Свет на координацию активации нервных стволовых клеток

У всех взрослых позвоночных нервные стволовые клетки могут быть задействованы для производства новых нейронов в головном мозге. Однако об этих так называемых «активационных» процессах известно немного.


Ученые из Института Пастера, CNRS и Тель-Авивского университета, работающие в сотрудничестве с Политехнической школой и INRAE, успешно выполнили трехмерную визуализацию и анализ пространственного и временного распределения активации нервных стволовых клеток во взрослом мозге модели позвоночного животного данио.

Их результаты впервые демонстрируют, что события активации для этих клеток скоординированы во времени и пространстве. В частности, эти результаты могут помочь улучшить наше понимание процессов регуляции, запускаемых во время образования головного мозга. Эти результаты опубликованы в номере журнала от 5 апреля г. Стволовая клетки.

Стволовые клетки, обнаруженные во многих органах взрослых позвоночных, включая человека, способны пролиферировать и дифференцироваться с образованием новых функциональных клеток. Например, стволовые клетки головного мозга (нервные стволовые клетки) производят новые во взрослом возрасте. Большую часть времени нервные стволовые клетки находятся в спящем состоянии, известном как «покой». Следовательно, чтобы производить нейроны, они должны сначала активироваться, а затем делиться. Эта стадия активации имеет решающее значение: она является предпосылкой для рекрутирования стволовых клеток, а также имеет решающее значение для их выживания (чрезмерно активирующиеся клетки быстро истощаются), а также для положения и типа сформированных нейронов.

Внутри своей ниши нейральные стволовые клетки активируются и возвращаются в состояние покоя в случайном порядке и асинхронно, предполагая, что эти события могут координироваться на уровне клеточной . Ученые из отдела нейрогенетики рыбок данио Института Пастера выбрали рыбок данио для проверки этой гипотезы, поскольку мозг взрослых рыбок данио содержит большое количество нервных стволовых клеток, в остальном похожих на стволовые клетки млекопитающих. Посредством прижизненной (неинвазивной) двухфотонной визуализации взрослых рыб они смогли снимать стволовые клетки в своей нише в течение нескольких недель и изучать паттерн активации каждой клетки по отношению к соседним клеткам в реальном времени. Пространственный и моделирование, выполненные как в реальном времени, так и при долгосрочном компьютерном моделировании, продемонстрировали существование ингибирующих взаимодействий, генерируемых активированными клетками, задерживая активацию других соседних стволовых клеток на несколько дней. Введя фармакологическую молекулу in vivo, ученые также определили задействованный молекулярный путь, известный как сигнальный путь Notch. Наконец, они продемонстрировали, что эти взаимодействия обеспечивают устойчивое производство нейронов во времени и пространстве.

«Это первая долгосрочная всей популяции нервных стволовых клеток в мозге взрослого позвоночного в реальном времени. Эти результаты впервые демонстрируют, что события активации нервных стволовых клеток в головном мозге позвоночного скоординированы во времени и «пространство внутри ниши», — прокомментировала Лор Балли-Куиф, ученый CNRS, ведущий автор исследования и руководитель отдела нейрогенетики рыбок данио в Институте Пастера. Неожиданно это исследование также продемонстрировало, что сами стволовые клетки участвуют в этой координации. Таким образом, это исследование привело к появлению новой концепции, согласно которой популяции стволовых клеток самоорганизуются как динамическая система, обеспечивающая пространственно-временную координацию поведения каждой отдельной клетки.

Такая регуляция может происходить в опухолевых массах, содержащих , в которых наблюдались стволовые клетки в различных состояниях покоя или активации. Также вероятно, что такая регуляция имеет место в популяциях стволовых клеток других органов взрослого человека, где стволовые клетки находятся в компактных нишах, таких как .

Свяжите a с видео, на котором показаны стволовые клетки, покрывающие одно из полушарий головного мозга взрослой рыбы. За стволовыми клетками наблюдали в течение 23 дней для анализа их положения, событий активации и дифференцировки. Рыб анестезировали и снимали на двухфотонный микроскоп каждые 3 дня. Точки показывают центр каждой клетки, а стрелки показывают делящиеся стволовые клетки: https://www.youtube.com/watch?v=bPZsMz5tsGM

0 Комментарий
Inline Feedbacks
View all comments