Μελέτη της διαφοροποίησης του νευρικού συστήματος χρησιμοποιώντας ως μοντέλο εμβρυονικά βλαστοκύτταρα
Authors: Γκούτη Ασημίνα 
Published: January 2014

Ενας εξαιρετικά μεγάλος αριθμός νευρικών κυττάρων με διαφορετικές ιδιότητες και λειτουργίες δημιουργείται κατά την διάρκεια της εμβρυϊκής ανάπτυξης. Τα τελευταία χρόνια υπήρξε αλματώδης πρόοδος στην κατανόηση των μοριακών μηχανισμών που δημιουργούν αυτήν την πολυτυπία. Η χρήση αυτής της γνώσης στην κατευθυνόμενη διαφοροποίηση εμβρυονικών βλαστοκυττάρων (ΕΒΚ) αποτελεί μια ελκυστική οδό για την in vitro δημιουργία νευρικών υποτύπων. Πολλά πρωτόκολλα έχουν περιγραφεί για την in vitro δημιουργία νευρικών βλαστοκυττάρων (ΝΒΚ) από ΕΒΚ. Ωστόσο τα κύτταρα αυτά υιοθετούν πρόσθια ταυτότητα. Στην εργασία αυτή περιγράφουμε ένα σύστημα το οποίο οδηγεί στη δημιουργία ΝΒΚ συγκεκριμένης οπίσθιας ταυτότητας. Χρησιμοποιώντας δύο διαδοχικές γονιδιακές υποκαταστάσεις με διαγονίδια του συστήματος της επαγώγιμης γονιδιακής έκφρασης Tet-On δημιουργήσαμε ΕΒΚ που επιτρέπουν επαγώγιμη έκφραση του Hoxb1, ενός ομοιοκυτικού μεταγραφικού παράγοντα που παίζει πρωταρχικό ρόλο στην διαφοροποίηση ενός τμήματος του οπίσθιου εγκεφάλου. Μπορούμε να επάγουμε την έκφραση του Hoxb1 σε οποιοδήποτε σημείο κατά την διάρκεια της διαφοροποίησης. Αναλύουμε τα αποτελέσματα της έκφρασης του κατά τον πολλαπλασιασμό των νευρικών προδρόμων και κατά την τελική διαφοροποίησή τους προκειμένου να κατανοήσουμε τον ρόλο του στην προώθηση του κυτταρικού κύκλου, τον προσδιορισμό των νευρικών προδρόμων και την τελική νευρική διαφοροποίηση. Η επαγωγή της έκφρασης του διαγονιδίου Hoxb1 οδηγεί στη δημιουργία ΝΒΚ με οπίσθια ταυτότητα, στην ενεργοποίηση ενός οπίσθιου γενετικού προγράμματος και την καταστολή των πρόσθιων γενετικών προγραμμάτων. Στο στάδιο αυτό έχουμε την κινητοποίηση του ενδογενούς βρόγχου θετικής αυτορρύθμισης του ενδογενούς γονιδίου Hoxb1 που οδηγεί σε αλλαγές στην έκφραση των παραγόντων των ΡΚ σηματοδοτικών μονοπατιών αλλά και σε αλλαγές στην έκφραση των ΡΚ μοριακών δεικτών. Η εργασία αυτή δείχνει για πρώτη φορά την αλληλεπίδραση των μεταγραφικών παραγόντων Hox με τα ΡΚ σηματοδοτικά μονοπάτια. Επίσης συγκρίναμε τον πολλαπλασιασμό των Hoxb1+ και τον Hoxb1- νευρικών προδρόμων στο στάδιο της τελικής διαφοροποίησης. Μετά την αφαίρεση του μιτογόνου bFGF τα Hoxb1+ κύτταρα συνέχισαν να πολλαπλασιάζονται και υιοθέτησαν χαρακτήρα παροδικά πολλαπλασιαζόμενων πρόδρομων κυττάρων αντί να διαφοροποιηθούν σε νευρώνες. Αυτό οφείλεται κατά ένα μέρος στην διατήρηση ενεργού του σηματοδοτικού μονοπατιού Notch από το Hoxb1. Η ανάλυση των αποτελεσμάτων των μικροσυστοιχιών επιβεβαίωσε τις παραπάνω παρατηρήσεις και θα είναι χρήσιμη για x i την εύρεση μορίων και σηματοδοτικών μονοπατιών που διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στον πολλαπλασιασμό των οπίσθιων ΝΒΚ. Η σημαντικότητα των αποτελεσμάτων μας έγκειται στο γεγονός ότι η ενεργοποίηση ενός μόνο Hox γονιδίου ήταν επαρκής ώστε να ενεργοποιηθεί ένα γενετικό πρόγραμμα μιας συγκεκριμένης ΠΟ ταυτότητας. Στη μελέτη αυτή, για πρώτη φορά περιγράφεται η δημιουργία ΝΒΚ οπίσθιου χαρακτήρα από ΕΒΚ χωρίς την χρήση εξωγενών σημάτων που επάγουν ανομοιογένεια, όπως του ρετινοϊκού οξέος. Πέρα από το βασικό ενδιαφέρον αυτών των μελετών, ανοίγεται η προοπτική in vitro δημιουργίας προδρομων κυττάρων και ακολούθως νευρικών κυττάρων συγκεκριμένης ΠΟ ταυτότητας χρήσιμων για φαρμακολογικές μελέτες αλλά και για μεταμοσχεύσεις