הפרוטוקול הנוכחי מתאר מתודולוגיה חזקה, מהירה, פשוטה ונגישה באופן נרחב ליצירת מבשרי hdIN במבחנה ושימוש בה כטיפול תאי התערבותי מוקדם במודלים פרה-קליניים של הפרעות נוירו-התפתחותיות.
למרות שחלק מהפנוטיפים האופייניים להפרעות נוירו-התפתחותיות מתעוררים במהלך גיל ההתבגרות או הבגרות, שינויים פתופיזיולוגיים כבר קיימים במהלך ההתפתחות המוקדמת. מסיבה זו, התערבות מוקדמת תהיה מוצדקת מאוד להשגת השפעות מועילות על ידי פעולה בתקופות התפתחות מוח קריטיות לפני סימפטומטולוגיה או ביטוי קליני. בעתיד, סריקה גנטית ופיתוח סמנים ביולוגיים יאפשרו טיפול מניעתי או טרום סימפטומטי, המהווה משנה משחק עבור אותם חולים. לכן, מבשרי hdIN הושתלו מוקדם לאחר הלידה במודל העכבר Cntnap2 KO כאשר שינויים אפילפטוגניים ברשת העצבית עשויים להיות מתמשכים28 ובנקודת זמן שבה שינויים תאיים תוארו במודל זה של בעלי חיים29. חשוב, עם זאת, לשקול את המלכודות הפוטנציאליות של אקסטרפולציה של גיל ואת התזמון של תהליכים מסוימים בעכבר לעומת המוח האנושי.
תוך התמקדות בהליך עצמו, פרוטוקול ההתמיינות המוצג כאן מבוסס על שימוש בגורמי שעתוק, המאפשרים תכנות מהיר ויעיל ביותר של תאי גזע בהשוואה לפרוטוקולים אחרים במקומות אחרים המבוססים על מולקולות קטנות10,30. חיסרון פוטנציאלי של גישה זו יכול להיות הדרישה עבור וקטורים lentiviral, אשר נושאת סיכון של מוטגנזה החדרה. שני שלבים קריטיים בפרוטוקול הם הוספת האנטיביוטיקה והחומר האנטי-מיטוטי למדיום כדי לבחור עבור תאים המבטאים את גורמי השעתוק ולחסל תאים מתרבים, תוך הימנעות מהסיכון להיווצרות טרטומה, בהתאמה. למרות שרק מבשרי hdIN נבדקו במחקר זה, ההליך צפוי להיות אפשרי עם מקורות תאים אחרים ופרוטוקולי תכנות/התמיינות אחרים. עם זאת, יש לאמת תת-סוגים ו/או מודלים עצביים אחרים.
גילו של מבשר ה- hdIN להשתלה, 7 DIV, נקבע על סמך (i) היעדר תאים מתרבים, שהוערכו על ידי פעילות חיסונית כנגד Ki67, (ii) יחד עם התצפית שדווחה בעבר על ירידות בביטוי גנים פלוריפוטנטיים כגון POU5F1 והופעת הסמן העצבי MAP2 והסמן הבין-עצבי GAD1 באותה נקודת זמן8 . עם זאת, העבודה המקורית המתארת פרוטוקול זה ביצעה השתלות ב 14 DIV לאחר גמילה DOX9. זה מעלה שאלות לגבי האם DOX במי השתייה של האם יכול להגיע לתאים המושתלים במוחם של גורים מניקים דרך החלב, או אם 7 DIV של אינדוקציה של DOX מספיקים כדי לקבוע את גורל GABAergic. למרות שיאנג ואחרים זיהו 14 יום של DOX כמספיקים ליצירת תאים עצביים יציבים במבחנה9, Gonzalez-Ramos et al.8 זיהו ביטוי גנים GAD1 כבר ב-7 DIV, מה שמצביע על כך שההפעלה במורד הזרם של GAD67 על ידי Ascl1 ו-Dlx2 כבר התרחשה בנקודת זמן זו. לפיכך, התבנית החלה ב-7 DIV ועשויה להיות פחות תלויה בטיפול ב-DOX. יתר על כן, עדויות במכרסמים ובבני אדם מצביעות על נוכחות של DOX בחלב אם 31,32, והתוצאות המוצגות כאן מראות כי hdINs מושתלים היו פעילים חיסונית עבורAscl1 ב 2 שבועות וחודשיים PT וסמנים interneuron מאוחר יותר ב 9 חודשים PT. בתוך האוכלוסייה המושתלת, מלבד נוירונים חיוביים PV ו- SST, סמנים אחרים עבור תת-אוכלוסיות של interneurons נמצאו גם בכמויות נמוכות יותר, כגון קלרטינין (CR) ו calbindin (CB).
היבט מאתגר של הליך זה הוא תיאום התזמונים הן להבחנה והן לגיל הגורים. בדרך כלל, הריון עכבר לוקח 21 ימים לאחר הגדרת כלוב ההזדווגות, אם כי זה יכול להשתנות לפעמים. תרחיש זה אינו מתרחש בעת ביצוע השתלות תאים במכרסמים בוגרים כאשר הכל יכול להיות מתוכנן בקפידה ומסודר. עם זאת, ניתן למתן זאת בקלות על ידי הצבת שניים עד שלושה כלובי הזדווגות עם מרווח של יומיים או שניים עד שלושה אצוות הבחנה עם קיטועי זמן של יומיים זה מזה.
אף על פי שהעכברים ששימשו במחקר זה לא היו מדוכאי חיסון או מדוכאי חיסון, התאים המושתלים שרדו עד 9 חודשים in vivo, וסמנים של תגובה חיסונית נגד תאים קסנוגניים או דלקת מקומית לא נצפו ב- P14 או חודשיים PT. דחייה חיסונית של תאים קסנוגניים מושתלים מופעלת נגד MHC/פפטידים, והמתווכים התאיים העיקריים של דחיית השתל הם לימפוציטים מסוג T ותאים מיקרוגליאליים33, 34. לכן, נבדקה פעילות חיסונית לסמנים של תאי T, כמו גם מיקרוגליה תגובתית. לא זוהו סימנים לדחייה חיסונית של התאים המושתלים ברקמה המארחת על ידי רמות של מיקרוגליה תגובתית או על ידי נוכחות של לימפוציטים מסוג T בעכברי WT ב-P14 או חודשיים. יתר על כן, לא נצפתה דלקת מקומית בהתבסס על הרמות המוערכות של אסטרוגליוזיס וציטוקינים דלקתיים. תוצאה זו יכולה להיות תלויה בחלקה בסבילות חיסונית של ילודים 35,36,37, שנצפתה על ידי זהויות תאים אחרות, מיקומים ומודלים של בעלי חיים35,38. Englund et al. זיהו הבדלים אזוריים בתוצאות התאים המושתלים במונחים של נדידה והבשלה, כולל תצפית של תאים מושתלים בחומר הלבן הסמוך35.
לבסוף, נצפתה פיזור גדול יותר של התאים המושתלים בתוך ההיפוקמפוס בהשוואה למחקרים אחרים שהושתלו במכרסמים בוגרים, שם hdINs נשארו כליבה מושתלת25. פיזור זה גם שונה מתוצאות שנצפו בעבר על ידי Yang et al.9, אשר ניתן להסביר במקרה זה על ידי גיל התאים בזמן ההשתלה.