$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
ESC pochodzą z wewnętrznej masy komórkowej blastocysty. Komórki te są pluripotencjalne, tzn. mają zdolność różnicowania się w dowolny typ komórek organizmu, z którego pochodzą. Różnicowanie ESC in vitro cieszy się dużym zainteresowaniem jako eksperymentalny system do badania ścieżek i mechanizmów rozwojowych. Oferuje potężny i elastyczny system modelowy do testowania nowych podejść terapeutycznych do korekcji dysfunkcji komórek i tkanek. EB podsumowują wiele aspektów różnicowania komórek podczas wczesnej embriogenezy. W szczególności EB mogą być stosowane, gdy letalność zarodka utrudnia określenie komórkowej podstawy wad embrionalnych1,2. EB mogą być formowane zarówno przez technikę wiszącej kropli, jak i płynnej zawiesiny3. Zaletą tych pierwszych jest możliwość generowania EB o stałej wielkości i gęstości, co ułatwia odtwarzalność eksperymentalną.
Interakcja z białkami adhezyjnymi macierzy zewnątrzkomórkowej (ECM) może wpływać na ruchliwość i przeżywalność przylegających komórek. W systemie hodowli 2D fibronektyna jest często stosowana w celu zwiększenia adhezji komórek do podłoża. Fibronektyna jest podstawowym składnikiem blaszki rozpoznawanym przez 10 typów heterodimerów integryny powierzchniowej komórki4.
RA to mały lipofilowy metabolit witaminy A, który indukuje różnicowanie neuronalne5,6. Wysokie stężenia RZS sprzyjają neuronalnej ekspresji genów i hamują ekspresję genów mezodermalnych podczas tworzenia EB7,8. RZS jest wytwarzany przez utlenianie witaminy A do retinaldehydu przez dehydrogenazę alkoholu lub retinolu, a następnie utlenianie retinaldehydu do produktu końcowego przez dehydrogenazę retinaldehydu9. Różnicowanie neuronalne wymaga transportu RZS z cytoplazmy do jądra przez komórkowe białko wiążące RZS 2 (CRABP2). W jądrze RZS wiąże się z pokrewnym kompleksem receptorowym składającym się z heterodimeru RAR-RXR klasy 10. Powoduje to rekrutację koaktywatorów transkrypcji i inicjację transkrypcji9,11. Ponadto RA sprzyja degradacji fosforylowanego (aktywnego) SMAD1, antagonizując w ten sposób sygnalizację BMP i SMAD12. Oprócz tych działań, RA zwiększa ekspresję Pax6, czynnika transkrypcyjnego, który obsługuje różnicowanie neuronalne13. Sygnalizacja RA jest modulowana przez sirtuinę-1 (Sirt1), enzym zależny od jądrowego dinukleotydu nikotynamidoadeninowego (NAD+), który deacetyluje CRABP2, zakłócając jego translokację do jądra, a tym samym wiązanie RA z heterodimerem RAR-RXR14,15,16.
Naszym celem w projektowaniu opisanego tutaj protokołu EB leczonego RZS jest optymalizacja różnicowania neuronalnego, aby ułatwić analizę in vitro szlaków sygnałowych, które regulują różnicowanie ESC w neuronalne komórki prekursorowe. Jedną z zalet tego protokołu jest ułatwienie analizy funkcji komórek za pomocą immunofluorescencji. 3D EB nie są dobrze penetrowane przez przeciwciała i są trudne do zobrazowania. Dysocjacja EB na monowarstwę 2D w określonych punktach czasowych podczas różnicowania neuronalnego ułatwia znakowanie immunologiczne i obrazowanie komórek za pomocą mikroskopii konfokalnej.