Was entscheidet über das Schicksal neuraler Stammzellen? Nur Zellen, die das SOX2-Gatekeeper-Gen exprimieren, haben das Potenzial, Neuronen zu werden

Was entscheidet über das Schicksal neuraler Stammzellen? Nur Zellen, die das SOX2-Gatekeeper-Gen exprimieren, haben das Potenzial, Neuronen zu werden
Was entscheidet über das Schicksal neuraler Stammzellen? Nur Zellen, die das SOX2-Gatekeeper-Gen exprimieren, haben das Potenzial, Neuronen zu werden
Anonim

In der frühen Embryonalentwicklung entstehen aus der Neuralleiste - einer vorübergehenden Gruppe von Stammzellen - Teile des Nervensystems und mehrere andere Gewebe. Es ist jedoch wenig darüber bekannt, was bestimmt, welche Zellen zu Neuronen und welche zu anderen Zelltypen werden. Ein Team unter der Leitung von Dr. Alexey Terskikh vom Sanford-Burnham Medical Research Institute (Sanford-Burnham) fand kürzlich heraus, dass die Expression eines Gens namens SOX2 das Potenzial für Neuralleisten-Stammzellen aufrechterhält, Neuronen im peripheren Nervensystem zu werden, wo sie aneinandergrenzen Muskeln und andere Organe.

Ihre Ergebnisse, die am 5. Mai online in der Zeitschrift Cell Stem Cell veröffentlicht wurden, könnten dazu beitragen, Therapien besser zu informieren, die auf Neurokristopathien abzielen, Krankheiten, die durch Defekte in der Neuralleiste oder in Neuronen verursacht werden, darunter Mikrophthamie und das CHARGE-Syndrom.

Das SOX2-Gen codiert einen Transkriptionsfaktor, eine Art Protein, das andere Gene ein- oder aussch altet. SOX2 ist eines von zwei Schlüsselgenen, die Forscher verwenden, um induzierte pluripotente Stammzellen (iPSCs) zu erzeugen, die in der Lage sind, sich in alle Zelltypen für die Forschung und potenzielle therapeutische Anwendungen zu differenzieren.

"In dieser Studie untersuchten wir die Rolle von SOX2 in Zellen des peripheren Nervensystems und entdeckten, dass es erforderlich ist, um Multipotenz aufrechtzuerh alten - die Fähigkeit, sich in mehrere Zelltypen im peripheren Nervensystem zu differenzieren, einschließlich Neuronen und Gliazellen, “, erklärte Dr. Terskikh, Assistenzprofessor am Del E. Webb Neuroscience, Aging and Stem Cell Research Center in Sanford-Burnham.

Mit einem embryonalen Stammzellenmodell zeigten Dr. Terskikh und Kollegen, dass Stammzellen im sich entwickelnden Nervensystem mit SOX2 beginnen, es aber in dem Stadium verlieren, in dem sie als wandernde Neuralleistenzellen betrachtet werden. Später, wenn sich Neuralleisten-Stammzellen an einem späteren Entwicklungspunkt aggregieren, wird SOX2 nur von jenen Zellen wiedererlangt, die dazu bestimmt sind, Neuronen zu werden. Neuralleisten-Stammzellen, die SOX2-frei bleiben, differenzieren sich in andere Zelltypen, werden aber nie zu Neuronen.

Um festzustellen, wie SOX2 dieses Stadium der Entwicklung des Nervensystems kontrolliert, untersuchten die Forscher die Gene, auf die es einwirkt. Sie fanden heraus, dass SOX2 Neurogenin-1 und Mash-1 ansch altet, zwei Gene, die das neuronale Überleben sowohl im zentralen als auch im peripheren Nervensystem unterstützen.

"Wenn wir Neuralleisten-Stammzellen daran hindern, SOX2 erneut zu exprimieren, bekommen wir keine Neuronen. Wenn wir versuchen, diese SOX2-defizienten Zellen dazu zu bringen, Neuronen zu werden, sterben sie, aber sie können leicht entstehen Glia- oder glatte Muskelzellen“, sagt Dr.sagte Terskich. „Wir glauben, dass eine Funktion von SOX2 darin besteht, Zellen aus einem Grund multipotent oder pluripotent zu h alten – wenn sie später in der Entwicklung zu einem Neuron werden müssen. Wir hoffen, dass diese Erkenntnis für Forscher nützlich sein wird, die die Entwicklung der Neuralleiste und die Stammzelldifferenzierung untersuchen.“

Dr. Terskikh wird vom California Institute for Regenerative Medicine (CIRM) unterstützt. Zu den Co-Autoren dieser Studie gehören Flavio Cimadamore, Elena Giusto, Ksenia Gnedeva, Giulio Cattarossi, Amber Miller und Laurence M. Brill in Sanford-Burnham, Katherine Fishwick und Marianne Bronner-Fraser am California Institute of Technology und Stefano Pluchino vom Institut of Experimental Neurology, IRCCS, in Italien.

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