Badania nad kształtowaniem się cewy nerwowej
Finansowany przez UE projekt "Systematic analysis and modeling of the gene regulatory network underlying neural tube patterning" (NEURAL TUBE NETWORK) został zainicjowany, aby wyjaśnić działanie sieci genów regulatorowych, uczestniczących w kształtowaniu się cewy nerwowej. Naukowcy korzystali z zarodka kurzego do badań nad profilem transkrypcyjnym. Kształtowanie się cewy nerwowej wymaga ekspresji różnych typów czynników transkrypcyjnych i cząsteczek sygnałowych, takich jak sonic hedgehog, aby uzyskać różniące się czynnościowo podtypy neuronów. Sieci genów regulatorowych zależne od białka sonic hedgehog są głównym czynnikiem kontrolującym ten proces i determinującym los poszczególnych podtypów neuronów. Naukowcy przeprowadzili wysokoprzepustowe sekwencjonowanie mRNA w komórkach cewy nerwowej kurcząt, aby analizować transkryptom w różnych punktach czasowych aktywności sygnałowej cząsteczek sonic hedgehog. Wykryto różnice w ekspresji genów i potwierdzono wyniki korzystając z danych ze zautomatyzowanego systemu profilowania RNA i DNA Nanostring nCounter. Baza danych czynników transkrypcyjnych kurcząt została utworzona i wykorzystana do odnotowywania danych transkryptomicznych, pozyskanych na wcześniejszym etapie projektu. Następnie naukowcy porównywali profile ulegających ekspresji różnicowej czynników transkrypcyjnych na różnych etapach przy zmienionym szlaku sygnałowym sonic hedgehog. Wyniki ujawniły, że wymagana jest połączona ekspresja swoistych czynników transkrypcyjnych, aby uzyskać wyraźnie oddzielone progenitorowe domeny nerwowe (np. p3 i pMN) podczas kształtowania się cewy nerwowej. Domeny p3 i pMN znajdują się na oddzielnych obszarach po brzusznej stronie rdzenia kręgowego, gdzie domena p3 wytwarza neurony pośredniczące V3, a domena pMN wytwarza somatyczne neurony ruchowe. Równolegle trwają prace nad metodami komputerowego modelowania sieci genów regulatorowych zależnych od białka sonic hedgehog, aby ukazać regulację genów przez czynniki transkrypcyjne podczas kształtowania się cewy nerwowej. Wyniki projektu ukazały, że czynniki transkrypcyjne mające wpływ na cewę nerwową działają pojedynczo lub w połączeniu, tworząc różne profile ekspresji genów progenitorowych, w odpowiedzi na stężenie sonic hedgehog. Walidacja tych wyników będzie miała ogromne znaczenie dla zrozumienia dynamiki regulacji genów i ich roli w rozwoju rdzenia kręgowego. Wyniki badania będą mogły być również ekstrapolowane na inne tkanki i użyte do opracowywania innowacyjnych interwencji medycznych, w tym terapii komórkami macierzystymi oraz przeszczepianiu sztucznej tkanki kostnej lub skóry.
Słowa kluczowe
Kształtowanie się cewy nerwowej, rdzeń kręgowy, inżynieria tkankowa, medycyna regeneracyjna, komórki macierzyste, czynniki transkrypcyjne, szlaki sygnałowe, Sonic hedgehog, sieci genów regulatorowych, transkryptom, progenitorowe domeny nerwowe
