Forscher aus der Gruppe von Catherine Robin am Hubrecht-Institut zeichnet sich der molekulare Landschaft der aorta unterstützt, dass die generation der ersten hämatopoetischen Stammzellen (HSCs) in den embryo. HSCs sind verantwortlich für die ständige Nachschub von allen Blutzellen das ganze Leben. Die Forscher untersuchten, welche Gene und regulatorische Signalwege aktiv waren, in der aorta von Zebrafisch, Huhn, Maus-und menschlichen Embryonen zum Zeitpunkt der HSC-formation. Durch den Vergleich der verschiedenen Spezies in vivo, entdeckten Sie die Komplexität der Aorten-mikroumgebung Landschaft und das fine-tuning von Faktoren, die Wechselwirkungen zu kontrollieren HSC-generation sowohl in Zeit und Raum. Das Verständnis der regulatorischen Funktion der lokalen Umgebung, wo HSCs gebildet werden, ebnen den Weg für verbesserte HSC-Produktion in vitro und klinische Zelltherapie für Blut-Erkrankungen. Die Ergebnisse sind in der Fachzeitschrift Blood.
Hämatopoetischen Stammzellen brauchen für die Klinik
Die ständige Produktion von kurzlebigen hämatopoetischen Zellen oder Blutkörperchen, die das ganze Leben beruht auf einer kleinen Zahl von hämatopoetischen Stammzellen (HSCs) im Knochenmark bei Erwachsenen. Defekte HSCs führen, um Blut-bedingten Erkrankungen und Krebserkrankungen, die werden zum Teil behandelt, über die HSC-Transplantationen. Seit Jahrzehnten wurden Anstrengungen unternommen, zu generieren bona-fide-HSCs in vitro zu umgehen, ist die begrenzte Verfügbarkeit des Spenders kompatibel HSCs für den klinischen Gebrauch.
Trotz der jüngsten Fortschritte, die Kultur-Protokolle für HSCs im Labor bleiben, sub-optimal in Nachahmung der physiologischen HSC umgebenden mikroumgebung oder die Nische. Eine solche Nische ist, induziert die Bildung von HSCs und zu bewahren Ihre Stammzell-Eigenschaften für die langfristige (D. H., die Erzeugung von aller Blut Zelltypen mit keine Erschöpfung). Eine bessere Kenntnis der regulatorischen Faktoren und Signalwege in HSC-Bildung in vivo ist daher erforderlich, um die in-vitro-Kultur-Protokolle und HSC-Technik (d.h., HSC-generation, gen-Korrektur).
Die Erkundung der aorta, der Wiege des hämatopoetischen Stammzellen
Die definierte Lage einer Stammzelle in eine bestimmte mikroumgebung reguliert das Schicksal, das Verhalten und die molekulare Identität der Stammzellen über ein Komplexes extrinsische regulation, die ist bei weitem nicht vollständig aufgeklärt. Alle HSCs stammen aus einer spezialisierten Untergruppe von endothelialen Zellen, die die Blutgefäße, benannt hemogenic endothelialen Zellen durch einen Prozess namens endothelial-zu-bildenden übergang (EHT).
EHT tritt in den wichtigsten Arterien des Embryos, einschließlich der aorta, während der frühen Embryogenese. Nach der EHT -, hämatopoetische Zellen sind organisiert in Clustern vorübergehend an der Wand der aorta, wo die Zellen schrittweise erwerben Ihre HSC-Eigenschaften. EHT ist ein gut konservierter Prozess, der in allen Wirbeltieren an genauen Standorte in der aorta und zu definierten Zeitpunkten der Entwicklung. Diese spatio-zeitliche Beschränkung zeigt deutlich das Vorhandensein von spezifischen molekularen Signale in der Umgebung der aorta, mit deren Hilfe die Aorten-hemogenic Endothelzellen, Laufwerk EHT und daher die HSC-formation. Wie der Aorten-Nische reguliert diese wesentlichen Prozesse in vivo ist noch immer schlecht verstanden.
Die molekulare Landschaft der Aorten-Nische und darüber hinaus
Erkunden Sie die molekularen Eigenschaften und die wichtigsten Komponenten der Aorten-mikroumgebung, wo HSC-Entstehung ist räumlich eingeschränkt, die Forscher durchgeführten genomweiten RNA-Tomographie-Sequenzierung (tomo-seq) auf Zebrafisch, Huhn, Maus-und menschlichen Embryonen. Mit dieser Technik, werden Sie bestimmt, welche Gene aktiv waren, in jedem embryo Abschnitt entlang der anterior-posterior und dorsal zur ventralen Achse des Embryos.
Sie verwendet die resultierende transkriptionelle Karten gezielt zu erforschen, welche Gene und regulatorische Signalwege aktiv in der Aorten-mikroumgebung. Durch den Vergleich der Daten zwischen den Arten und dabei funktionale Analysen, entdeckten Sie die Komplexität der Aorten-mikroumgebung Landschaft. Sie fanden heraus, dass ein fine-tuning von verschiedenen Faktoren steuert die Erzeugung von HSCs. Während einige dieser Faktoren wurden für bestimmte Arten, andere wurden gemeinsam ist allen Arten. Die anterior-posterioren (Kopf-Schwanz) und dorsal-ventralen (von vorne nach hinten) Transkriptions-maps generiert, die in dieser Studie auch eine leistungsfähige und beispiellose Ressource für die wissenschaftliche Gemeinschaft.
Die Forscher in der Tat bieten die Möglichkeit zum ausführen weitergehende Analyse über eine interaktive website (multi-species.embryos.tomoseq.genomes.nl), wie (ich) zu vergleichen, mit der Präzision, die das Expressionsmuster eines bestimmten Gens von Interesse in eine beliebige Struktur oder mikroumgebung entlang der körperachsen von vier Embryos Spezies, (ii) zu identifizieren, die molekularen Signale, die möglicherweise involviert in Gewebe Musterung (z.B. induction signal from neural tube/somite, notochord/somite) oder (iii), neue Gene zu identifizieren, die Folgen eines Ausdrucks Muster ähnlich dem eines bekannten Gens.
Neue konservierte Regulatoren der HSC-generation in vivo
HSC-Verordnung, die durch extrinsische Signale ist ein komplexer Prozess, der über direkte Zell-Zell-Kontakt oder long-range-Verteilung der sezernierte Moleküle, die direkt oder durch Induktion des sekundären Signale. Durch die Kombination der tomo-seq-Daten auf die Aorten-mikroumgebung und die bisher veröffentlichten RNA-seq-Daten auf HSC-cluster von Zellen, die die Forscher identifiziert, die ADM-und RAMP2 als eine wichtige konservierte Liganden-rezeptor-paar in der Produktion von HSCs in vivo. Sie konnte auch das sezernierte protein SVEP1 als die ersten äußeren regler der beiden cluster-zellularität und der cluster cell fate in Richtung einer HSC-Schicksal.