$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Neuronalne komórki macierzyste i progenitorowe są obecne w całym OUNssaków 1,2. Ich charakter i właściwości w embrionalnych i dorosłych strefach rozrodczych otaczających komorowe obszary mózgu i rdzenia kręgowego zostały obszernie udokumentowane w ciągu ostatniej dekady1-3. W dużej mierze wynika to z rozwoju coraz bardziej precyzyjnych narzędzi genetycznych, takich jak specyficzna dla układu nerwowego rekombinacja Cre floksowanych alleli lub śledzenie linii retrowirusowej4. Jednak jeden region progenitorowy – strefa progenitorowa na powierzchni pial – dopiero niedawno został opisany w szczegółach5-7 i czeka na kompleksowe badanie.
Powierzchnia mózgu jest zdefiniowana jako interfejs między powierzchnią mózgu a otaczającymi ją oponamimózgowymi 8. Podczas rozwoju neuroepitelialne, a później promieniowe stopy końcowe glejowe przyczepiają się do tej powierzchni9,10. W tym regionie obserwuje się jedne z pierwszych neuronów w ludzkim mózgu i wiele mitoz neuronalnych11. Później, podczas neurogenezy embrionalnej, wiadomo, że interneurony korowe przechodzą przez obszar pialny, oprócz swoich tras migracyjnych w strefie pośredniej i strefie podkomorowej12-14. W tym okresie komórki macierzyste mogą być hodowane z tej strefy i wydaje się, że jest to aktywne miejsce neuro- i glejogenezy5. W dorosłym mózgu doniesiono, że interneurony mogą powstać z komórek progenitorowych na powierzchni mięśnia pierwotnego po prowokacjihipoksyjnej 7. Jednak wkład tego regionu w jego genensis podczas rozwoju embrionalnego i pourodzeniowego pozostał niejasny, częściowo ze względu na trudności w dokładnym zbadaniu tego regionu6. W wzgórku górnym i korze mózgowej interneurony powierzchowne (lub warstwa I w korze mózgowej) mogą modulować wyjście obwodu leżącego poniżej populacji neuronów pobudzających, a tym samym znacząco przyczyniać się do funkcji tych struktur. W szczególności interneurony warstwy 1 są w doskonałej pozycji do regulowania wypalania neuronów w górnych warstwach kory mózgowej, biorąc pod uwagę ich rozległą łączność z powierzchownymi i głębokimi warstwami kolumn korowych15,16. W podobny sposób interneurony poziome otrzymują bodźce pobudzające z włókien korowych i siatkówkowych, wystają na stosunkowo duży obszar i spekuluje się, że pośredniczą w hamowaniu populacji neuronów reagujących na odległe bodźce wzrokowe17,18. Ponadto ich morfologia jest dobrze przystosowana do odgrywania potencjalnej roli w wzorzystej aktywności falowej w rozwijającym się układzie wzrokowym19. Co ciekawe, rozwój i dojrzewanie interneuronów zachodzi w dużym stopniu po urodzeniu. Co więcej, stwierdzono, że ten proces dojrzewania jest regulowany przez aktywność neuronalną i dlatego jest substratem plastyczności rozwojowej z konsekwencjami na całe życie dla funkcji obwodu20,21. Warto zauważyć, że nie opisano żadnych promotorów, które mogłyby specyficznie celować w te komórki transgenicznie. Dzielący się progenitorzy mogą być ukierunkowani za pomocą retrowirusa7, ale produkcja wirusa jest czasochłonna i wymaga umiejętności, aby uzyskać wysokie miana potrzebne do transdukcji komórki.
Elektroporacja doprowadziła do renesansu w badaniach nad rozwojem neurologicznym, ponieważ pozwala na szybkie i skuteczne genetyczne badanie ścieżek sygnałowych w neuronalnych progenitorach 4,22,23. Elektroporacja polega na wstrzyknięciu plazmidowego DNA, a następnie dostarczeniu impulsów elektrycznych na zewnątrz głowy, w celu jednokierunkowego wkierowania DNA do proliferujących komórek progenitorowych otaczających komory 4,22,23. Wydaje się, że elektroporacja wymaga przejścia komórek przez fazę M cyklu komórkowego w celu ekspresji transgenów plazmidowych24. W szczególności stwierdzono, że tylko komórki przechodzące przez fazę M w ciągu 8 godzin od elektroporacji plazmidów będą wyrażać transgeny pomimo ich skutecznego dostarczania do wszystkich komórek w promieniu ~160 μm od ściany komory24. Spekuluje się, że wynika to z potrzeby rozpadu otoczki jądrowej w celu umożliwienia dostępu jądrowego plazmidów episomalnych, ponieważ substancje chemiczne powodujące przenikanie jądrowe mogą indukować ekspresję plazmidów w komórkach postmitotycznych25. Elektroporacja, pierwotnie stosowana w zarodku22, została przystosowana do użytku w mózgu po urodzeniu znacznie później26,27. Ostatnio dostosowaliśmy elektroporację do stosowania w manipulacji genetycznej komórek progenitorowych powierzchni pialnej6. Co więcej, stosując to podejście, wykazaliśmy, że najwyraźniej istnieją dwie odrębne linie przodków w tym regionie - międzyneuronalna i astrocytowa6. Protokół ten szczegółowo opisuje prosty, szybki i potężny sposób celowania w te komórki w celu zbadania mechanizmów regulujących rozwój tych komórek.