Neurogenesis from Neural Stem Cells, Ependymal Cells and Fibroblasts

Sammanfattning: Popular Abstract in Swedish Stroke är en ledande orsak till dödlighet och handikapp i hela världen. Stroke leder till förlust av nervceller och även andra celler i hjärnan på grund av bristande blodtillförsel. För tillfället finns väldigt få möjligheter att behandla funktionshinder relaterade till stroke. Det har visats att stroke leder till ökad neurogenes, nybildning av nervceller i hjärnan. Denna ökade neurogenes är dock förmodligen inte tillräcklig för att återställa förlorad funktion. Därför finns ett behov av att utveckla nya terapier för att ersätta förlorade nervceller genom att förbättra neurogenes i hjärnan och/eller transplantatio av nervceller. Stroke som drabbar kortex leder till svårare handikapp jämfört med de som påverkar striatum , och hurvida kortikal neurogenes sker efter stroke är kontroversiellt . Därför kan celltransplantationkan vara nyckeln till reparation av kortex efter stroke. Tidigare studier har identifierat många positiva men mycket få negativa regulatorer av nybildning av nervceller efter stroke. Det har också föreslagits att ependymala celler kan bidra till stroke-inducerad neurogenes. Nervceller till transplantation kan genereras från olika källor såsom fostrets hjärna, embryonala stamceller och inducerade pluripotenta stamceller. Dessa är dock förknippade med etiskt svåra frågor och har risker associerade med avstötning och uppkomst av cancer. Direkt omvandling av patientens egna hudceller till nervceller, och använda dessa till transplantation, skulle kunna övervinna dessa problem och potentiellt återställa funktionen i stroke-skadad hjärna. I denna avhandling har vi använt transgena modeller, virala vektorer, elektroporation-medierad genleverans och överuttryck av transkriptionsfaktorer för att påvisa neurogenes från neurala stamceller, ependymalceller och fibroblaster. Vi visar att LNK, en känd hämmare av hematopoietiska stamcellers självförnyelse, också uttrycks i hjärnan. Överuttryck eller avlägsnande av Lnk leder till minskad eller ökad neurogenes respektive in vitro. Efter stroke ses en ökad proliferation av neurala stamceller hos djur utan LNK uttryck. Detta observerades dock inte i djur med status eplipeticus , en allvarlig form av epilepsi som också är associerad med ökad neurogenes. Vi visade att uppreglering av STAT1/3 efter stroke leder till ökat Lnk uttryck. Varpå LNK hämmar neurala stamcellers svar på ökad IGF1 stimulering efter stroke, genom att minska AKT fosforylering. Vi har därigenom identifierat LNK signalering som en ny mekanism för att påverka neurogenes efter stroke . Vi undersökte sedan hurvida ependymalceller i ventrikelväggen på vuxna råttor bidrar till neurogenes efter stroke. Vi identifierade FoxJ1 som en markör av ependymala celler i råttor. Vi använde sedan FoxJ1 promotorn och piggyBac systemet för att genetiskt märka dessa celler med fluorescerande reporterproteiner, GFP eller RFP, genom elektroporering. Genom att följa de märkta cellerna i intakt och strokeskadad hjärna, identifierade vi att FoxJ1 uttryckande celler bidrar till neurogenes i luktbulberna men väldigt lite i striatum. Således har FoxJ1 uttryckande celler förmodligen bara en mindre roll i reparation av striatum efter stroke. Vi testade sedan om humana fetala lungfibroblaster kan direkt omvandlas till kortikala nervceller. Vi överuttryckte olika kombinationer av transkriptionsfaktorer som är kända för att vara inblandade i utvecklingen av kortikala nervceller. Vi upptäckte att överuttryck av olika uppsättningar av dessa faktorer i fibroblaster konverterade dem till kortikal-liknande nervceller. Dessa nervceller uttryckte markörer för kortikala nervceller och visades vara funktionella med hjälp av elektrofysiologi. Sammanfattningsvis, visar dessa resultat,att hämning av LNK, en negativ regulator av neurogenes från hjärnans egna neurala stamceller, och intrakortikal transplantation av kortikala nervceller direkt omvandlade från fibroblaster kan utvecklas till nya terapeutiska strategier för stroke i framtiden.