$$\rightleftharpoonup{xx}$$
$$\longleftharp{xx}$$,
$$\longrightharp{xx}$$,
Kanonik Wnt sinyali, sağlıklı doku homeostazında ve hastalıkta rol oynayan korunmuş bir sinyal yoludur. Wnt sinyal seviyelerinin hassas bir şekilde düzenlenmesinin embriyonik gelişimde önemli olduğu gösterilmiştir, ancak yetişkin dokularda da büyük önem taşımaktadır. Kanonik Wnt sinyalinin bağırsak, deri ve hematopoetik sistem gibi çeşitli organların doku rejenerasyonunda önemli bir rol oynadığı bulunmuştur. Bu nedenle, Wnt sinyali deregüle edildiğinde ciddi patolojiler ortaya çıkar. Kolorektal, karaciğer ve cilt kanseri, nörolojik hastalık ve bazı hematolojik maligniteler, düzensiz Wnt sinyalizasyonunun nedensel faktör veya katkıda bulunduğu örnek patolojilerdir1. Bu nedenle, farklı Wnt hedefleri için çeşitli inhibitörler şu anda Wnt ile ilişkili kanser terapötikleri2 olarak klinik çalışmalarda test edilmektedir.
Ek olarak, nörolojik iyileşme, yaşa bağlı nörolojik bozukluklar ve konjenital otizm spektrum bozuklukları için Wnt terapötik potansiyelinde ilginç ilerlemeler meydana gelmektedir 3,4,5. Wnt sinyalleri, sonraki transplantasyon için kök hücrelerin ex vivo genişlemesi için araştırılmıştır6. Bununla birlikte, kanonik Wnt sinyalinin terapötik hedeflemesi, birçok temel hücre fonksiyonundaki önemi ve diğer yolaklarla çapraz konuşmasınedeniyle zor bir çabadır 7,8,9, bu Wnt terapötik ajanlarının etkilerini yorumlaması kolay bir modelde hassas bir şekilde ölçme ihtiyacına neden olur. Kanonik Wnt sinyali, komşu hücreler tarafından salgılanan veya çeşitli Wnt'ye duyarlı kök hücre tiplerinde bildirildiği gibi otokrin atılımı olarak salgılanan kısa menzilli, çözünür Wnt ligandları tarafından yönlendirilir.
Wnt Frizzled reseptörü ve lipoprotein reseptörü ile ilişkili protein (LRP) ko-reseptörleri, hücre içi bir sinyal kaskadını tetikleyen bu ligandlara yanıt verir. Wnt sinyali kapalı olduğunda, Eksen İnhibitörü (Aksin), tümör baskılayıcı gen ürünü, Adenomatöz Polipozis Coli (APC), Kazein Kinaz1 (CK1α) ve Glikojen Sentaz Kinaz'dan (GSK-3β) oluşan bir yıkım kompleksi, proteazomal bozunma ile β-katenin (CTNNB1) birikimini önler. Wnt ligand-reseptör bağlanması üzerine, yıkım kompleksi inaktive edilir, bu da sitoplazmada β-kateninin birikmesine ve stabilizasyonuna yol açar. Aktif β-katenin, Wnt hedef genlerinin transkripsiyonunu başlatmak için Transkripsiyon Faktörü / Lenfoid Arttırıcı Bağlayıcı Faktör (TCF / LEF) transkripsiyon faktörlerine bağlandığı çekirdeğe göç edebilir. Axin2, Wnt yolu10'un doğrudan hedefi olduğu için bir hedef gen olarak kabul edilir. Ek olarak, Axin2, aktif kanonik Wnt sinyali11,12 için bir raportör genin yanı sıra negatif bir düzenleyici olarak hizmet eder.
Literatürde birkaç kanonik Wnt sinyal muhabiri tanımlanmıştır ve Wnt sinyalinin embriyonik gelişimdeki rolünü anlamada büyük fayda sağlamıştır. Bu raportörlerin çoğu, endojen bir hedef gen 13,14,15,16,17,18,19 kullanmayan sentetik olarak yerleştirilmiş TCF/LEF bağlanma bölgelerini kullanır. Ek olarak, 11,20,21,22,23 geninin doğal konumuna saygı duyan Axin2 knock-in stratejileri kullanılmıştır ve bunların Axin2-LacZ'si genellikle en sağlam kanonik Wnt raportörü olarak kabul edilir11. Bununla birlikte, raportör protein LacZ, çoğu dokuda kullanımı kolay olsa da, canlı hücreler için sert olduğu kabul edilen bir β-galaktosidaz substratı gerektirir24. Özellikle kök hücreler ve timositler için, sert LacZ tespit koşulları, hücre süspansiyonlarını ele alırken hücresel ölümü (kendi bildirilmemiş verileri) artırır.
LacZ boyamanın neden olduğu sinyal amplifikasyonu, düşük sinyalleri tespit etmek için uygun olsa da, nicelemeyi daha az doğrudan ve dolayısıyla tartışmalı bir şekilde daha az güvenilir hale getirir. Bu nedenle, bir murin raportör modeli, Axin2-LacZ genetik stratejisini taklit etmek için tasarlanmıştır, ancak bir mTurquoise2 raportör proteini21 ile, daha doğrudan ve fizyolojik ifade seviyelerine daha yakın bir okuma sağlamak için tasarlanmıştır. mTurquoise2 floresan proteini, yüksek parlaklığı (kuantum verimi (QY) = 0.93), geniş hücre yüzeyi karakterizasyonu için diğer floresan proteinlerle kombinasyon halinde esnekliği ve eksojen bir substrata ihtiyaç duymaması nedeniyle LacZ için mükemmel bir alternatiftir. Ayrıca, yeşil floresan proteini (GFP) ile yakın genetik ilişkisi, gerekirse Wnt'ye son derece duyarlı hücrelerde daha güçlü sinyal tespiti için GFP'yi tanıyan floresan antikorların çoğunu kullanma imkanı sunar25.
Axin2-mTurquoise2 modeli sadece kanonik bir Wnt raportörü değil, aynı zamanda Axin2 heterozigot ve homozigot (Axin2 nakavt) fenotiplerini inceleme imkanı da sunar. Axin2'nin başlangıç bölgesine mTurquoise2'nin hedeflenen yerleştirilmesi, bozulmuş bir Axin2 proteini21 ile sonuçlanır. İletken olarak da bilinen Axin2, Wnt yıkım kompleksinin bir parçası olduğundan ve yıkım kompleksi β-katenin aracılı transkripsiyonu sıkı bir şekilde düzenlediğinden, kısmi veya tam yokluğu çeşitli patolojileri incelemek için ilgi çekici olabilir. Örneğin, kolorektal kanserde, Wnt hiperaktivasyonu11 nedeniyle Axin2 seviyeleri nispeten yüksektir; Bununla birlikte, diğer patolojilerdeki rolü hala büyük ölçüde bilinmemektedir. Axin2'nin β-kateninin bozunmasında sınırlı bir rol oynadığı düşünülse de, Wnt regülasyonundaki rolü, Wnt aracılı kolorektal kanser büyümesini bloke eden küçük bir peptitin eklenmesiyle arttırılabilir26.
Toplamda, Wnt terapötik hedefleri aracılığıyla dikkatli Wnt regülasyonu, ciddi patolojilerin başlangıcını veya gelişimini değiştirmek için fırsatlar yaratabilir ve raportör kapasitesine sahip modellerde daha fazla araştırılmalıdır. Bu raporda, akış sitometrisi ve konfokal görüntüleme için Axin2-mTurkuaz2 fare modelinin en iyi uygulama analiz yöntemimizi açıklıyoruz. Wnt dozaj seviyeleri bağlamında, çok düşük kanonik Wnt sinyalizasyon seviyelerinin tespit edilmesi zordur, bu nedenle gelişmiş algılama ve analiz yetenekleri, bu modelin faydalarından tam olarak yararlanmak için bir avantaj sağlar. Timositler, kırılgan hücre canlılıkları, düşük kanonik Wnt sinyal ekspresyonu ve Axin2-mTurkuaz2 modelinin algılama hassasiyetini temsil etmek için yoğunlaştırılmış sitoplazma alanı nedeniyle bir model sistem olarak kullanılır. Ek olarak, sitoplazmik β-katenin seviyelerini ölçmek ve raportör ile kombinasyon halinde nükleer aktif kanonik Wnt sinyalini doğrulamak için timosit hücre süspansiyonları için histolojik bir toplam β-katenin boyama prosedürü açıklanmaktadır.