчик 2 типа MAP2 - microtubule-associated protein 2 - белок, ассоциированный с микротрубочками

NBF - neutral buffered formaldehyde - 4% раствор формальдегида в фосфатно-солевом буфере

NeuN - (neuronal nuclei) нейрон-специфичный антиген

NKCC1 - (Na+/K+/Cl- cotransporter) - натрий-калий-хлорный переносчик

NMDAR - NMDA (N-метил-Б-аспартатный) рецептор

PBS - фосфатно-солевой буфер

PGP - трипептид пролил-глицил-пролин

Shh - Sonic Hedgehog

SNc - (substantia nigra pars compacta) - компактная часть черной субстанции среднего мозга

SMAD - сигнальный путь Small/Mothers Against Decapentaplegic

TGF-P - (Transforming Growth Factor beta) - трансформирующий фактор роста в

TH - тирозингидроксилаза

VTA - (ventral tegmantal area) - вентральная тегментальная область среднего мозга

ВВЕДЕНИЕ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Изучение функций NMDA и GABAа рецепторов при дифференцировке дофаминергических нейронов, получаемых из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека»

Актуальность работы

Способность нейронов к генерации потенциалов действия и передачи сигналов, обеспечивающая функционирование этих клеток в роли активных элементов нервной системы, обусловлена экспрессией ионных каналов и ионотропныхмиттерных рецепторов. Профиль экспрессии данных белков определяет уникальные черты индивидуальных нейронов, и наделяет многообразие существующих типов данных клеток их специфичными функциональными характеристиками.

Корректное функционирование ионотропных рецепторов необходимо для функционирования нервной системы как единого целого. Аберрантная активность данных рецепторов в нейронах ассоциирована с различными неврологическими и психическими заболеваниями и может приводить к гибели данных клеток [1-4]. Помимо критически важных функций в передаче нервных импульсов, известно, что нейротрансмиттерные рецепторы вовлечены в регуляцию широкого спектра процессов при дифференцировке клеток центральной нервной системы [5-15]. NMDA и GABAa рецепторы характеризуются высоким уровнем экспрессии в эмбриональном мозге [16-18] Данные рецепторы и ассоциированные с ними внутриклеточные сигнальные пути участвуют в регуляции пролиферации и миграции нейральных предшественников [9], роста нейритов [8], созревания и выживаемости нейронов [1, 6, 19].

Функции нейротрансмиттерных рецепторов при дифференцировке нейронов человека на сегодняшний день являются относительно малоизученными. Ранее ввиду ограниченной доступности первичных культур данных клеток, объектом исследования нейротрансмиттерных рецепторов служили преимущественно культуры клеток модельных животных.

Получение индуцированных плюрипотентных стволовых (ИПС) клеток с помощью репрограммирования соматических клеток [20], создало возможности для получения любых специализированных типов нейронов человека in vitro [21]. К настоящему времени разработаны методы направленной дифференцировки ИПС клеток в широкий спектр типов нейронов, включая дофаминергические (ДА) нейроны среднего мозга [22, 23]. Данный тип клеток представляет особый интерес для прикладных и фундаментальных исследований, ввиду их избирательной гибели при болезни Паркинсона (БП) - второго по распространенности в мире нейродегенеративного заболевания человека после болезни Альцгеймера [24].

Предшествующие исследования нейронов модельных животных показали, что экспрессия рецепторов нейротрансмиттеров и ассоциированных с ними белков

претерпевают характерные изменения в ходе дифференцировки и созревания нейронов [25, 26]. В этой связи данные гены могут, в частности, представлять интерес в качестве маркеров для оценки функциональной зрелости нейронов человека. Рядом авторов подчеркивалось, что экспрессия нейрон-специфичных цитоскелетных белков, а также белков ассоциированных с формированием синапсов и синтезом нейротрансмиттеров, предшествует обретению нейронами зрелых электрофизиологических характеристик [27, 28]. Фактически в арсенале современных исследователей отсутствуют методы, позволяющие без применения электрофизиологических измерений оценить функциональную зрелость получаемых in vitro нейронов человека. Фенотипические изменения, происходящие в нейронах человека в ходе их созревания, а также факторы, ассоциированные с регуляцией данного процесса, требуют дальнейшего изучения. Значительный интерес для решения данной задачи представляет поиск корреляций между изменениями функциональных характеристик нейронов и экспрессии в этих клетках специфических генов.

Цель и задачи работы

Целью данной работы было определение функций NMDA и GABAA рецепторов при дифференцировке ИПС клеток человека в дофаминергические нейроны.

Для достижения этой цели были поставлены следующие задачи:

1. Определение профиля транскрипции субъединиц NMDA и GABAA рецепторов и их функциональных свойств в ходе дифференцировки ИПС клеток человека в дофаминергические нейроны

2. Разработка методики иммунофлуоресцентной детекции субъединиц NMDA и GABAA рецепторов в культурах клеток и на гистологических срезах нейросфер, получаемых из ИПС клеток

3. Изучение динамики экспрессии белков Glun2A и Gabra2 на последовательных стадиях дифференцировки ИПС клеток человека в ДА нейроны.

4. Исследование функциональной активности NMDA и GABAA рецепторов в ДА нейронах, получаемых из ИПС клеток человека

5. Установление роли изучаемых рецепторов в определении фенотипических характеристик ДА нейронов

6. Разработка тест-системы in vitro для исследования влияния химических соединений на выживаемость нейральных производных ИПС клеток человека на различных стадиях дифференцировки

Научная новизна

В данной работе впервые была детально изучена динамика экспрессии субъединиц NMDAR и GABAAR на последовательных стадиях дифференцировки ИПС клеток человека в ДА нейроны. Обнаруженные нами особенности профиля экспрессии 2А субъединицы NMDAR в нейральных предшественниках и нейронах среднего мозга человека не описаны в современной литературе. С помощью Ca2+-имиджинга, нами впервые было показано, что функциональные NMDAR и GABAAR экспрессируются в молодых пост-митотических нейронах человека и вовлечены в регуляцию спонтанной активности роста нейритов данных клеток. Было установлено, что NMDAR являются доминантным типом ионотропных глутаматных рецепторов на ранней стадии терминальной дифференцировки ДА нейронов, получаемых из ИПС клеток, что имеет важное значение при использовании данных клеток для скрининга лекарственных препаратов. Впервые продемонстрированные нами цитотоксические эффекты и ингибирование спонтанной активности ДА нейронов специфичным антагонистом NMDAR подтверждают результаты исследований на животных моделях, и проясняют причину отсуствия эффективности данного класса соединений в качестве терапевтических агентов при нейродегенеративных процессах, потенциально ассоциированных с эксайтотоксическим повреждением клеток мозга.

Нами был разработан новый высокоэффективный метод детекции для иммунофлуоресцентного окрашивания, обеспечивающий более высокую интенсивность специфичного сигнала, по сравнению с известными альтернативами. Предлагаемый метод позволяет обнаруживать антигены, представленные в клетках ограниченным числом копий.

Разработанная тест-система для оценки нейропротективных и нейротоксических эффектов химических соединений предоставляет уникальные возможности для скрининга и подбора пациент-специфичной терапии при нейродегенеративных заболеваниях, таких как БП.

Практическая значимость работы

Ранняя экспрессия в молодых ДА нейронах NMDAR и GABAAR указывает на их важную роль в дифференцировке и созревании данных клеток. Таким образом, эффекты агонистов NMDAR и GABAAR могут быть потенциально использованы для оптимизации протоколов получения зрелых ДА нейронов из ИПС клеток человека.

Наличие в ДА нейронах функциональных NMDAR и GABAAR, ферментов синтеза и обратного захвата дофамина свидетельствует о возможности использования данных

клеток в рассматриваемом в работе временном диапазоне (15-30 дней) дифференцировки in vitro в качестве адекватной модели для скрининга антипаркинсонических препаратов. Эта возможность была реализована в разработанной нами тест-системе in vitro, позволяющей осуществлять доклинические исследования нейропротекторных свойств химических соединений. Данная тест-система имеет очевидные преимущества перед первичными культурами нейронов грызунов и иммортализованными линиями клеток, и открывает уникальные возможности для поиска новых лекарственных средств в контексте индивидуального генотипа донора используемой линии ИПС клеток.

Было показано, что разработанный нами метод флуоресцентной детекции «Click-TSA» превосходит по чувствительности и уровню неспецифичного фона существующие альтернативы, такие как непрямое иммунофлуоресцентное окрашивания и амплификация сигнала с использованием флуоресцентных тирамидов. Область применения «Click-TSA» потенциально не ограничена иммунофлуоресцентным окрашиванием, данный метод также может быть использован при осуществлении гибридизации in situ и других методов окрашивания с использованием иммуноконъюгатов пероксидазы.

Продемонстрированные нами эффекты агонистов/антагонистов NMDAR и GABAaR могут быть потенциально использованы для оптимизации методов получения ДА нейронов из ИПС клеток.

Основные положения, выносимые на защиту

• При последовательных стадиях дифференцировки ИПС клеток человека в ДА нейроны происходит прогрессивный рост экспрессии генов, кодирующих субъединицы NMDAR и GABAAR. Уровень нейротрофических факторов и присутствие астроцитов в дифференцирующихся культурах определяют профиль транскрипции данных генов в ДА нейронах

• Аппликация агонистов GABAA вызывает увеличение [Ca2+]i в дифференцирующихся ДА нейронах человека. Долговременная активация GABAA рецепторов стимулирует рост нейритов в культурах нейронов, получаемых из ИПС клеток человека.

• Са2+-зависимая сигнализация через NMDA рецепторы участвует в формировании спонтанной активности дифференцирующихся ДА нейронов человека

• Глутамат оказывает умеренную токсичность в дифференцирующихся культурах ДА нейронов человека и не вызывает нарушения Ca2+ гомеостаза в клетках

• Разработана система иммунофлуоресцентной детекции, обеспечивающая высокое (до 11,6) отношение специфичного сигнала к фоновому окрашиванию

• Разработана тест-система на основе НП и ДА нейронов, получаемых из ИПС клеток человека, для проведения доклинических исследований нейропротекторных и нейротоксических свойств химических соединений и исследованы влияние эндоканнабиноидов N-арахидоноилдофамина и N-докозогексаедоноилдофамина на выживаемость нейронов в условиях окислительного стресса

Публикации

В рамках данного исследования было опубликовано 14 печатных работ: 7 статей в рецензируемых научных журналах и 6 тезисов докладов в сборниках трудов научных конференций.

Список работ, опубликованных по теме диссертации

Статьи в рецензируемых журналах:

1. Антонов, С.А., Новосадова, Е.В., Аресеньева, Е.Л., Грефенштейн, М.А., Зыкова, А.А., Кобылянский, А.Г., Мануилова, Е.С., Гривенников, И.А., Иллариошкин, С.Н., Мясоедов, Н.Ф., Исследование влияния агонистов ГАМК-рецепторов на дифференцировку индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека в дофаминергические нейроны. Доклады Академии Наук, 2016, 470(1): p. 244-246.

2. Антонов, С.А., Новосадова, Е.В., Кобылянский, А.Г., Иллариошкин, С.Н., Тарантул, В.З., Гривенников, И.А., Экспрессия и функциональные свойства NMDA- и GABAa-рецепторов при дифференцировке индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека в вентральные мезенцефалические нейроны. Биохимия, 2019, 84(3): с. 310-320.

3. Antonov, S.A., Novosadova, E.V., Kobylansky, A.G., Tarantul, V.Z., Grivennikov, I.A., A Hybrid Detection Method Based on Peroxidase-mediated Signal Amplification and Click Chemistry for Highly Sensitive Background-free Immunofluorescent Staining. J Histochem Cytochem, 2019, 67(10): p. 771-782.

4. Новосадова, Е.В., Арсеньева, Е.Л., Антонов, С.А., Ванюшина, Ю.Н., Малова, Т.В., Комиссаров, А.А., Иллариошкин, С.Н., Хаспеков, Л.Г., Андреева, Л.А., Мясоедов, Н.Ф., Тарантул, В.З., Гривенников, И.А., Применение индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека для оценки нейропротекторной активности фармакологических соединений. Биохимия, 2019, 84(11), с. 1610 - 1621

5. Novosadova, E., Antonov, S., Arsenyeva, E., Kobylanskiy, A., Vanyushina, Y., Malova, T., Khaspekov, L., Bobrov, L., Bezuglov, V., Tarantul, V., Illarioshkin, S., Grivennikov, I.. Neuroprotective and neurotoxic effects of endocannabinoid-like compounds,

N-arachidonoyl dopamine and N-docosahexaenoyl dopamine in differentiated cultures of induced pluripotent stem cells derived from patients with Parkinson's disease. Neurotoxicology, 2021, 82, pp.108-118. doi: 10.1016/j.neuro.2020.11.010

6. Antonov, S.A., Novosadova, E.V. Current State-of-the-Art and Unresolved Problems in Using Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Dopamine Neurons for Parkinson's Disease Drug Development. Int J Mol Sci. 2021, 22 (7), doi: 10.3390/ijms22073381

7. Novosadova E.; Dolotov O.; Inozemtseva L., Novosadova L., Antonov S., Shimchenko D., Bezuglov V., Vetchinova A., Tarantul V., Grivennikov I., Illarioshkin S. Influence of N-Arachidonoyl Dopamine and N-Docosahexaenoyl Dopamine on the Expression of Neurotrophic Factors in Neuronal Differentiated Cultures of Human Induced Pluripotent Stem Cells under Conditions of Oxidative Stress. Antioxidants, 2022, 11 (1): 142, doi: 10.3390/antiox11010142

Тезисы докладов:

1. Антонов, С.А., Новосадова Е.В., Лебедева О.С., Кобылянский А.Г., Гривенников И.А. Применение нейральных производных индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека в качестве модели для изучения активности ГАМКергических препаратов. Сборник тезисов VIII Российского симпозиума «Белки и пептиды», Москва, 2017. Спецвыпуск Acta Naturae, 2017, с 64-65, ISBN 978-5-9902238-44

2. И.А. Гривенников, Е.В. Новосадова, С.А. Антонов , Е.С. Мануилова, Е.Л. Арсеньева, М.А. Грефенштейн , А.М. Зыкова, Кобылянский А.Г., В.В. Симонова, Л.Г. Хаспеков, О.С. Лебедева, М.А. Лагарькова , С.Н. Иллариошкин, В.З. Тарантул, Н.Ф. Мясоедов. Тест-система на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека. Сборник тезисов VIII Российского симпозиума «Белки и пептиды», 2017. Спецвыпуск Acta Naturae, 2017, с. 156, ISBN 978-5-9902238-4-4.

3. Гривенников И.А., Новосадова Е.В., Мануилова Е.С., Арсеньева Е.Л., Антонов С.А., Симонова В.В., Хаспеков Л.Г., Лебедева О.С., Лагарькова М.А., Иллариошкин С.Н., Мясоедов Н.Ф., Тарантул В.З. Современные подходы к поиску соединений с нейропротекторной активностью. Сборник тезисов доклада V съезда фармакологов России «Научные основы поиска и создания новых лекарств». Экспериментальная и клиническая фармакология, т. 81, приложение, с. 61-62, 2018, doi: 10.30906/0869-2092-2018-81-5s-1-306. issn 0869-2092.

4. Антонов С.А., Новосадова Е.В, Гривенников И.А. Экстрасинаптические NMDA рецепторы регулируют процесс созревания дофаминергических нейронов человека. Сборник тезисов IV Национального конгресса по регенеративной медицине, Москва, 2019, Гены и Клетки, приложение к т. XIV, 2019, с. 24, ISSN 2313-1829

5. Антонов С.А., Новосадова Е.В, Гривенников И.А. Механизм токсического действия глутамата в дофаминергических нейронах, получаемых из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека. Сборник тезисов IX Российского симпозиума «Белки и пептиды», Сочи - Дагомыс, 2019, Спецвыпуск Acta Naturae, т. 2, 2019, с 109, ISBN 978-5-00150-519-8

6. Е.В. Новосадова, С. А. Антонов, Е.Л. Арсеньева, Л.Г. Хаспеков, М.Ю. Бобров, В.В. Безуглов, В.З. Тарантул, С.Н. Иллариошкин, И.А. Гривенников. Нейропротекторные и нейротоксические эффекты эндоканнабиноидов n-арахидоноил-дофамина и n-докозагексаеноилдофамина в дифференцированных культурах индуцированных плюрипотентных стволовых клеток, полученных от пациентов с болезнью Паркинсона. Сборник тезисов докладов III Объединенного научного форума физиологов, биохимиков и молекулярных биологов, Научные Труды, т. 1, 2021, с.10. ISBN 978-5-00189-773-6

1. ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Дофаминергические нейроны среднего мозга

В связи c поиском механизмов, лежащих в основе патогенеза БП, изучению дифференцировки и физиологии ДА нейронов среднего мозга посвящено значительное число исследований, и к настоящему данный тип клеток является одним из наиболее изученных типов нейронов в центральной нервной системе (ЦНС).

Дофаминергическими считаются нейроны, экспрессирующие набор белков, ассоциированных с синтезом (TH, AADC), транспортом (DAT, VMAT2) и распадом (MAO, COMT) нейротрансмиттера дофамина.

Согласно традиционной классификации [29], основанной на анатомическом расположении клеток, ДА нейроны представлены в мозге млекопитающих восьмью группами (А8-А16) и группой А17 в сетчатке глаза [30]. Помимо этих групп, существует также рассеянная популяция телэнцефалических ДА нейронов, которая не входит в данную классификацию [30].

Три группы клеток - А8 (ретрорубральное поле), А9 (компактная часть черной субстанции, SNc) и А10 (вентральная область покрышки) расположены в вентральном среднем мозге. Группы А9 и А10 значительно различаются характером образуемых ими афферентных связей [30]. Функционально, группа А9 является двигательным центром, а группа А10 ассоциирована с регуляцией эмоций и мотивации. Примечательным различием между этими группами клеток является избирательная гибель нейронов А9 при болезни Паркинсона (БП) и их высокая уязвимость к действию ДА нейротоксина МФТП, в то время как нейроны А10 значительно более устойчивы в этих условиях [24, 31]. Именно гибель нейронов А9 ассоциирована с симптомокомплексом БП [24].

Отличительной особенностью ДА нейронов SNc мыши является экспрессия транскрипционных факторов Sox6 и Nolzl. Экспрессия данных белков позволяет идентифицировать принадлежность нейронов к SNc уже на стадии их дифференцировки, и различает А9- и А10-типы во взрослом мозге [32]. Однако согласно данным La Manno и соавт., различные типы ДА нейронов вентрального среднего мозга напротив, возникают не как следствие изначальной гетерогенности их предшественников, а в результате сегрегации в ходе созревания нейронов, под влиянием взаимодействий с локальным окружением [33]. Важным следствием из этого вывода является невозможность получения чистых популяций A9/A10 подтипа ДА нейронов за счет оптимизации условий направленной дифференцировки нейральных предшественников (НП).

Анализ экспрессии генов в индивидуальных ДА нейронах покрышки среднего мозга мыши показал, что группы A8-A10 являются гетерогенными, и позволил выделить в них 5 подтипов клеток с уникальными молекулярными профилями [34]. Помимо описанной ранее дифференциальной экспрессии Otx2 [35], у мыши эти подтипы ДА нейронов имеют различные профили экспрессии генов Aldh1a1, Adcyap1, Calb1, Ndnf [34]. Важно отметить, что распределение молекулярных подтипов нейронов не полностью согласуется с анатомическими дискретными зонами. Так например выделенный авторами подтип 1А клеток, наиболее уязвимых к действию Паркинсонического токсина MPTP, сосредоточен главным образом в вентральной части SNc, но единичные клетки с данным фенотипом также встречаются в зоне А8 [34]. Некоторые из белков, дифференциально экспрессирующихся в подгруппах ДА нейронов среднего мозга, непосредственно ассоциированы с выживаемостью этих клеток - альдегиддегидрогеназа (Aldh1a1) участвует в обезвреживании продуктов метаболизма дофамина, кальбиндин - является Ca^-буфером, препятствующим нарушению кальциевого гомеостаза в клетках [36]. Нейротрофический фактор, выделенный из нейронов (Ndnf) является относительно малоизученным белком, ассоциированным с выживаемостью эндотелиальных клеток мозга [37]. Исследование функций данного гена в ДА нейронах может представлять интерес в качестве потенциальной мишени для поиска новых нейропротективных средств. К сожалению, в современных работах эти данные пока не находят применения при характеризации фенотипа ДА нейронов, получаемых in vitro.

С другой стороны, на сегодняшний день для идентификации А9 подтипа нейронов in vitro широко используются ген Girk2 (KCNJ6, Kir3.2), не являющийся специфичным для одной из этих групп или ДА нейронов среднего мозга в целом [31]. Так многими авторами делается заключение о получении in vitro ДА нейронов SNc, исходя из наличия в этих клетках экспрессии белка GIRK2 [38-40]. В тоже время было показано, что GIRK2 также со-экспрессируется с тирозингидроксилазой в телэнцефалических ДА нейронах [41]. Кроме того, согласно современным данным, GIRK2 экспрессируется во всех ДА нейронах среднего мозга, и различия между группами А9 и А10 являются лишь количественными [42].

Существует ряд свидетельств того, что мезенцефалические группы ДА нейронов A9-A10 фактически являются двух-трансмиттерными (dual transmitter), и используют в качестве ко-трансмиттера глутамат [43]. Показано, что мезенцефалические ДА нейроны способны вызывать быстрые постсинаптические возбуждающие потенциалы в иннервируемых ими мишенях (что не свойственно дофаминергической передаче, опросредованной через «медленные» метаботропные DA1/DA2 рецепторы), и

иммунореактивны к глутаматергическим маркерам (глутамат, фосфат-индуцируемая глутаминаза) [44, 45]. В ходе дифференцировки и при повреждениях большинство ДА нейронов среднего мозга экспрессирует везикулярный переносчик глутамата 2 (Vglut2) [46], а по другим данным экспрессия Vglut2 в нейронах А9 и А10 во взрослом мозге наблюдается и в нормальных условиях [47] . Экспрессия Vglut2 ассоциирована с выживаемостью ДА нейронов и их чувствительностью к ДА-токсинам [46] у мыши, но эта особенность никогда не изучалась в ДА нейронах, получаемых из эмбриональных стволовых (ЭС) и ИПС клеток.

Особенностью ДА нейронов является повышенный уровень конститутивного окислительного стресса, ассоциированного с распадом дофамина. Окисление дофамина под действием моноаминооксидазы, циклооксигеназы и тирозиназы приводит к образованию активных форм кислорода, a продуктами спонтанного неферментативного окисления дофамина кислородом являются цитотоксичные хиноидные соединения [48].

Функциональной особенностью ДА нейронов А9 и А10 является пейсмейкерная активность, т.е. автономная генерация потенциалов действия [49, 50]. В нейронах А9, но не A10 их генерация обеспечивается посредством потецниал-зависимых кальциевых каналов L-типа [31, 51]. Связанные с этими кальциевыми осцилляциями расходы энергии создают значительную нагрузку на функционирование электрон-транспортной цепи, и могут вносить вклад в уязвимость этих клеток к нейродегенерации [51].

1.2 Созревание нейронов, получаемых из ЭС/ИПС клеток человека, в культуре in vitro

Созревание нейронов это совокупность процессов, приводящих к изменению пассивных электрических свойств нейролеммы и морфологии данных клеток. Процесс созревания сопровождается увеличением потенциала покоя (как правило, с -50 мВ до -70 мВ [52]), а также снижением входного сопротивления нейронов [53], что обусловлено увеличением экспрессии ионных каналов, мембранных переносчиков и ионотропных рецепторов, а также увеличением диаметра нейритов. Отличительной особенностью зрелых нейронов является их способность к генерации очередей вызванных потенциалов действия, что определяется экспрессией потенциал-зависимых катионных каналов. Созревание также сопровождается усложнением морфологии нейронов в связи с ростом и арборизацией нейритов [54-56]. Сравнение транскриптомов одиночных нейронов, полученных из коры переднего мозга эмбрионов человека и взрослых людей, выявило 964 транскрипта, экспрессия которых увеличивается при созревании данных клеток, и 1125

транскриптов, экспрессия которых при этом уменьшается. Среди первых, преобладали гены, функции которых ассоциированы с межклеточными взаимодействиями, внутриклеточные сигнальные молекулы и гены, ассоциированные с энергетическим обменом. Ко второй категории относились гены, кодирующие ядерные белки, ассоциированные с транскрипцией, сплайсингом РНК и трансляцией [57].

Обретение пост-митотическими нейронами функциональной зрелости зависит от сложного взаимодействия внутриклеточных сигнальных путей [27]. Несмотря на достаточно обширный объем эмпирически полученных данных, в настоящее время отсутствуют систематические исследования механизмов, регулирующих созревание нейронов человека. Отношение в этих клетках между экспрессией генов и их функциональными характеристиками, такими как генерация потенциалов действия и образование синаптических контактов остаются малоизученными [27, 28].

В современной литературе, имеются крайне ограниченные сведения о механизмах, регулирующих обретение нейронами зрелых функциональных характеристик. Данные механизмы не являлись предметом детальных исследований в первичных культурах грызунов, поскольку эти клетки, как правило, приобретают зрелые электрофизиологические характеристики в течение 14-21 дневного периода (напр. [58, 59]). Следует отметить, что для некоторых типов нейронов грызунов, например мотонейронов спинного мозга и дорсального корешкового ганглия, сообщалось о необходимости пролонгированной дифференцировки (до 70 дней) в культуре in vitro [60].

Несмотря на активную работу исследователей в данной области, направленная дифференцировка ЭС и ИПС человека является многостадийным, длительным процессом, приводящим к образованию гетерогенных популяций клеток, содержащих пролиферирующие НП наряду с дифференцированными нейронами [61-64].

Сроки достижения зрелого состояния нейронами человека, получаемыми из ЭС/ИПС клеток значительно варьируют в различных публикациях. Общепринятно считать, что созревание нейронов человека in vitro требует длительного периода культивирования [27, 65, 66], который для ДА нейронов, по данным разных авторов, составляет от 50 до 70 дней [38, 40, 67, 68]. Очевидно, что длительный период дифференцировки нейронов человека in vitro создает препятствия для эффективного использования данных клеток в качестве моделей физиологических и патологических процессов, протекающих в зрелых нейронах [69]. При этом, даже на 50 день ТД, транскриптом культур ДА нейронов, получаемых из ИПС клеток, имеет значительные отличия от мезенцефалических ДА нейронов in vivo. Было показано, что культуры ДА нейронов, полученные in vitro характеризуются повышенным уровнем экспрессии пролиферативных генов, и более низким уровнем про-

нейрональных генов, что свидетельствует о наличии в этих культурах популяции пролиферирующих НП и незрелых нейронов. Авторами данного исследования подчеркивалось, что методология получения пост-митотических нейронов человека и их созревания в культуре in vitro требует дальнейшей оптимизации [70]. Сообщалось, что даже в условиях длительного созревания, нейроны, получаемые из ИПС клеток in vitro могут иметь деполяризованный мембранный потенциал и сохраняют незрелую форму вызванных потенциалов действия, по причине субоптимальных условий дифференцировки [71]. Указывалось, что несмотря на значительные успехи в разработке методов направленной дифференцировки ИПС клеток в специфичные типы нейронов, большинство дифференцированных популяций клеток «имеют незрелые характеристики эмбриональной стадии развития, поднимая вопрос о возможности их использования для моделирования и поиска лекарственных средств» [65]. В тоже время внешним факторам и внутриклеточным сигнальным каскадам, вовлеченным в регуляцию процесса созревания нейронов уделяется ограниченное внимание. Изучение механизмов созревания нейронов необходимо для оптимизации протоколов нейрональной дифференцировки ИПС клеток in vitro, с целью сокращения их длительности, и повышения синхронности данного процесса.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Антонов Станислав Анатольевич, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

I. Zhou Q., ShengM. NMDA receptors in nervous system diseases // Neuropharmacology. - 2013. - T. 74, № Supplement C. - C. 69-75.

3. Koutsilieri E., Riederer P. Excitotoxicity and new antiglutamatergic strategies in Parkinson's disease and Alzheimer's disease // Parkinsonism Relat Disord. - 2007. - T. 13 Suppl 3. - C. S329-331.

3. Dong X. X., Wang Y., Qin Z. H. Molecular mechanisms of excitotoxicity and their relevance to pathogenesis of neurodegenerative diseases // Acta Pharmacol Sin. - 2009. - T. 30, № 4. - C. 379-387.

4. Rowley N. M., Madsen K. K., Schousboe A., Steve White H. Glutamate and GABA synthesis, release, transport and metabolism as targets for seizure control // Neurochem Int. -

2013. - T. 61, № 4. - C. 546-558.

5. Chakraborty A., Murphy S., Coleman N. The Role of NMDA Receptors in Neural Stem Cell Proliferation and Differentiation // Stem Cells Dev. - 2017. - T. 26, № 11. - C. 798-807.

6. Jansson L. C., Akerman K. E. The role of glutamate and its receptors in the proliferation, migration, differentiation and survival of neural progenitor cells // J Neural Transm (Vienna). -

2014. - T. 121, № 8. - C. 819-836.

7. Hirasawa T., Wada H., Kohsaka S., Uchino S. Inhibition of NMDA receptors induces delayed neuronal maturation and sustained proliferation of progenitor cells during neocortical development // J Neurosci Res. - 2003. - T. 74, № 5. - C. 676-687.

8. Owen A. D., Bird M. M. Role of glutamate in the regulation of the outgrowth and motility of neurites from mouse spinal cord neurons in culture // J Anat. - 1997. - T. 191 ( Pt 2), № Pt 3. - C. 301-307.

9. Manent J. B., Represa A. Neurotransmitters and brain maturation: early paracrine actions of GABA and glutamate modulate neuronal migration // Neuroscientist. - 2007. - T. 13, № 3. - C. 268-279.

10. Berg D. A., Belnoue L., Song H., Simon A. Neurotransmitter-mediated control of neurogenesis in the adult vertebrate brain // Development. - 2013. - T. 140, № 13. - C. 25482561.

II. Young A., Machacek D. W., Dhara S. K., Macleish P. R., Benveniste M., Dodla M. C., Sturkie C. D., Stice S. L. Ion channels and ionotropic receptors in human embryonic stem cell derived neural progenitors // Neuroscience. - 2011. - T. 193. - C. 793-805.

13. Wang D. D., Kriegstein A. R. Defining the role of GABA in cortical development // J Physiol. - 2009. - T. 587, № Pt 9. - C. 1873-1879.

13. Sernagor E., Chabrol F., Bony G., Cancedda L. GABAergic control of neurite outgrowth and remodeling during development and adult neurogenesis: general rules and differences in diverse systems // Front Cell Neurosci. - 2010. - T. 4. - C. 11.

14. Wu C., Sun D. GABA receptors in brain development, function, and injury // Metabolic brain disease. - 2015. - T. 30, № 3. - C. 367-379.

15. Lujan R., Shigemoto R., Lopez-Bendito G. Glutamate and GABA receptor signalling in the developing brain // Neuroscience. - 2005. - T. 130, № 3. - C. 567-580.

16. Neurotransmitters and neuromodulators during brain development. / Herlenius E., LagercrantzH., 2010. - 99-119 с.

17. SkilbeckK. J., Johnston G. A., Hinton T. Stress and GABA receptors // J Neurochem. -2010. - T. 112, № 5. - C. 1115-1130.

18. Liu X. B., Murray K. D., Jones E. G. Switching of NMDA receptor 2A and 2B subunits at thalamic and cortical synapses during early postnatal development // J Neurosci. - 2004. - T. 24, № 40. - C. 8885-8895.

19. Romaus-Sanjurjo D., Ledo-Garcia R., Fernandez-Ldpez B., Hanslik K., Morgan J. R., Barreiro-Iglesias A., Rodicio M. C. GABA promotes survival and axonal regeneration in identifiable descending neurons after spinal cord injury in larval lampreys // Cell Death & Disease. - 2018. - T. 9, № 6. - C. 663.

20. Takahashi K., Tanabe K., Ohnuki M., Narita M., Ichisaka T., Tomoda K., Yamanaka S. Induction of pluripotent stem cells from adult human fibroblasts by defined factors // Cell. -2007. - T. 131, № 5. - C. 861-873.

21. Новосадова Е. В., Гривенников И. А. Индуцированные плюрипотентные стволовые клетки: от получения до применения в биохимических и биомедицинских исследованиях // Успехи биологической химии. - 2014. - T. 54. - C. 3-38.

23. Denham M., Dottori M. Neural differentiation of induced pluripotent stem cells // Methods Mol Biol. - 2011. - T. 793. - C. 99-110.

23. Arenas E., Denham M., Villaescusa J. C. How to make a midbrain dopaminergic neuron // Development. - 2015. - T. 142, № 11. - C. 1918-1936.

24. Obeso J. A., Stamelou M., Goetz C. G., Poewe W., Lang A. E., Weintraub D., Burn D., Halliday G. M., BezardE., Przedborski S., Lehericy S., Brooks D. J., Rothwell J. C., Hallett M., DeLong M. R., Marras C., Tanner C. M., Ross G. W., Langston J. W., Klein C., Bonifati V., Jankovic J., Lozano A. M., Deuschl G., Bergman H., Tolosa E., Rodriguez-Violante M., Fahn S., Postuma R B., Berg D., Marek K., Standaert D. G., Surmeier D. J., Olanow C. W., Kordower J. H., Calabresi P., Schapira A. H. V., Stoessl A. J. Past, present, and future of Parkinson's disease:

A special essay on the 200th Anniversary of the Shaking Palsy // Mov Disord. - 2017. - T. 32, № 9. - C. 1264-1310.

25. Paoletti P., Neyton J. NMDA receptor subunits: function and pharmacology // Current Opinion in Pharmacology. - 2007. - T. 7, № 1. - C. 39-47.

26. Sigel E., Steinmann M. E. Structure, function, and modulation of GABA(A) receptors // J Biol Chem. - 2013. - T. 287, № 48. - C. 40224-40231.

27. Lepski G., Maciaczyk J., Jannes C. E., Maciaczyk D., Bischofberger J., Nikkhah G. Delayed functional maturation of human neuronal progenitor cells in vitro // Mol Cell Neurosci. - 2011. - T. 47, № 1. - C. 36-44.

28. Belinsky G. S., Rich M. T., Sirois C. L., Short S. M., Pedrosa E., Lachman H. M., Antic S. D. Patch-clamp recordings and calcium imaging followed by single-cell PCR reveal the developmental profile of 13 genes in iPSC-derived human neurons // Stem Cell Res. - 2014. - T. 12, № 1. - C. 101-118.

29. Dahlstroem A., Fuxe K. EVIDENCE FOR THE EXISTENCE OF MONOAMINE-CONTAINING NEURONS IN THE CENTRAL NERVOUS SYSTEM. I. DEMONSTRATION OF MONOAMINES IN THE CELL BODIES OF BRAIN STEM NEURONS // Acta Physiol Scand Suppl. - 1964. - C. SUPPL 232:231-255.

30. Bjorklund A., Dunnett S. B. Dopamine neuron systems in the brain: an update // Trends Neurosci. - 2007. - T. 30, № 5. - C. 194-203.

31. Brichta L., Greengard P. Molecular determinants of selective dopaminergic vulnerability in Parkinson's disease: an update // Frontiers in Neuroanatomy. - 2014. - T. 8, № 153.

33. Panman L., Papathanou M., Laguna A., Oosterveen T., Volakakis N., Acampora D., Kurtsdotter I., Yoshitake T., Kehr J., Joodmardi E., Muhr J., Simeone A., Ericson J., Perlmann T. Sox6 and Otx2 control the specification of substantia nigra and ventral tegmental area dopamine neurons // Cell Rep. - 2014. - T. 8, № 4. - C. 1018-1025.

33. LaManno G., GyllborgD., Codeluppi S., Nishimura K., Salto C., Zeisel A., Borm L. E., Stott S. R. W., Toledo E. M., Villaescusa J. C., Lonnerberg P., Ryge J., Barker R. A., Arenas E., Linnarsson S. Molecular Diversity of Midbrain Development in Mouse, Human, and Stem Cells // Cell. - 2016. - T. 167, № 3. - C. 566-580 e519.

34. Poulin J. F., Zou J., Drouin-Ouellet J., Kim K. Y., Cicchetti F., Awatramani R. B. Defining midbrain dopaminergic neuron diversity by single-cell gene expression profiling // Cell Rep. - 2014. - T. 9, № 3. - C. 930-943.

35. Di Salvio M., Di Giovannantonio L. G., Omodei D., Acampora D., Simeone A. Otx2 expression is restricted to dopaminergic neurons of the ventral tegmental area in the adult brain // Int J Dev Biol. - 2010. - T. 54, № 5. - C. 939-945.

36. Veenvliet J. V., Smidt M. P. Molecular mechanisms of dopaminergic subset specification: fundamental aspects and clinical perspectives // Cell Mol Life Sci. - 2014. - T. 71, № 24. - C. 4703-4727.

37. Ohashi K., Enomoto T., Joki Y., Shibata R., Ogura Y., Kataoka Y., Shimizu Y., Kambara T., Uemura Y., Yuasa D., Matsuo K., Hayakawa S., Hiramatsu-Ito M., Murohara T., Ouchi N. Neuron-derived neurotrophic factor functions as a novel modulator that enhances endothelial cell function and revascularization processes // J Biol Chem. - 2014. - T. 289, № 20. - C. 14132-14144.

38. Tofoli F. A., Semeano A. T. S., Oliveira-Giacomelli A., Goncalves M. C. B., Ferrari M. F. R., Veiga Pereira L., Ulrich H. Midbrain Dopaminergic Neurons Differentiated from Human-Induced Pluripotent Stem Cells // Methods Mol Biol. - 2019. - T. 1919. - C. 97-118.

39. Friling S., Andersson E., Thompson L. H., Jonsson M. E., Hebsgaard J. B., Nanou E., Alekseenko Z., Marklund U., Kjellander S., Volakakis N., Hovatta O., El Manira A., Bjorklund A., Perlmann T., Ericson J. Efficient production of mesencephalic dopamine neurons by Lmx1a expression in embryonic stem cells // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2009. - T. 106, № 18. - C. 7613-7618.

40. Kriks S., Shim J. W., Piao J., Ganat Y. M., Wakeman D. R., Xie Z., Carrillo-Reid L., Auyeung G., Antonacci C., Buch A., Yang L., BealM. F., Surmeier D. J., Kordower J. H., Tabar V., Studer L. Dopamine neurons derived from human ES cells efficiently engraft in animal models of Parkinson's disease // Nature. - 2011. - T. 480, № 7378. - C. 547-551.

41. Cooper O., Hargus G., Deleidi M., Blak A., Osborn T., Marlow E., Lee K., Levy A., Perez-Torres E., Yow A., Isacson O. Differentiation of human ES and Parkinson's disease iPS cells into ventral midbrain dopaminergic neurons requires a high activity form of SHH, FGF8a and specific regionalization by retinoic acid // Mol Cell Neurosci. - 2010. - T. 45, № 3. - C. 258-266.

43. Anderegg A., Poulin J. F., Awatramani R. Molecular heterogeneity of midbrain dopaminergic neurons--Moving toward single cell resolution // FEBS Lett. - 2015. - T. 589, № 24 Pt A. - C. 3714-3726.

43. Granger A. J., Wallace M. L., Sabatini B. L. Multi-transmitter neurons in the mammalian central nervous system // Curr Opin Neurobiol. - 2017. - T. 45. - C. 85-91.

44. Sulzer D., Joyce M. P., Lin L., Geldwert D., Haber S. N., Hattori T., Rayport S. Dopamine neurons make glutamatergic synapses in vitro // J Neurosci. - 1998. - T. 18, № 13. -C. 4588-4603.

45. Rayport S. Glutamate is a cotransmitter in ventral midbrain dopamine neurons // Parkinsonism Relat Disord. - 2001. - T. 7, № 3. - C. 261-264.

46. Steinkellner T., Zell V., Farino Z. J., Sonders M. S., Villeneuve M., Freyberg R. J., Przedborski S., Lu W., Freyberg Z., Hnasko T. S. Role for VGLUT2 in selective vulnerability of midbrain dopamine neurons // J Clin Invest. - 2018. - T. 128, № 3. - C. 774-788.

47. Chuhma N., Mingote S., Yetnikoff L., Kalmbach A., Ma T., Ztaou S., Sienna A.-C., Tepler S., Poulin J.-F., Ansorge M., Awatramani R., Kang U. J., Rayport S. Dopamine neuron glutamate cotransmission evokes a delayed excitation in lateral dorsal striatal cholinergic interneurons // eLife. - 2018. - T. 7. - C. e39786.

48. Meiser J., Weindl D., Hiller K. Complexity of dopamine metabolism // Cell Commun Signal. - 2013. - T. 11, № 1. - C. 34.

49. Khaliq Z. M., Bean B. P. Pacemaking in dopaminergic ventral tegmental area neurons: depolarizing drive from background and voltage-dependent sodium conductances // J Neurosci. -2010. - T. 30, № 21. - C. 7401-7413.

50. Guzman J. N., Sanchez-Padilla J., Chan C. S., Surmeier D. J. Robust pacemaking in substantia nigra dopaminergic neurons // J Neurosci. - 2009. - T. 29, № 35. - C. 11011-11019.

51. Surmeier D. J., Schumacker P. T., Guzman J. D., Ilijic E., Yang B., Zampese E. Calcium and Parkinson's disease // Biochem Biophys Res Commun. - 2017. - T. 483, № 4. - C. 1013-1019.

53. Cepeda C., André V. M., Wu N., Yamazaki I., Uzgil B., Vinters H. V., Levine M. S., Mathern G. W. Immature Neurons and GABA Networks May Contribute to Epileptogenesis in Pediatric Cortical Dysplasia // Epilepsia. - 2007. - T. 48, № s5. - C. 79-85.

53. Moe M. C., Varghese M., Danilov A. I., Westerlund U., Ramm-Pettersen J., Brundin L., Svensson M., Berg-Johnsen J., Langmoen I. A. Multipotent progenitor cells from the adult human brain: neurophysiological differentiation to mature neurons // Brain. - 2005. - T. 128, № Pt 9. - C. 2189-2199.

54. Boulanger-Weill J., Candat V., Jouary A., Romano S. A., Pérez-Schuster V., Sumbre G. Functional Interactions between Newborn and Mature Neurons Leading to Integration into Established Neuronal Circuits // Current Biology. - 2017. - T. 27, № 13. - C. 1707-1720.e1705.

55. Llorens-Martín M., Rábano A., Avila J. The Ever-Changing Morphology of Hippocampal Granule Neurons in Physiology and Pathology // Frontiers in Neuroscience. -2016. - T. 9.

56. Pearlstein E., Gouty-Colomer L. A., Michel F. J., Cloarec R., Hammond C. Glutamatergic synaptic currents of nigral dopaminergic neurons follow a postnatal developmental sequence // Front Cell Neurosci. - 2015. - T. 9. - C. 210.

57. He Z., Yu Q. Identification and characterization of functional modules reflecting transcriptome transition during human neuron maturation // BMC Genomics. - 2018. - T. 19, № 1. - C. 263.

58. Sumners C., Phillips M. I., Raizada M. K. Rat brain cells in primary culture: visualization and measurement of catecholamines // Brain Res. - 1983. - T. 264, № 3. - C. 267275.

59. Cano-Jaimez M., Tagliatti E., Mendonca P. R F., Nicholson E., Vivekananda U., Kullmann D. M., Volynski K. E. Preparation of dissociated mouse primary neuronal cultures from long-term cryopreserved brain tissue // Journal of Neuroscience Methods. - 2020. - T. 330. - C. 108453.

60. Bergey G. K., Fitzgerald S. C., Schrier B. K., Nelson P. G. Neuronal maturation in mammalian cell culture is dependent on spontaneous electrical activity // Brain Res. - 1981. - T. 207, № 1. - C. 49-58.

61. Aguila J. C., Blak A., van Arensbergen J., Sousa A., Vazquez N., Aduriz A., Gayosso M., Lopez Mato M. P., Lopez de Maturana R., Hedlund E., Sonntag K. C., Sanchez-Pernaute R. Selection Based on FOXA2 Expression Is Not Sufficient to Enrich for Dopamine Neurons From Human Pluripotent Stem Cells // Stem Cells Transl Med. - 2014. - T. 3, № 9. - C. 1032-1043.

63. Lam R. S., Topfer F. M., Wood P. G., Busskamp V., Bamberg E. Functional Maturation of Human Stem Cell-Derived Neurons in Long-Term Cultures // PLoS One. - 2017. - T. 12, № 1. - C. e0169506.

63. Kuijlaars J., Oyelami T., Diels A., Rohrbacher J., Versweyveld S., Meneghello G., Tuefferd M., Verstraelen P., Detrez J. R., Verschuuren M., De Vos W. H., Meert T., Peeters P. J., CikM., Nuydens R, Brone B., Verheyen A. Sustained synchronized neuronal network activity in a human astrocyte co-culture system // Sci Rep. - 2016. - T. 6. - C. 36529.

64. Mattis V. B., Tom C., Akimov S., Saeedian J., OstergaardM. E., Southwell A. L., Doty C. N., Ornelas L., Sahabian A., Lenaeus L., Mandefro B., Sareen D., Arjomand J., HaydenM. R., Ross C. A., Svendsen C. N. HD iPSC-derived neural progenitors accumulate in culture and are susceptible to BDNF withdrawal due to glutamate toxicity // Hum Mol Genet. - 2015. - T. 24, № 11. - C. 3257-3271.

65. Nicholas C. R., Chen J., Tang Y., SouthwellD. G., Chalmers N., Vogt D., Arnold C. M., Chen Y. J., Stanley E. G., Elefanty A. G., Sasai Y., Alvarez-Buylla A., Rubenstein J. L., Kriegstein A. R. Functional maturation of hPSC-derived forebrain interneurons requires an

extended timeline and mimics human neural development // Cell Stem Cell. - 2013. - T. 12, № 5. - C. 573-586.

66. Paavilainen T., Pelkonen A., Makinen M. E. L., Peltola M., Huhtala H., Fayuk D., Narkilahti S. Effect of prolonged differentiation on functional maturation of human pluripotent stem cell-derived neuronal cultures // Stem Cell Research. - 2018. - T. 27. - C. 151-161.

67. HartfieldE. M., Yamasaki-Mann M., Ribeiro Fernandes H. J., Vowles J., James W. S., Cowley S. A., Wade-Martins R. Physiological characterisation of human iPS-derived dopaminergic neurons // PLoS One. - 2014. - T. 9, № 3. - C. e87388.

68. Robinson M., Yau S.-y., Sun L., Gabers N., Bibault E., Christie B. R., Willerth S. M. Optimizing Differentiation Protocols for Producing Dopaminergic Neurons from Human Induced Pluripotent Stem Cells for Tissue Engineering Applications:Supplementary Issue: Stem Cell Biology // Biomarker Insights. - 2015. - T. 10s1. - C. BMI.S20064.

69. Borghese L., Dolezalova D., Opitz T., Haupt S., Leinhaas A., Steinfarz B., Koch P., Edenhofer F., Hampl A., Brustle O. Inhibition of notch signaling in human embryonic stem cell-derived neural stem cells delays G1/S phase transition and accelerates neuronal differentiation in vitro and in vivo // Stem Cells. - 2010. - T. 28, № 5. - C. 955-964.

70. Xia N., Zhang P., Fang F., Wang Z., Rothstein M., Angulo B., Chiang R., Taylor J., Reijo Pera R. A. Transcriptional comparison of human induced and primary midbrain dopaminergic neurons // Scientific Reports. - 2016. - T. 6, № 1. - C. 20270.

71. Schaarschmidt G., Schewtschik S., Kraft R., Wegner F., Eilers J., Schwarz J., Schmidt H. A new culturing strategy improves functional neuronal development of human neural progenitor cells // J Neurochem. - 2009. - T. 109, № 1. - C. 238-247.

73. Telias M., Segal M., Ben-Yosef D. Electrical maturation of neurons derived from human embryonic stem cells // F1000Res. - 2014. - T. 3. - C. 196.

73. Cannon J. R., Greenamyre J. T. NeuN is not a reliable marker of dopamine neurons in rat substantia nigra // Neurosci Lett. - 2009. - T. 464, № 1. - C. 14-17.

74. Maroof A. M., Keros S., Tyson J. A., Ying S. W., Ganat Y. M., Merkle F. T., Liu B., Goulburn A., Stanley E. G., Elefanty A. G., Widmer H. R., Eggan K., Goldstein P. A., Anderson S. A., Studer L. Directed differentiation and functional maturation of cortical interneurons from human embryonic stem cells // Cell Stem Cell. - 2013. - T. 12, № 5. - C. 559-573.

75. Xu J. C., Fan J., Wang X., Eacker S. M., Kam T. I., Chen L., Yin X., Zhu J., Chi Z., Jiang H., Chen R., Dawson T. M., Dawson V. L. Cultured networks of excitatory projection neurons and inhibitory interneurons for studying human cortical neurotoxicity // Sci Transl Med. - 2016. - T. 8, № 333. - C. 333ra348.

76. Mahajani S., Raina A., Fokken C., Kugler S., Bahr M. Homogenous generation of dopaminergic neurons from multiple hiPSC lines by transient expression of transcription factors // Cell Death Dis. - 2019. - T. 10, № 13. - C. 898.

77. Chen X., Zhang K., Zhou L., Gao X., Wang J., Yao Y., He F., Luo Y., Yu Y., Li S., Cheng L., Sun Y. E. Coupled electrophysiological recording and single cell transcriptome analyses revealed molecular mechanisms underlying neuronal maturation // Protein & Cell. -2016. - T. 7, № 3. - C. 175-186.

78. Latchoumane C.-F. V., Jackson L., Sendi M. S. E., Tehrani K. F., Mortensen L. J., Stice S. L., Ghovanloo M., Karumbaiah L. Chronic Electrical Stimulation Promotes the Excitability and Plasticity of ESC-derived Neurons following Glutamate-induced Inhibition In vitro // Scientific Reports. - 2018. - T. 8, № 1. - C. 10957.

79. Rushton D. J., Mattis V. B., Svendsen C. N., Allen N. D., Kemp P. J. Stimulation of GABA-induced Ca2+ influx enhances maturation of human induced pluripotent stem cell-derived neurons // PLoS One. - 2013. - T. 8, № 11. - C. e81031.

80. Lischka F. W., Efthymiou A., Zhou Q., Nieves M. D., McCormack N. M., Wilkerson M. D., Sukumar G., Dalgard C. L., Doughty M. L. Neonatal mouse cortical but not isogenic human astrocyte feeder layers enhance the functional maturation of induced pluripotent stem cell-derived neurons in culture // Glia. - 2018. - T. 66, № 4. - C. 725-748.

81. Verpelli C., Carlessi L., Bechi G., Fusar Poli E., Orellana D., Heise C., Franceschetti S., Mantegazza R., Mantegazza M., Delia D., Sala C. Comparative neuronal differentiation of self-renewing neural progenitor cell lines obtained from human induced pluripotent stem cells // Front Cell Neurosci. - 2013. - T. 7. - C. 175.

83. Barros C. S., Franco S. J., Müller U. Extracellular matrix: functions in the nervous system // Cold Spring Harb Perspect Biol. - 2011. - T. 3, № 1. - C. a005108.

83. Jain D., Mattiassi S., Goh E. L., Yim E. K. F. Extracellular matrix and biomimetic engineering microenvironment for neuronal differentiation // Neural Regen Res. - 2020. - T. 15, № 4. - C. 573-585.

84. Bando Y., Irie K., Shimomura T., Umeshima H., Kushida Y., Kengaku M., Fujiyoshi Y., Hirano T., Tagawa Y. Control of Spontaneous Ca2+ Transients Is Critical for Neuronal Maturation in the Developing Neocortex // Cerebral Cortex. - 2016. - T. 26, № 1. - C. 106-117.

85. Ishii M. N., Yamamoto K., Shoji M., Asami A., Kawamata Y. Human induced pluripotent stem cell (hiPSC)-derived neurons respond to convulsant drugs when co-cultured with hiPSC-derived astrocytes // Toxicology. - 2017. - T. 389. - C. 130-138.

86. Rooney G. E., Goodwin A. F., Depeille P., Sharir A., Schofield C. M., Yeh E., Roose J. P., Klein O. D., Rauen K. A., Weiss L. A., Ullian E. M. Human iPS Cell-Derived Neurons

Uncover the Impact of Increased Ras Signaling in Costello Syndrome // J Neurosci. - 2016. - T. 36, № 1. - C. 142-153.

87. Lepski G., Jannes C. E., Nikkhah G., Bischofberger J. cAMP promotes the differentiation of neural progenitor cells in vitro via modulation of voltage-gated calcium channels // Front Cell Neurosci. - 2013. - T. 7. - C. 155.

88. Gunhanlar N., Shpak G., van der Kroeg M., Gouty-Colomer L. A., Munshi S. T., Lendemeijer B., Ghazvini M., Dupont C., Hoogendijk W. J. G., Gribnau J., de Vrij F. M. S., Kushner S. A. A simplified protocol for differentiation of electrophysiologically mature neuronal networks from human induced pluripotent stem cells // Mol Psychiatry. -2017.10.1038/mp.2017.56.

89. Swistowski A., Peng J., Liu Q., Mali P., Rao M. S., Cheng L., Zeng X. Efficient generation of functional dopaminergic neurons from human induced pluripotent stem cells under defined conditions // Stem Cells. - 2010. - T. 28, № 10. - C. 1893-1904.

90. Stanslowsky N., Haase A., Martin U., Naujock M., Leffler A., Dengler R., Wegner F. Functional differentiation of midbrain neurons from human cord blood-derived induced pluripotent stem cells // Stem Cell Res Ther. - 2014. - T. 5, № 3. - C. 35.

91. Yamazaki K., Fukushima K., Sugawara M., Tabata Y., Imaizumi Y., Ishihara Y., Ito M., Tsukahara K., Kohyama J., Okano H. Functional Comparison of Neuronal Cells Differentiated from Human Induced Pluripotent Stem Cell-Derived Neural Stem Cells under Different Oxygen and Medium Conditions // J Biomol Screen. - 2016. - T. 21, № 10. - C. 1054-1064.

93. Shulga A., Thomas-Crusells J., Sigl T., Blaesse A., Mestres P., Meyer M., Yan Q., Kaila K., Saarma M., Rivera C., Giehl K. M. Posttraumatic GABA(A)-mediated [Ca2+]i increase is essential for the induction of brain-derived neurotrophic factor-dependent survival of mature central neurons // J Neurosci. - 2008. - T. 28, № 27. - C. 6996-7005.

93. Abranches E., Silva M., Pradier L., Schulz H., Hummel O., Henrique D., Bekman E. Neural differentiation of embryonic stem cells in vitro: a road map to neurogenesis in the embryo // PLoS One. - 2009. - T. 4, № 7. - C. e6286.

94. Woo S. M., Kim J., Han H. W., Chae J. I., Son M. Y., Cho S., Chung H. M., Han Y. M., Kang Y. K. Notch signaling is required for maintaining stem-cell features of neuroprogenitor cells derived from human embryonic stem cells // BMC Neurosci. - 2009. - T. 10. - C. 97.

95. Zhou Y., Danbolt N. C. Glutamate as a neurotransmitter in the healthy brain // J Neural Transm (Vienna). - 2014. - T. 121, № 8. - C. 799-817.

96. Kohr G. NMDA receptor function: subunit composition versus spatial distribution // Cell Tissue Res. - 2006. - T. 326, № 3. - C. 439-446.

97. Korde A. S., Maragos W. F. Identification of an N-methyl-D-aspartate receptor in isolated nervous system mitochondria // J Biol Chem. - 2013. - T. 287, № 43. - C. 3519235200.

98. Paoletti P., Bellone C., Zhou Q. NMDA receptor subunit diversity: impact on receptor properties, synaptic plasticity and disease // Nat Rev Neurosci. - 2013. - T. 14, № 6. - C. 383400.

99. Amantea D., Bagetta G. Excitatory and inhibitory amino acid neurotransmitters in stroke: from neurotoxicity to ischemic tolerance // Curr Opin Pharmacol. - 2017. - T. 35. - C. 111-119.

100. Caudle W. M., Zhang J. Glutamate, excitotoxicity, and programmed cell death in Parkinson disease // Exp Neurol. - 2009. - T. 220, № 3. - C. 230-233.

101. Parsons Matthew P., Raymond Lynn A. Extrasynaptic NMDA Receptor Involvement in Central Nervous System Disorders // Neuron. - 2014. - T. 82, № 3. - C. 279-293.

103. Petrenko A. B., Yamakura T., Baba H., Shimoji K. The role of N-methyl-D-aspartate (NMDA) receptors in pain: a review // Anesth Analg. - 2003. - T. 97, № 4. - C. 1108-1116.

103. Niesters M., Dahan A. Pharmacokinetic and pharmacodynamic considerations for NMDA receptor antagonists in the treatment of chronic neuropathic pain // Expert Opin Drug Metab Toxicol. - 2013. - T. 8, № 11. - C. 1409-1417.

104. LangE., Mallien A. S., Vasilescu A. N., Hefter D., Luoni A., RivaM. A., Borgwardt S., Sprengel R., Lang U. E., Gass P., Inta D. Molecular and cellular dissection of NMDA receptor subtypes as antidepressant targets // Neurosci Biobehav Rev. - 2018. - T. 84. - C. 352-358.

105. Lipton S. A. Failures and successes of NMDA receptor antagonists: molecular basis for the use of open-channel blockers like memantine in the treatment of acute and chronic neurologic insults // NeuroRx. - 2004. - T. 1, № 1. - C. 101-110.

106. Zhou X., Hollern D., Liao J., Andrechek E., Wang H. NMDA receptor-mediated excitotoxicity depends on the coactivation of synaptic and extrasynaptic receptors // Cell Death Dis. - 2013. - T. 4. - C. e560.

107. Hetman M., Kharebava G. Survival signaling pathways activated by NMDA receptors // Curr Top Med Chem. - 2006. - T. 6, № 8. - C. 787-799.

108. Takadera T., Sakamoto Y., Ohyashiki T. NMDA receptor 2B-selective antagonist ifenprodil-induced apoptosis was prevented by glycogen synthase kinase-3 inhibitors in cultured rat cortical neurons // Brain Res. - 2004. - T. 1020, № 1-3. - C. 196-203.

109. Olney J. W., Labruyere J., Wang G., WozniakD. F., Price M. T., SesmaM. A. NMDA antagonist neurotoxicity: mechanism and prevention // Science. - 1991. - T. 254, № 5037. - C. 1515-1518.

110. Hoyte L., Barber P. A., Buchan A., HillM. The Rise and Fall of NMDA Antagonists for Ischemic Stroke // Current molecular medicine. - 2004. - T. 4. - C. 131-136.

111. Williams K., Dichter M. A., Molinoff P. B. Up-regulation of N-methyl-D-aspartate receptors on cultured cortical neurons after exposure to antagonists // Mol Pharmacol. - 1993. -T. 42, № 1. - C. 147-151.

113. Hu C., Chen W., Myers S. J., Yuan H., Traynelis S. F. Human GRIN2B variants in neurodevelopmental disorders // J Pharmacol Sci. - 2016. - T. 132, № 3. - C. 115-121.

113. Nabekura J., Ueno T., Okabe A., Furuta A., Iwaki T., Shimizu-Okabe C., Fukuda A., Akaike N. Reduction of KCC2 expression and GABAA receptor-mediated excitation after in vivo axonal injury // J Neurosci. - 2003. - T. 22, № 11. - C. 4412-4417.

114. Furukawa Y., Okada M., Akaike N., Hayashi T., Nabekura J. Reduction of voltage-dependent magnesium block of N-methyl-D-aspartate receptor-mediated current by in vivo axonal injury // Neuroscience. - 2000. - T. 96, № 3. - C. 385-393.

115. Nabekura J., Ueno T., Katsurabayashi S., Furuta A., Akaike N., Okada M. Reduced NR2A expression and prolonged decay of NMDA receptor-mediated synaptic current in rat vagal motoneurons following axotomy // J Physiol. - 2003. - T. 539, № Pt 3. - C. 735-741.

116. Pachernegg S., Strutz-Seebohm N., Hollmann M. GluN3 subunit-containing NMDA receptors: not just one-trick ponies // Trends Neurosci. - 2013. - T. 35, № 4. - C. 240-249.

117. Grand T., Abi Gerges S., David M., Diana M. A., Paoletti P. Unmasking GluN1/GluN3A excitatory glycine NMDA receptors // Nat Commun. - 2018. - T. 9, № 1. - C. 4769.

118. Dore K., Stein I. S., Brock J. A., Castillo P. E., Zito K., Sjostrom P. J. Unconventional NMDA Receptor Signaling // J Neurosci. - 2017. - T. 37, № 45. - C. 10800-10807.

119. Chen H.-S. V., Lipton S. A. The chemical biology of clinically tolerated NMDA receptor antagonists // Journal of Neurochemistry. - 2006. - T. 97, № 6. - C. 1611-1626.

120. Rogawski M. A. Revisiting AMPA receptors as an antiepileptic drug target // Epilepsy Curr. - 2011. - T. 11, № 3. - C. 56-63.

121. Flavell S. W., Greenberg M. E. Signaling mechanisms linking neuronal activity to gene expression and plasticity of the nervous system // Annu Rev Neurosci. - 2008. - T. 31. - C. 563-590.

123. Cerpa W., Ramos-Fernández E., Inestrosa N. C. Modulation of the NMDA Receptor Through Secreted Soluble Factors // Molecular Neurobiology. - 2016. - T. 53, № 1. - C. 299309.

123. Гуляева Н. В. Взаимодействие системы BDNF и глутаматергической системы в мозге: краткий обзор и связь с патогенезом депрессии // Биохимия. - 2017. - T. 82, № 3. -

C.441-448.

124. McAllister A. K. Neurotrophins and neuronal differentiation in the central nervous system // Cell Mol Life Sci. - 2001. - T. 58, № 8. - C. 1054-1060.

125. Williams K., Russell S. L., Shen Y. M., Molinoff P. B. Developmental switch in the expression of NMDA receptors occurs in vivo and in vitro // Neuron. - 1993. - T. 10, № 3. - C. 267-278.

126. Eugenin E. A., King J. E., Hazleton J. E., Major E. O., Bennett M. V. L., Zukin R. S., Berman J. W. Differences in NMDA Receptor Expression During Human Development Determine the Response of Neurons to HIV-Tat-mediated Neurotoxicity // Neurotoxicity research. - 2011. - T. 19, № 1. - C. 138-148.

127. Sanz-Clemente A., Matta J. A., Isaac J. T., Roche K. W. Casein kinase 2 regulates the NR2 subunit composition of synaptic NMDA receptors // Neuron. - 2010. - T. 67, № 6. - C. 984-996.

128. Sibarov D. A., Stepanenko Y. D., Silantiev I. V., Abushik P. A., Karelina T. V., Antonov S. M. Developmental Changes of Synaptic and Extrasynaptic NMDA Receptor Expression in Rat Cerebellar Neurons In Vitro // J Mol Neurosci. - 2018. - T. 64, № 3. - C. 300311.

129. Momcilovic O., Liu Q., Swistowski A., Russo-Tait T., Zhao Y., Rao M. S., Zeng X. Genome wide profiling of dopaminergic neurons derived from human embryonic and induced pluripotent stem cells // Stem Cells Dev. - 2014. - T. 23, № 4. - C. 406-420.

130. Gupta K., Hardingham G. E., Chandran S. NMDA receptor-dependent glutamate excitotoxicity in human embryonic stem cell-derived neurons // Neurosci Lett. - 2013. - T. 543.

- C. 95-100.

131. Kim E. S., Leonardo E. D., Dranovsky A. iPSC-derived neurons as a tool for probing molecular pharmacology of antipsychotic action // bioRxiv. - 2018.10.1101/308486.

133. Dage J. L., Colvin E. M., Fouillet A., Langron E., Roell W. C., Li J., Mathur S. X., Mogg A. J., Schmitt M. G., Felder C. C., Merchant K. M., Isaac J., Broad L. M., Sher E., Ursu

D. Pharmacological characterisation of ligand- and voltage-gated ion channels expressed in human iPSC-derived forebrain neurons // Psychopharmacology (Berl). - 2014. - T. 231, № 6. -C. 1105-1124.

133. Bagasrawala I., Memi F., Radonjic N., Zecevic N. N-Methyl d-Aspartate Receptor Expression Patterns in the Human Fetal Cerebral Cortex // Cereb Cortex. - 2017. - T. 27, № 11.

- C. 5041-5053.

134. Goetz T., Arslan A., Wisden W., Wulff P. GABA(A) receptors: structure and function in the basal ganglia // Prog Brain Res. - 2007. - T. 160. - C. 21-41.

135. Mohler H. GABAA receptors in central nervous system disease: anxiety, epilepsy, and insomnia // J Recept Signal Transduct Res. - 2006. - T. 26, № 5-6. - C. 731-740.

136. Jacob T. C., Moss S. J., Jurd R GABA(A) receptor trafficking and its role in the dynamic modulation of neuronal inhibition // Nat Rev Neurosci. - 2008. - T. 9, № 5. - C. 331343.

137. Kaeser G. E., Rabe B. A., Saha M. S. Cloning and characterization of GABA(A) a subunits and GABA(B) subunits in Xenopus laevis during development // Dev Dyn. - 2011. - T. 240, № 4. - C. 862-873.

138. Kalanjati V. P., Miller S. M., IrelandZ., Colditz P. B., Bjorkman S. T. Developmental expression and distribution of GABA(A) receptor alpha1-, alpha3- and beta2-subunits in pig brain // Dev Neurosci. - 2011. - T. 33, № 3. - C. 99-109.

139. Datta D., Arion D., Lewis D. A. Developmental Expression Patterns of GABA(A) Receptor Subunits in Layer 3 and 5 Pyramidal Cells of Monkey Prefrontal Cortex // Cereb Cortex. - 2015. - T. 25, № 8. - C. 2295-2305.

140. Galanopoulou A. S. GABA(A) receptors in normal development and seizures: friends or foes? // Curr Neuropharmacol. - 2008. - T. 6, № 1. - C. 1-20.

141. TerunumaM. Diversity of structure and function of GABAB receptors: a complexity of GABAB-mediated signaling // Proc Jpn Acad Ser B Phys Biol Sci. - 2018. - T. 94, № 10. -C. 390-411.

143. Florey E. GABA: history and perspectives // Can J Physiol Pharmacol. - 1991. - T. 69, № 7. - C. 1049-1056.

143. Johnston G. GABA (A) receptor channel pharmacology // Current pharmaceutical design. - 2005. - T. 11. - C. 1867-1885.

144. Davies P. A. GABAA Receptor Genetics and Clinical Pharmacology // Current Anesthesiology Reports. - 2014. - T. 4, № 1. - C. 42-48.

145. Smith T. A. Type A gamma-aminobutyric acid (GABAA) receptor subunits and benzodiazepine binding: significance to clinical syndromes and their treatment // Br J Biomed Sci. - 2001. - T. 58, № 3. - C. 111-121.

146. Owens D. F., Kriegstein A. R. Is there more to GABA than synaptic inhibition? // Nat Rev Neurosci. - 2003. - T. 3, № 9. - C. 715-727.

147. Haydar T. F., Wang F., Schwartz M. L., Rakic P. Differential modulation of proliferation in the neocortical ventricular and subventricular zones // J Neurosci. - 2000. - T. 20, № 15. - C. 5764-5774.

148. Kriegstein A. R. GABA puts the brake on stem cells // Nat Neurosci. - 2005. - T. 8, № 9. - C. 1132-1133.

149. Behar T. N., Schaffner A. E., Colton C. A., Somogyi R., Olah Z., Lehel C., Barker J. L. GABA-induced chemokinesis and NGF-induced Chemotaxis of embryonic spinal cord neurons // J Neurosci. - 1994. - T. 14, № 1. - C. 29-38.

150. Ben-Ari Y. The GABA excitatory/inhibitory developmental sequence: a personal journey // Neuroscience. - 2014. - T. 279. - C. 187-219.

151. Ben-Ari Y. Excitatory actions of gaba during development: the nature of the nurture // Nat Rev Neurosci. - 2003. - T. 3, № 9. - C. 728-739.

153. Song I., Savtchenko L., Semyanov A. Tonic excitation or inhibition is set by GABA(A) conductance in hippocampal interneurons // Nat Commun. - 2011. - T. 3. - C. 376.

153. Zhao Y. L., Xiang Q., Shi Q. Y., Li S. Y., Tan L., Wang J. T., Jin X. G., Luo A. L. GABAergic Excitotoxicity Injury of the Immature Hippocampal Pyramidal Neurons' Exposure to Isoflurane // Anesthesia & Analgesia. - 2011. - T. 113, № 5. - C. 1152-1160.

154. Han B., Bellemer A., Koelle M. R. An evolutionarily conserved switch in response to GABA affects development and behavior of the locomotor circuit of Caenorhabditis elegans // Genetics. - 2015. - T. 199, № 4. - C. 1159-1173.

155. Tepper J. M., Lee C. R. GABAergic control of substantia nigra dopaminergic neurons // Prog Brain Res. - 2007. - T. 160. - C. 189-208.

156. Gulacsi A., Lee C. R., Sik A., Viitanen T., Kaila K., Tepper J. M., Freund T. F. Cell type-specific differences in chloride-regulatory mechanisms and GABA(A) receptor-mediated inhibition in rat substantia nigra // J Neurosci. - 2003. - T. 23, № 23. - C. 8237-8246.

157. Bregestovski P., Bernard C. Excitatory GABA: How a Correct Observation May Turn Out to be an Experimental Artifact // Front Pharmacol. - 2013. - T. 3. - C. 65.

158. Zilberter M. Reality of Inhibitory GABA in Neonatal Brain: Time to Rewrite the Textbooks? // J Neurosci. - 2016. - T. 36, № 40. - C. 10242-10244.

159. Kirmse K., Kummer M., Kovalchuk Y., Witte O. W., Garaschuk O., Holthoff K. GABA depolarizes immature neurons and inhibits network activity in the neonatal neocortex in vivo // Nat Commun. - 2015. - T. 6. - C. 7750.

160. Waddell J., Kim J., Alger B. E., McCarthy M. M. The depolarizing action of GABA in cultured hippocampal neurons is not due to the absence of ketone bodies // PLoS One. - 2011. -T. 6, № 8. - C. e23020.

161. Nunez J. L., McCarthy M. M. Evidence for an extended duration of GABA-mediated excitation in the developing male versus female hippocampus // Dev Neurobiol. - 2007. - T. 67, № 14. - C. 1879-1890.

163. Obrietan K., van den Pol A. N. GABAB receptor-mediated inhibition of GABAA receptor calcium elevations in developing hypothalamic neurons // J Neurophysiol. - 1998. - T. 79, № 3. - C. 1360-1370.

163. van den Pol A. N., Gao X. B., Patrylo P. R., Ghosh P. K., Obrietan K. Glutamate inhibits GABA excitatory activity in developing neurons // J Neurosci. - 1998. - T. 18, № 24. -C. 10749-10761.

164. Kaila K., Price T. J., Payne J. A., Puskarjov M., Voipio J. Cation-chloride cotransporters in neuronal development, plasticity and disease // Nat Rev Neurosci. - 2014. - T. 15, № 10. - C. 637-654.

165. Leonzino M., Busnelli M., Antonucci F., Verderio C., Mazzanti M., Chini B. The Timing of the Excitatory-to-Inhibitory GABA Switch Is Regulated by the Oxytocin Receptor via KCC2 // Cell Rep. - 2016. - T. 15, № 1. - C. 96-103.

166. Macdonald R. L., Gallagher M. J., Feng H. J., Kang J. GABA(A) receptor epilepsy mutations // Biochem Pharmacol. - 2004. - T. 68, № 8. - C. 1497-1506.

167. de Jonge J. C., Vinkers C. H., Hulshoff Pol H. E., Marsman A. GABAergic Mechanisms in Schizophrenia: Linking Postmortem and In Vivo Studies // Front Psychiatry. -2017. - T. 8. - C. 118.

168. Mueller T. M., Remedies C. E., Haroutunian V., Meador-Woodruff J. H. Abnormal subcellular localization of GABAA receptor subunits in schizophrenia brain // Transl Psychiatry.

- 2015. - T. 5. - C. e613.

169. Giovannetti E. A., Fuhrmann M. Unsupervised excitation: GABAergic dysfunctions in Alzheimer's disease // Brain Res. - 2018.10.1016/j.brainres.2018.11.043.

170. Fatemi S. H., Folsom T. D., Rooney R J., Thuras P. D. Expression of GABAA a2-, P1- and e-receptors are altered significantly in the lateral cerebellum of subjects with schizophrenia, major depression and bipolar disorder // Translational Psychiatry. - 2013. - T. 3.

- C. e303.

171. Tian J., Dang H., Wallner M., Olsen R., Kaufman D. L. Homotaurine, a safe blood-brain barrier permeable GABAA-R-specific agonist, ameliorates disease in mouse models of multiple sclerosis // Sci Rep. - 2018. - T. 8, № 1. - C. 16555.

173. Pilipenko V., Narbute K., Pupure J., Rumaks J., Jansone B., Klusa V. Neuroprotective action of diazepam at very low and moderate doses in Alzheimer's disease model rats // Neuropharmacology. - 2018.10.1016/j .neuropharm.2018.11.003.

173. Kahraman S., Zup S. L., McCarthy M. M., Fiskum G. GABAergic mechanism of propofol toxicity in immature neurons // J Neurosurg Anesthesiol. - 2008. - T. 20, № 4. - C. 233-240.

174. Honegger P., Pardo B., Monnet-Tschudi F. Muscimol-induced death of GABAergic neurons in rat brain aggregating cell cultures // Brain Res Dev Brain Res. - 1998. - T. 105, № 3. - C. 219-225.

175. Watanabe M., Mishina M., Inoue Y. Distinct distributions of five NMDA receptor channel subunit mRNAs in the brainstem // J Comp Neurol. - 1994. - T. 343, № 4. - C. 520531.

176. Paquet M., Tremblay M., Soghomonian J. J., Smith Y. AMPA and NMDA glutamate receptor subunits in midbrain dopaminergic neurons in the squirrel monkey: an immunohistochemical and in situ hybridization study // J Neurosci. - 1997. - T. 17, № 4. - C. 1377-1396.

177. Brothwell S. L., Barber J. L., Monaghan D. T., Jane D. E., Gibb A. J., Jones S. NR2B- and NR2D-containing synaptic NMDA receptors in developing rat substantia nigra pars compacta dopaminergic neurones // J Physiol. - 2008. - T. 586, № 3. - C. 739-750.

178. Mueller H. T., Haroutunian V., Davis K. L., Meador-Woodruff J. H. Expression of the ionotropic glutamate receptor subunits and NMDA receptor-associated intracellular proteins in the substantia nigra in schizophrenia // Molecular Brain Research. - 2004. - T. 121, № 1. - C. 60-69.

179. Bellone C., Mameli M., Luscher C. In utero exposure to cocaine delays postnatal synaptic maturation of glutamatergic transmission in the VTA // Nature Neuroscience. - 2011. -T. 14, № 11. - C. 1439-1446.

180. Petri S., Krampfl K., Dengler R., Bufler J., Weindl A., Arzberger T. Human GABA A receptors on dopaminergic neurons in the pars compacta of the substantia nigra // J Comp Neurol. - 2003. - T. 452, № 4. - C. 360-366.

181. Okada H., Matsushita N., Kobayashi K., Kobayashi K. Identification of GABAA receptor subunit variants in midbrain dopaminergic neurons // J Neurochem. - 2004. - T. 89, № 1. - C. 7-14.

183. Wisden W., Laurie D. J., Monyer H., Seeburg P. H. The distribution of 13 GABAA receptor subunit mRNAs in the rat brain. I. Telencephalon, diencephalon, mesencephalon // J Neurosci. - 1993. - T. 12, № 3. - C. 1040-1063.

183. Novosadova E. V., Nenasheva V. V., Makarova I. V., Dolotov O. V., Inozemtseva L. S., Arsenyeva E. L., Chernyshenko S. V., Sultanov R I., Illarioshkin S. N., Grivennikov I. A., Tarantul V. Z. Parkinson's Disease-Associated Changes in the Expression of Neurotrophic Factors and their Receptors upon Neuronal Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells // J Mol Neurosci. - 2020. - T. 70, № 4. - C. 514-521.

184. Schöndorf D. C., Aureli M., McAllister F. E., Hindley C. J., Mayer F., Schmid B., Sardi S. P., Valsecchi M., Hoffmann S., Schwarz L. K., Hedrich U., Berg D., Shihabuddin L. S., Hu J., Pruszak J., Gygi S. P., Sonnino S., Gasser T., Deleidi M. iPSC-derived neurons from GBA1-associated Parkinson's disease patients show autophagic defects and impaired calcium homeostasis // Nat Commun. - 2014. - T. 5. - C. 4028.

185. Miller J. D., Ganat Y. M., Kishinevsky S., Bowman R. L., Liu B., Tu E. Y., Mandal P. K., Vera E., Shim J. W., Kriks S., Taldone T., Fusaki N., Tomishima M. J., Krainc D., Milner T. A., Rossi D. J., Studer L. Human iPSC-based modeling of late-onset disease via progerin-induced aging // Cell Stem Cell. - 2013. - T. 13, № 6. - C. 691-705.

186. Ke M., Chong C. M., Su H. Using induced pluripotent stem cells for modeling Parkinson's disease // World J Stem Cells. - 2019. - T. 11, № 9. - C. 634-649.

187. Sanchez-Danes A., Benzoni P., Memo M., Dell'Era P., Raya A., Consiglio A. Induced pluripotent stem cell-based studies of Parkinson's disease: challenges and promises // CNS Neurol Disord Drug Targets. - 2013. - T. 12, № 8. - C. 1114-1127.

188. Conti L., Cattaneo E. Neural stem cell systems: physiological players or in vitro entities? // Nat Rev Neurosci. - 2010. - T. 11, № 3. - C. 176-187.

189. Ebert A. D., Liang P., Wu J. C. Induced pluripotent stem cells as a disease modeling and drug screening platform // J Cardiovasc Pharmacol. - 2013. - T. 60, № 4. - C. 408-416.

190. Elitt M. S., Barbar L., Tesar P. J. Drug screening for human genetic diseases using iPSC models // Human Molecular Genetics. - 2018. - T. 27, № R3. - C. R89-R98.

191. Sherman S. P., Bang A. G. High-throughput screen for compounds that modulate neurite growth of human induced pluripotent stem cell-derived neurons // Dis Model Mech. -2018. - T. 11, № 3.

193. Burbulla L. F., Jeon S., Zheng J., Song P., Silverman R. B., Krainc D. A modulator of wild-type glucocerebrosidase improves pathogenic phenotypes in dopaminergic neuronal models of Parkinson's disease // Sci Transl Med. - 2019. - T. 11, № 514.

193. Hu X., Mao C., Fan L., Luo H., Hu Z., Zhang S., Yang Z., Zheng H., Sun H., Fan Y., Yang J., Shi C., Xu Y. Modeling Parkinson's Disease Using Induced Pluripotent Stem Cells // Stem Cells Int. - 2020. - T. 2020. - C. 1061470.

194. Wei P.-C., Lee-Chen G.-J., Chen C.-M., Wu Y.-R., Chen Y.-J., Lin J.-L., Lo Y.-S., Yao C.-F., Chang K.-H. Neuroprotection of Indole-Derivative Compound NC001-8 by the Regulation of the NRF2 Pathway in Parkinson's Disease Cell Models // Oxidative Medicine and Cellular Longevity. - 2019. - T. 2019. - C. 5074367.

195. Spathis A. D., Asvos X., Ziavra D., Karampelas T., Topouzis S., Cournia Z., Qing X., Alexakos P., Smits L. M., Dalla C., Rideout H. J., Schwamborn J. C., Tamvakopoulos C., Fokas

D., Vassilatis D. K. Nurr1:RXRalpha heterodimer activation as monotherapy for Parkinson's disease // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2017. - T. 114, № 15. - C. 3999-4004.

196. Novosadova E. V., Nekrasov E. D., Chestkov I. V., Surdina A. V., Vasina E. M., Bogomazova A. N., Manuilova E. S., Arsenyeva E. L., Simonova V. V., Konovalova E. V., Fedotova E. Y., Abramycheva N. Y., Khaspekov L. G., Grivennikov I. A., Tarantul V. Z., Kiselev S. L., Illarioshkin S. N. A Platform for Studying Molecular and Cellular Mechanisms of Parkinson's Disease Based on Human Induced Pluripotent Stem Cells // Modern Technologies in Medicine. - 2016. - T. 8. - C. 157-166.

197. Лебедева О. С., Новосадова Е. В., Мануйлова Е. С., Арсеньева Е. Л., Киселев С. Л., Лагарькова М. А., Хаспеков Л. Г., Иллариошкин С. Н., Гривенников И. А. Получение и характеристика клеточной модели болезни Паркинсона на основе индуцированных плюрипотентных стволовых клеток // Стволовые клетки и регенеративная медицина: сборник статей под ред. Ткачука В.А. - М.: Издательство Московского Университета, 2014. - C. 154-168.

198. Chambers S. M., Fasano C. A., Papapetrou E. P., TomishimaM., Sadelain M., Studer L. Highly efficient neural conversion of human ES and iPS cells by dual inhibition of SMAD signaling // Nat Biotechnol. - 2009. - T. 27, № 3. - C. 275-280.

199. Lupo G., Bertacchi M., Carucci N., Augusti-Tocco G., Biagioni S., Cremisi F. From pluripotency to forebrain patterning: an in vitro journey astride embryonic stem cells // Cell Mol Life Sci. - 2014. - T. 71, № 15. - C. 2917-2930.

200. Munoz-Sanjuan I., Brivanlou A. H. Neural induction, the default model and embryonic stem cells // Nat Rev Neurosci. - 2003. - T. 3, № 4. - C. 271-280.

201. Livak K. J., Schmittgen T. D. Analysis of relative gene expression data using real-time quantitative PCR and the 2(-Delta Delta C(T)) Method // Methods. - 2001. - T. 25, № 4. - C. 402-408.

203. Ye J., Coulouris G., Zaretskaya I., Cutcutache I., Rozen S., Madden T. L. Primer-BLAST: a tool to design target-specific primers for polymerase chain reaction // BMC Bioinformatics. - 2013. - T. 13. - C. 134.

203. Hopman A. H., Ramaekers F. C., Speel E. J. Rapid synthesis of biotin-, digoxigenin-, trinitrophenyl-, and fluorochrome-labeled tyramides and their application for In situ hybridization using CARD amplification // J Histochem Cytochem. - 1998. - T. 46, № 6. - C. 771-777.

204. Clutter M. R., Heffner G. C., Krutzik P. O., Sachen K. L., Nolan G. P. Tyramide signal amplification for analysis of kinase activity by intracellular flow cytometry // Cytometry A. - 2010. - T. 77, № 11. - C. 1020-1031.

205. Lauter G., Soll I., Hauptmann G. Multicolor fluorescent in situ hybridization to define abutting and overlapping gene expression in the embryonic zebrafish brain // Neural Dev. -2011. - T. 6. - C. 10.

206. Novosadova E. V., Grivennikov I. A. Induced pluripotent stem cells: from derivation to application in biochemical and biomedical research // Biochemistry (Mosc). - 2014. - T. 79, № 13. - C. 1425-1441.

207. Кутукова К. А., Фрумкина Л. Е., Иванов М. В., Новосадова Е. В., Симонова В. В., Антонов С. А., Гривенников И. А., Худоерков Р. М., Хаспеков Л. Г. Ультраструктура клеток, дифференцированных из индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека в вентральные мезенцефалические нейроны // Асимметрия. - 2018. - T. 12, № 4. - C. 308-314.

208. Zhang W. B., Ross P. J., Tu Y, Wang Y, Beggs S, Sengar A. S., Ellis J, Salter M. W. Fyn Kinase regulates GluN2B subunit-dominant NMDA receptors in human induced pluripotent stem cell-derived neurons // Sci Rep. - 2016. - T. 6. - C. 23837.

209. Sandor C., Robertson P., Lang C., Heger A., Booth H., Vowles J., Witty L., Bowden R, Hu M., Cowley S. A., Wade-Martins R, Webber C. Transcriptomic profiling of purified patient-derived dopamine neurons identifies convergent perturbations and therapeutics for Parkinson's disease // Hum Mol Genet. - 2017. - T. 26, № 3. - C. 552-566.

210. Hu B. Y., Weick J. P., Yu J., Ma L. X., Zhang X. Q., Thomson J. A., Zhang S. C. Neural differentiation of human induced pluripotent stem cells follows developmental principles but with variable potency // Proc Natl Acad Sci U S A. - 2010. - T. 107, № 9. - C. 4335-4340.

211. Antonov S. A., Novosadova E. V., Kobylyansky A. G., Illarioshkin S. N., Tarantul V. Z., Grivennikov I. A. Expression and Functional Properties of NMDA and GABA(A) Receptors during Differentiation of Human Induced Pluripotent Stem Cells into Ventral Mesencephalic Neurons // Biochemistry (Mosc). - 2019. - T. 84, № 3. - C. 310-320.

213. Elkabetz Y., Panagiotakos G., Al Shamy G., Socci N. D., Tabar V., Studer L. Human ES cell-derived neural rosettes reveal a functionally distinct early neural stem cell stage // Genes Dev. - 2008. - T. 22, № 3. - C. 152-165.

213. Park D., Xiang A. P., Mao F. F., Zhang L., Di C.-G., Liu X.-M., Shao Y., Ma B.-F., Lee J.-H., Ha K.-S., Walton N., Lahn B. T. Nestin Is Required for the Proper Self-Renewal of Neural Stem Cells // STEM CELLS. - 2010. - T. 28, № 13. - C. 2162-2171.

214. Uhlen M., Fagerberg L., Hallström B. M., Lindskog C., Oksvold P., Mardinoglu A., Sivertsson Ä., Kampf C., Sjöstedt E., Asplund A., Olsson I., EdlundK., Lundberg E., Navani S., Szigyarto C. A.-K., Odeberg J., Djureinovic D., Takanen J. O., Hober S., Alm T., Edqvist P.-H., Berling H., Tegel H., Mulder J., Rockberg J., Nilsson P., Schwenk J. M., Hamsten M., von

Feilitzen K., Forsberg M., Persson L., Johansson F., Zwahlen M., von Heijne G., Nielsen J., Ponten F. Tissue-based map of the human proteome // Science. - 2015. - T. 347, № 6220. - C. 1260419.

215. Berezhnov A. V., Kononov A. V., Fedotova E. I., Zinchenko V. P. [A method for the detection and characterization of GABA(A) receptors by calcium-sensitive fluorescent probes] // Biofizika. - 2011. - T. 56, № 4. - C. 673-683.

216. Krogh K. A., Thayer S. A. Calcium Imaging to Study NMDA Receptor-mediated Cellular Responses // Ionotropic Glutamate Receptor Technologies / Popescu G. K. - New York, NY: Springer New York, 2016. - C. 221-239.

217. Антонов С. А., Новосадова Е. В., Арсеньева Е. Л., Грефенштейн М. А., Зыкова А. А., Кобылянский А. Г., Мануйлова Е. С., Гривенников И. А., Иллариошкин С. Н., Мясоедов Н. Ф. Исследование влияния агонистов ГАМК-рецепторов на дифференцировку индуцированных плюрипотентных стволовых клеток человека в дофаминергические нейроны // Доклады Академии Наук. - 2016. - T. 470, № 3. - C. 233-236.

218. Perrot-Sinal T. S., Auger A. P., McCarthy M. M. Excitatory actions of GABA in developing brain are mediated by l-type Ca2+ channels and dependent on age, sex, and brain region // Neuroscience. - 2003. - T. 116, № 4. - C. 995-1003.

219. Vaarmann A., Kovac S., Holmström K. M., Gandhi S., Abramov A. Y. Dopamine protects neurons against glutamate-induced excitotoxicity // Cell Death Dis. - 2013. - T. 4, № 1. - C. e455.

220. Velazquez-Ulloa N. A., Spitzer N. C., Dulcis D. Contexts for dopamine specification by calcium spike activity in the CNS // J Neurosci. - 2011. - T. 31, № 1. - C. 78-88.

221. Luhmann H. J., Sinning A., Yang J.-W., Reyes-Puerta V., Stüttgen M. C., Kirischuk S., Kilb W. Spontaneous Neuronal Activity in Developing Neocortical Networks: From Single Cells to Large-Scale Interactions // Frontiers in Neural Circuits. - 2016. - T. 10, № 40.

223. Mereu G., Lilliu V., Casula A., Vargiu P. F., Diana M., Musa A., Gessa G. L. Spontaneous bursting activity of dopaminergic neurons in midbrain slices from immature rats: role of N-methyl-D-aspartate receptors // Neuroscience. - 1997. - T. 77, № 4. - C. 1029-1036.

223. Zhang-Hooks Y., Agarwal A., Mishina M., Bergles DwightE. NMDA Receptors Enhance Spontaneous Activity and Promote Neuronal Survival in the Developing Cochlea // Neuron. - 2016. - T. 89, № 3. - C. 337-350.

224. Gu X., Olson E. C., Spitzer N. C. Spontaneous neuronal calcium spikes and waves during early differentiation // J Neurosci. - 1994. - T. 14, № 11 Pt 1. - C. 6325-6335.

225. Sugiura N., Patel R. G., Corriveau R. A. N-methyl-D-aspartate receptors regulate a group of transiently expressed genes in the developing brain // J Biol Chem. - 2001. - T. 276, № 17. - C. 14257-14263.

226. McKay S., Bengtson C. P., Bading H., Wyllie D. J., Hardingham G. E. Recovery of NMDA receptor currents from MK-801 blockade is accelerated by Mg2+ and memantine under conditions of agonist exposure // Neuropharmacology. - 2013. - T. 74. - C. 119-125.

227. Kritis A. A., Stamoula E. G., Paniskaki K. A., Vavilis T. D. Researching glutamate -induced cytotoxicity in different cell lines: a comparative/collective analysis/study // Front Cell Neurosci. - 2015. - T. 9. - C. 91.

228. Kikuchi S., Kim S. U. Glutamate neurotoxicity in mesencephalic dopaminergic neurons in culture // J Neurosci Res. - 1993. - T. 36, № 5. - C. 558-569.

229. Choi D. W. Glutamate neurotoxicity in cortical cell culture is calcium dependent // Neurosci Lett. - 1985. - T. 58, № 3. - C. 293-297.

230. Kang S., Chen X., Gong S., Yu P., Yau S., Su Z., Zhou L., Yu J., Pan G., Shi L. Characteristic analyses of a neural differentiation model from iPSC-derived neuron according to morphology, physiology, and global gene expression pattern // Sci Rep. - 2017. - T. 7, № 1. - C. 12233.

231. Shi S. R., Cote R J., Taylor C. R. Antigen retrieval immunohistochemistry: past, present, and future // J Histochem Cytochem. - 1997. - T. 45, № 3. - C. 327-343.

233. van GijlswijkR. P., Zijlmans H. J., Wiegant J., Bobrow M. N., Erickson T. J., Adler K. E., Tanke H. J., Raap A. K. Fluorochrome-labeled tyramides: use in immunocytochemistry and fluorescence in situ hybridization // J Histochem Cytochem. - 1997. - T. 45, № 3. - C. 375-383.

233. Krieg R., Halbhuber K. J. Detection of endogenous and immuno-bound peroxidase--the status quo in histochemistry // Prog Histochem Cytochem. - 2010. - T. 45, № 3. - C. 81-139.

234. Petersen K. H. Novel horseradish peroxidase substrates for use in immunohistochemistry // J Immunol Methods. - 2009. - T. 340, № 1. - C. 86-89.

235. Meldal M., Torme C. W. Cu-Catalyzed Azide-Alkyne Cycloaddition // Chemical Reviews. - 2008. - T. 108, № 8. - C. 2952-3015.

236. Wu Y.-Y., Chiu F.-L., Yeh C.-S., Kuo H.-C. Opportunities and challenges for the use of induced pluripotent stem cells in modelling neurodegenerative disease // Open Biology. - 2019. - T. 9, № 1. - C. 180177.