Διερεύνηση του ρόλου της GemC1/Lynkeas στον καθορισμό της κυτταρικής μοίρας των πρόδρομων νευρικών κυττάρων του εγκεφάλου
Authors: Καπλάνη Κωνσταντίνα 
Published: February 2023

Η υδροκεφαλία είναι μια χρόνια νευρολογική πάθηση που προκαλείται από τη μη φυσιολογική συσσώρευση εγκεφαλονωτιαίου υγρού στις κοιλίες του εγκεφάλου με συνέπεια την αύξηση της ενδοκρανιακής πίεσης. Εξωγενείς παράγοντες όπως η ύπαρξη αιμορραγίας στο σύστημα των κοιλιών οδηγούν σε υδροκεφαλία, ενώ λίγοι είναι οι γενετικοί παράγοντες που έχουν σχετιστεί άμεσα με την ανθρώπινη ασθένεια. Έρευνες σε πειραματικά μοντέλα τρωκτικών έχουν αναδείξει νέα υπεύθυνα γονίδια, πολλά εκ των οποίων εμπλέκονται στη λειτουργία των επενδυματικών κυττάρων του εγκεφάλου. Τα επενδυματικά κύτταρα αποτελούν εξειδικευμένα επιθηλιακά κύτταρα που καλύπτουν τα τοιχώματα των κοιλιών του εγκεφάλου και φέρουν πολυάριθμους κροσσούς στην επιφάνειά τους, η συντονισμένη κίνηση των οποίων εξασφαλίζει την κυκλοφορία του εγκεφαλονωτιαίου υγρού στις κοιλίες. Μαζί με τα ενήλικα νευρικά βλαστικά κύτταρα αποτελούν τους σημαντικότερους πληθυσμούς της νευρογενετικής φωλεάς της υποκοιλιακής ζώνης του εγκεφάλου. Πρόσφατη δημοσίευση του εργαστηρίου ανέδειξε τη σημασία της πρωτεΐνης GemC1 στη δημιουργία των πολυκροσσωτών επενδυματικών κυττάρων, καθώς η απαλοιφή της σε μυς οδηγεί σε απώλεια των επενδυματικών κυττάρων και υδροκεφαλία. Τα αποτελέσματα της παρούσας εργασίας αναδεικνύουν το ρόλο του παράγοντα GemC1 ως ένα μόριο-ρυθμιστή στη διαδικασία κυτταρικού καθορισμού των νευρικών βλαστικών κυττάρων του εγκεφάλου προς τη μοίρα των επενδυματικών ή των ενήλικων νευρικών βλαστικών κυττάρων. Τα δεδομένα μας δείχνουν ότι η απουσία του GemC1 αναστέλλει τον καθορισμό της μοίρας των νευρικών βλαστικών κυττάρων του εγκεφάλου προς επενδυματικά κύτταρα και επάγει τη διαφοροποίησή τους προς ενήλικα νευρικά βλαστικά κύτταρα. Τα κύτταρα αυτά φαίνεται ότι αποτελούν ενεργά πολλαπλασιαζόμενα βλαστικά κύτταρα με την ικανότητα νευρογένεσης. Επιπρόσθετα, πραγματοποιώντας απαλοιφή του GemC1 σε επίπεδο ενός κυττάρου φάνηκε ότι αυτές οι κυτταρικές αλλαγές δε συνδέονται με το φαινότυπο της υδροκεφαλίας, αλλά αντίθετα προτείνουν ότι η δράση του GemC1 στηρίζεται σε μηχανισμούς αυτόνομης κυτταρικής ρύθμισης. Στη συνέχεια, εξετάσαμε αν οι πρωτεΐνες GemC1 και McIdas, βάσει του κομβικού ρόλου τους στον κυτταρικό καθορισμό και τη διαφοροποίηση των πολυκροσσωτών κυττάρων, μπορούν να επάγουν τoν επαναπρογραμματισμό κυττάρων του εγκεφάλου προς επενδυματικά κύτταρα μέσω της υπερέκφρασής τους, αξιοποιώντας τόσο ex vivo όσο και in vivo συστήματα. Τα αποτελέσματά μας έδειξαν ότι η εκτοπική έκφραση του McIdas σε ex vivo καλλιέργεια αστροκυττάρων του εγκεφαλικού φλοιού οδηγεί στον επαναπρογραμματισμό τους προς λειτουργικά πολυκροσσωτά επενδυματικά κύτταρα. Ακόμη, η υπερέκφραση του McIdas στα περικοιλιακά κύτταρα του εγκεφάλου μυών με επαγόμενη αιμορραγική υδροκεφαλία είχε σαν αποτέλεσμα τον επαναπρογραμματισμό τους προς ώριμα επενδυματικά κύτταρα. Τέλος, εκμεταλλευόμενοι τoυς ελλειμματικούς για το GemC1 μυς, ως ένα γενετικό μοντέλο υδροκεφαλίας, εξετάσαμε τα αποτελέσματα της in vivo υπερέκφρασης των GemC1 και McIdas στον επαναπρογραμματισμό, αξιολογώντας μοριακούς δείκτες και λειτουργικά χαρακτηριστικά των επενδυματικών κυττάρων. Η μελέτη μας έδειξε ότι η in vivo υπερέκφραση των GemC1 και McIdas έχει παρόμοια αποτελέσματα στα αρχικά στάδια της διαφοροποίησης προς επενδυματικά κύτταρα και ο McIdas είναι ικανός να επάγει τον επαναπρογραμματισμό προς λειτουργικά επενδυματικά κύτταρα.Συνοψίζοντας, τα αποτελέσματά μας καταδεικνύουν την πρωτεΐνη GemC1 ως μόριο-κλειδί στη διατήρηση της ισορροπίας παραγωγής των επενδυματικών και των ενήλικων νευρικών βλαστικών κυττάρων του εγκεφάλου. Επιπλέον, τα δεδομένα μας προτείνουν τις πρωτεΐνες McIdas και GemC1 σαν δυνητικούς παράγοντες επαναπρογραμματισμού, που θα μπορούσαν βρουν εφαρμογή ως μέσο κυτταρικής θεραπείας στην ασθένεια της υδροκεφαλίας.