Nuova luce sul patterning dei tubi neurali
Il progetto NEURAL TUBE NETWORK ("Systematic analysis and modeling of the gene regulatory network underlying neural tube patterning"), finanziato dall'UE, è stato avviato per studiare la rete di regolazione genica (GRN) che partecipa al patterning dei tubi neurali, utilizzando embrioni di pollo per la profilazione trascrizionale. Il patterning dei tubi neurali comporta l'espressione di diversi tipi di fattori di trascrizione (TF) e di molecole di segnalazione, tra cui le sonic hedgehog (Shh), per produrre sottotipi neuronali funzionalmente distinti. La GRN controllata da Shh svolge un ruolo chiave nel controllo di questo processo e determina il destino di questi sottotipi neuronali. Gli scienziati hanno eseguito il sequenziamento ad alto rendimento dell'mRNA (HTS) su cellule di tubi neurali di pollo, svolgendo l'analisi del trascrittoma in diversi momenti della segnalazione dell'Shh. I geni espressi differenzialmente sono stati identificati e i risultati sono stati convalidati sulla base di dati del Nanostring nCounter, un sistema completamente automatico per la profilazione di RNA e DNA. Il team ha quindi creato un database di TF dei polli, utilizzato per l'annotazione dei dati ottenuti sul trascrittoma ottenuti in precedenza, e ha confrontato i profili di TF espressi differenzialmente dalla segnalazione Shh alterata in diversi periodi. I risultati hanno rivelato che, per ottenere domini di progenitori neuronali distinti (ad esempio, p3 e pMN) durante il patterning dei tubi neurali, è necessario che venga espressa una combinazione di TF specifici. Questi domini p3 e pMN sono spazialmente distinti nel midollo spinale ventrale, dove il dominio p3 produce interneuroni V3 e il pMN genera motoneuroni somatici. In parallelo, il lavoro in corso consiste nello sviluppo di approcci computazionali per la modellazione di GRN controllate da Shh per rappresentare la regolazione genica basata sui TF durante il patterning dei tubi neurali ventrali. I risultati del progetto hanno rivelato che i TF dei tubi neurali agiscono da soli o in combinazione, ottenendo diversi profili di espressione di geni progenitori in risposta alla concentrazione di Shh. La convalida di questi risultati avrà implicazioni importanti per quanto riguarda la conoscenza delle dinamiche della regolazione genica e il suo ruolo nello sviluppo del midollo spinale. I dati potranno inoltre essere estrapolati in relazione ad altri tessuti in fase di sviluppo e utilizzati per studiare interventi medici innovativi fondati sulla terapia con cellule staminali, l'osso artificiale o i trapianti cutanei.
Parole chiave
Patterning dei tubi neurali, midollo spinale, ingegnerizzazione dei tessuti, medicina rigenerativa, cellule staminali, fattori di trascrizione, segnalazione, sonic hedgehog, rete di regolazione genica, trascrittoma, domini dei progenitori neuronali
