title: Multilineage organoids as a model of neural crest lineage development and disease
Creators: name: Hannes, Sophia
Publisher: name: :none
Year: 2023

description: Die multipotenten Zellen der Neuralleiste und ihre ebenfalls multipotenten Nachkommen Schwann-Zell-Vorläufer differenzieren in eine Vielzahl von unterschiedlichen Zelltypen, darunter beispielsweise Nerven und Glia des peripheren Nervensystems oder Melanozyten. Des Weiteren wurden die beiden Vorläuferpopulationen als Ursprung in Krankheiten wie dem frühkindlichem Tumor Neuroblastom impliziert. Trotz ihrer Wichtigkeit in Entwicklung und Krankheit ist nicht viel über Differenzierung und Übergangs-zell-status der menschlichen Neuralleiste und Schwann-Zell-Vorläufer bekannt. Dem zugrunde liegt vor allem der Mangel an Versuchsmodellen, die über ausreichende Komplexität verfügen, um die menschliche Embryonalentwicklung zu replizieren. In dieser Arbeit adaptieren wir ein bestehendes, auf menschlichen induzierten pluripotenten Stammzellen basierendes Model der Gastrulation. Wir zeigen, dass unser in vitro Model embryonale Entwicklungsschritte wie frühe Bildung der Körperachsen repliziert und Zellen positiv für Marker der Neuralleiste, sowie nerv-verbundenen Schwann-Zell-Vorläufer aufweist. Des Weiteren zeigt das hier vorgestellte Modell Expression von Zell-typ-spezifischen Markern für reife, von der Neuralleiste und/oder Schwann-Zell-Vorläufern abspannenden Zell-typen (sensorische-, autonome Neuronen und Chromaffin Zellen). Zuletzt untermauern unsere Ergebnisse die Notwendigkeit für strenge Kontrollen des Pluripotenz-status von induzierten pluripotenten Zellen und implizieren mögliche gerichtete Anpassung von Zellkulturbedingungen abhängig vom individuellen Pluripotenzstatus der Zelllinie. Zusammenfassend: Das hier vorgestellte in-vitro-Modell bietet eine neue Plattform zur Untersuchung der molekularen Determinanten der Differenzierung von Neuralleiste und Schwann-Zell-Vorläufern, Charakterisierung von Übergangs-zell-status und bösartigen Veränderungen in hoher räumlich-zeitlicher Auflösung.
description: Multipotent, migratory progenitors neural crest cells (NCC) and their multipotent derivatives, peripheral-nerve-associated Schwann cell precursors (SCP), contribute to a diverse spectrum of cell types, ranging from the cells of the peripheral nervous system to pigment-producing melanocytes. In addition to their vast developmental repertoire, these progenitors’ malignant transformation has been implicated in a range of NCC-associated pathologies including paediatric cancer neuroblastoma. However, due to a lack of early human developmental models, characterization of human-specific aspects of NCCs and SCPs cell fate decisions remains challenging. Here I utilize the potential of three-dimensional (3D) in vitro organoids to generate a human-induced pluripotent stem-cell-based model of NCCs/SPCs lineage decisions. I demonstrate that gastruloids exposed to prolonged incubation with Wnt-agonist CHIR 99021, robustly display early developmental hallmarks such as early symmetry breaking, NCCs induction, and nerve-association of SCPs-like cells. Additionally, mature organoids express cell type-specific biomarkers of NCC/SCP derivatives autonomic neurons, and chromaffin cells. Finally, these data reinforce the importance of stringent assessment of iPSC lines’ pluripotency states, as a guiding principle in organoid protocol optimization. Subsequently, this in vitro model provides a novel platform to investigate the molecular determinants that drive cell fate decisions, transitory states, and malignancies of NCC and SCPs in high spatiotemporal resolution.