Επιγενετικός έλεγχος της δημιουργίας και της διατήρησης της ταυτότητας ενός νευρικού βλαστικού κυττάρου
Authors: Καρναβάς Θεόδωρος 
Published: August 2021

Κατά τη διάρκεια των αρχικών σταδίων της ανάπτυξης του ποντικού, πλειοδύναμα κύτταρα εντοπίζονται στην προεμφυτευτική, πρώϊμη επιβλάστη, αναμένοντας μετεμφυτευτικά (όψιμη επιβλάστη-πρωτογενές εξώδερμα) την ενεργοποίησή τους από σηματοδοτικά μόρια, για να δώσουν τα τρία βλαστικά δέρματα κατά τη διάρκεια της γαστριδίωσης. H σημασία της in vitro δημιουργίας κυττάρων που προσομοιάζουν με την επιβλάστη από εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα ποντικού και της απομόνωσης και καλλιέργειας κυττάρων της μετεμφυτευτικής επιβλάστης έγκειται στη διαπίστωση πως τα κύτταρα αυτά παρουσιάζουν ομοιότητες με τα ανθρώπινα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα. Οι μηχανισμοί δημιουργίας της όψιμης, ενεργοποιημένης επιβλάστης, όμως, δεν είναι γνωστοί. Το γονίδιο Sox2 κωδικοποιεί για ένα μεταγραφικό παράγοντα που περιέχει την περιοχή HMG-box, ο οποίος είναι απαραίτητος για την πλειοδυναμία των εμβρυονικών βλαστικών κυττάρων και για τη δημιουργία της επιβλάστης. Κατά την πρώϊμη ανάπτυξη, το γονίδιο Sox2 εκφράζεται στο μορίδιο, την εσωτερική κυτταρική μάζα της βλαστοκύστης και αργότερα κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης εκφράζεται στις αισθητικές πλάκες, το αρχέντερο και το νευρικό σύστημα. Τα έμβρυα, στα οποία έχει απαλειφεί το γονίδιο Sox2, πεθαίνουν στο στάδιο της εμφύτευσης απουσία επιβλάστη, αποδεικνύνοντας πως το Sox2 είναι αναγκαίο για τη δημιουργία της επιβλάστης in vivo. Σε αυτήν την εργασία, χρησιμοποιώντας εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα που μας επιτρέπουν να ελέγχουμε τη συνεχή έκφραση του γονιδίου Sox2, δημιουργήσαμε κύτταρα πρωτογενούς εξωδέρματος, τα ΚΠΕ, με χαρακτήρα ενεργοποιημένης - όψιμης επιβλάστης, αποδεικνύοντας πως η συνεχής έκφραση του Sox2 είναι ικανή να δημιουργήσει επιβλάστη απο εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα in vitro. Η μετάβαση αυτή συνοδεύεται, σε συμφωνία και με ό,τι έχει παρατηρηθεί μέχρι τώρα σε άλλες εργασίες,απο την ισχυρή παρουσία των μεταγραφικών επιπέδων του γονιδίου Οct4 και την αύξηση των επιπέδων του Nanog, δύο γονιδίων που κωδικοποιούν για παράγοντες πλειοδυναμίας,καθώς και από την ομοιόμορφη και ισχυρή παρουσία των πρωτεϊνικών μορίων που αυτά κωδικοποιούν. Ταυτόχρονα, παρατηρείται άνοδος των μεταγραφικών επιπέδων των γονιδίων Fgf5 και Nodal, φαινόμενο το οποίο συνδέεται στενά με τη δημιουργία της επιβλάστης. Ο κυτταρικός πληθυσμός των ΚΠΕ παρουσιάζει ίχνη μεταγραφικών επιπέδων των γονιδίων του μεταγραφικού παράγοντα Τ και του σηματοδοτικού μορίου Wnt3a, μόρια υπεύθυνα για τη δημιουργία του οπίσθιου άκρου της επιβλάστης, που θα δώσει το μεσόδερμα κατά τη γαστριδίωση. Τα ΚΠΕ δεν εκφράζουν άλλα μεσοδερμικά γονίδια, όπως τα Cer, Gscl, Meox1 και Ttr. Παρόλα αυτά, διατηρούν την ικανότητά τους να διαφοροποιούνται ομοιογενώς σε διαφοροποιημένα κύτταρα μεσοδερμικής προέλευσης, και συγκεκριμένα σε κοινούς προδρόμους των ενδοθηλιακών και αιμοποιητικών κυττάρων, αποκρινόμενα στη δράση του σηματοδοτικού μορίου BMP4. Ακόμα, η απουσία των πρώϊμων ενδοδερμικών παραγόντων AFP, Foxa1 και Foxa2 στα ΚΠΕ δεν εμποδίζει τη δυνατότητά τους να διαφοροποιούνται σε κύτταρα μεσενεδοδερμικής προέλευσης, που εκφράζουν τον ηπατικό παράγοντα FOXA2, κάτω από την επίδραση του σηματοδοτικού μορίου Α-activin. Σε πλήρη συμφωνία με τον εξωδερμικό χαρακτήρα των κυττάρων πρωτογενούς εξωδέρματος, τα ΚΠΕ εκφράζουν εξωδερμικά γονίδια, όπως η Nestin και η NeuroD και διαφοροποιούνται κάτω από την επίδραση του ρετινοϊκού οξέος σε νευρώνες και ολιγοδενδροκύτταρα. Η πλαστικότητα που επιδεικνύουν τα ΚΠΕ δε συνοδεύεται από την ικανότητα γένεσης τερατωμάτων, χαρακτηριστική ιδιότητα των πλειοδύναμων κυττάρων, όπως είναι τα εμβρυονικά βλαστικά κύτταρα και οι κυτταρικές σειρές που απομονώνονται από τη μετεμφυτευτική επιβλάστη. Αυτό αποδίδεται στο ότι έχουν ενεργοποιηθεί από άγνωστα μέχρι στιγμής σηματοδοτικά μόρια, με αποτέλεσμα να έχουν απωλέσει μέρος του αναπτυξιακού δυναμικού της πλειοδύναμης πρώϊμης επιβλάστης. Επιπλέον,τα ΚΠΕ έχουν τη δυνατότητα να μεταπίπτουν σε ΕΒΚ,όταν καλλιεργηθούν υπό συνθήκες ανάλογες, κάτι το οποίο είναι χαρακτηριστικό των κυττάρων πρωτογενούς εξωδέρματος. Συνοψίζοντας, από την παρούσα εργασία δημιουργήθηκαν αρχέγονα κύτταρα που αντιπροσωπεύουν την ενεργοποιημένη πλειοδύναμη κατάσταση της επιβλάστης και μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την μελέτη των αρχικών σταδίων της ανάπτυξης και για βιοιατρικές εφαρμογές.