Нет

Биология связи, том 5, Номер статьи: 803 (2022) Цитировать эту статью

1766 Доступов

6 цитат

3 Альтметрика

Подробности о метриках

Ожидания трансплантации нервных стволовых клеток/клеток-предшественников (NS/PC) для лечения повреждений спинного мозга (ТССМ) растут. Однако остается неизвестным, включаются ли и каким образом трансплантированные клетки в нервную цепь хозяина и способствуют восстановлению двигательных функций. Целью этого проекта было создание новой неинвазивной системы визуализации in vivo для визуализации активности нейронных трансплантатов, с помощью которой мы можем одновременно продемонстрировать интеграцию на уровне контуров между трансплантатом и хозяином, а также вклад активности нейронов трансплантата в поведение хозяина. . Мы ввели Akaluc, недавно сконструированную люциферазу, под контролем элемента, реагирующего на повышенную синаптическую активность (E-SARE), мощного синтетического промотора, зависящего от активности нейронов, в NS/PC и привили клетки мышам модели SCI. Благодаря использованию этой системы мы обнаружили, что активность трансплантированных клеток интегрирована с поведением хозяина и управляется входными сигналами нейронной цепи хозяина. Ожидается, что эта неинвазивная система поможет выяснить терапевтический механизм лечения ТСМ с помощью трансплантации клеток.

Повреждение спинного мозга (ТСМ) приводит к тяжелым неврологическим дисфункциям, включая двигательные, сенсорные и вегетативные параличи. В последние годы было предпринято множество попыток разработать методы трансплантации клеток, способствующие регенерации поврежденного спинного мозга. Нейральные стволовые клетки/клетки-предшественники (НС/ПК) являются одними из наиболее многообещающих ресурсов для такой терапии1,2,3. Было предложено несколько предполагаемых основных механизмов, включая замену клеток привитыми нейронами, происходящими из NS/PC, астроцитами и олигодендроцитами; трофическая поддержка; и аксональная ремиелинизация4,5,6. Более того, в нескольких исследованиях было предположено, что трансплантаты NS/PC могут образовывать нейронные реле между местами перерезки позвоночника7,8,9, то есть комбинировать входной сигнал от ростральной части хозяина к трансплантату и выходной сигнал от трансплантата к каудальной части; Считается, что эти процессы играют важную роль в функциональном восстановлении. Однако детальная характеристика нейрональной ретрансляции не была проведена, и то, как трансплантат функционально интегрируется в нейронную цепь хозяина, плохо изучено. Это происходит главным образом потому, что никакие современные технологии не могут напрямую отслеживать взаимосвязь между активностью трансплантированных клеток и поведением и активностью хозяина на уровне цепей. Чтобы выяснить функциональную координацию между хозяином и трансплантатом и оценить, как трансплантат влияет на активность нейронных цепей хозяина и поведение хозяина, необходим новый неинвазивный метод визуализации in vivo для мониторинга активности нейронов трансплантата с течением времени внутри живого хозяина.

Чтобы реализовать такую ​​систему мониторинга in vivo, мы сосредоточились на двух новых технологиях. Первой была система AkaBLI (комбинация фермента AkaLuc и AkaLumine-HCl в качестве субстрата с высокой проницаемостью)10,11. Биолюминесцентная визуализация (BLI) — это неинвазивный метод измерения светового потока клеток, экспрессирующих фермент люциферазу, после введения люциферина (субстрата) живым животным12. AkaBLI — это недавно разработанная система BLI с красным смещением, которая создает яркие спектры излучения и позволяет визуализировать глубокие ткани у живых животных10, что наиболее подходит для широкоугольного неинвазивного мониторинга экспрессии генов из клеток трансплантата в поврежденном спинном мозге. Вторым был элемент, чувствительный к усиленной синаптической активности (E-SARE), мощный синтетический промотор, зависящий от активности нейронов13. Когда нейрон становится активным, он включает гены немедленной ранней стадии (IEG), такие как Fos, Arc и Egr1, даже в нейронах спинного мозга, а промоторы/энхансеры IEGs используются в качестве зависимых от активности репортерных систем14,15. Среди этих промоторов есть синтетический промотор E-SARE, который основан на энхансерном элементе SARE промотора Arc и управляет экспрессией генов, зависящей от активности нейронов, значительно превосходящей таковую у любых других существующих промоторов IEG.