Bu protokol, in vitro hdIN öncülleri üretmek için sağlam, hızlı, basit ve yaygın olarak erişilebilir bir metodolojiyi ve nörogelişimsel bozuklukların klinik öncesi modellerinde erken girişimsel hücre tedavisi olarak kullanımını açıklamaktadır.
Nörogelişimsel bozuklukların karakteristik fenotiplerinden bazıları ergenlik veya yetişkinlik döneminde ortaya çıksa da, erken gelişim sırasında patofizyolojik değişiklikler zaten mevcuttur. Bu nedenle, erken müdahale, semptomatoloji veya klinik tezahürden önce kritik beyin gelişim dönemlerinde hareket ederek yararlı etkiler elde etmek için oldukça garanti edilecektir. Gelecekte, genetik tarama ve biyobelirteçlerin geliştirilmesi, bu hastalar için bir oyun değiştiriciyi temsil eden profilaktik veya semptomatik öncesi tedaviyi sağlayacaktır. Bu nedenle, hdIN öncülleri, Cntnap2 KO fare modelinde doğumdan sonra erken saatlerde, nöronal ağdaki epileptojenik değişikliklerin devam edebileceği28 ve bu hayvan modelinde hücresel değişikliklerin tanımlandığı bir zaman noktasında nakledilmiştir29. Bununla birlikte, yaş ekstrapolasyonunun potansiyel tuzaklarını ve faredeki belirli işlemlerin insan beynine karşı zamanlamasını göz önünde bulundurmak önemlidir.
Prosedürün kendisine odaklanan burada sunulan farklılaşma protokolü, kök hücrelerin küçük moleküllere dayanan diğer protokollerle karşılaştırıldığında hızlı ve yüksek verimli bir şekilde programlanmasını sağlayan transkripsiyon faktörlerinin kullanımına dayanmaktadır10,30. Bu yaklaşımın potansiyel bir dezavantajı, ekleme mutagenezi riski taşıyan lentiviral vektörlerin gerekliliği olabilir. Protokoldeki iki kritik adım, transkripsiyon faktörlerini eksprese eden hücreler için seçilecek ortama antibiyotiklerin ve anti-mitotik ajanın eklenmesi ve sırasıyla teratom oluşumu riskinden kaçınılarak proliferatif hücrelerin ortadan kaldırılmasıdır. Bu çalışmada sadece hdIN öncülleri test edilmiş olmasına rağmen, prosedürün diğer hücre kaynakları ve programlama / farklılaşma protokolleri ile uygulanabilir olması beklenmektedir. Bununla birlikte, diğer nöronal alt tipler ve / veya modeller doğrulanmalıdır.
hdIN öncülünün nakil yaşı olan 7 DIV'e, (i) Ki67'ye karşı immünoreaktivite ile değerlendirilen proliferatif hücrelerin yokluğuna, (ii) POU5F1 gibi pluripotens genlerinin ekspresyonundaki azalmaların daha önce bildirilen gözlemine ve nöronal belirteç MAP2 ve internöron belirteci GAD1'in bu zaman noktasında ortaya çıkmasına dayanarak karar verildi8 . Bununla birlikte, bu protokolü tanımlayan orijinal çalışma, DOX geri çekilmesinden sonra 14 DIV'de transplantasyongerçekleştirdi 9. Bu, annenin içme suyundaki DOX'un süt yoluyla emziren yavruların beyinlerine aşılanmış hücrelere ulaşıp ulaşamayacağı veya GABAerjik kaderi belirlemek için 7 DIV DOX indüksiyonunun yeterli olup olmadığı hakkında sorular ortaya çıkarmaktadır. Her ne kadar Yang ve ark. 14 günlük DOX'u in vitro9'da stabil nöronal hücreler üretmek için yeterli olarak tanımlamış olsalar da, Gonzalez-Ramos ve ark.8, GAD1 gen ekspresyonunu zaten 7 DIV'de tespit ettiler ve bu da GAD67'nin Ascl1 ve Dlx2 tarafından aşağı akış aktivasyonunun bu zaman noktasında zaten gerçekleştiğini gösteriyor. Bu nedenle, modelleme 7 DIV'de başlamıştır ve DOX tedavisine daha az bağımlı olabilir. Ayrıca, kemirgenlerde ve insanlarda elde edilen kanıtlar anne sütünde DOX varlığını göstermektedir 31,32 ve burada sunulan sonuçlar, aşılanmış hdIN'lerin 2 hafta ve 2 ay PT'deAscl1 için immünoreaktif olduğunu ve daha sonra 9 aylık PT'de internöron belirteçleri olduğunu göstermektedir. Aşılanmış popülasyonda, PV ve SST pozitif nöronların yanı sıra, internöronların alt popülasyonları için diğer belirteçler de kalretinin (CR) ve kalbindin (CB) gibi daha düşük miktarlarda bulunmuştur.
Bu prosedürün zorlu bir yönü, hem farklılaşma hem de yavruların yaşı için zamanlamaların koordinasyonudur. Genellikle, fare gebeliği çiftleşme kafesini kurduktan sonra 21 gün sürer, ancak bu bazen değişebilir. Bu senaryo, yetişkin kemirgenlerde hücre nakli yapılırken, her şey dikkatlice planlanıp düzenlenebildiğinde ortaya çıkmaz. Bununla birlikte, bu, 2 günlük aralıklarla iki ila üç çiftleşme kafesi veya birbirinden 2 günlük bir zaman atlamalı iki ila üç farklılaşma partisi kurarak kolayca hafifletilebilir.
Bu çalışmada kullanılan fareler ne immün yetmezlikli ne de immünsüprese olmasalar da, nakledilen hücreler in vivo olarak 9 aya kadar hayatta kaldılar ve ksenojenik hücrelere veya lokal inflamasyona karşı bağışıklık reaksiyonunun belirteçleri P14 veya 2 ay PT'de gözlenmedi. Aşılanmış ksenojenik hücrelerin immün reddi MHC / peptitlere karşı tetiklenir ve greft reddinin anahtar hücresel aracıları T lenfositler ve mikroglial hücrelerdir33, 34. Bu nedenle, T hücrelerinin belirteçlerine ve reaktif mikrogliaya immünoreaktivite araştırılmıştır. Konakçı dokudaki aşılanmış hücrelerin immün rejeksiyon belirtileri ya reaktif mikroglia seviyeleri ile ya da P14 veya 2 ayda WT farelerde T lenfositlerin varlığı ile tespit edilmedi. Ayrıca, değerlendirilen astroglioz ve inflamatuar sitokin seviyelerine dayanarak lokal inflamasyon gözlenmedi. Bu sonuç kısmen yenidoğan immün toleransına bağlı olabilir 35,36,37, diğer hücre kimlikleri, lokalizasyonları ve hayvan modelleri tarafından gözlenen35,38. Englund ve ark., bitişik beyaz cevher35'teki aşılanmış hücrelerin gözlemlenmesi de dahil olmak üzere, göç ve olgunlaşma açısından aşılanmış hücrelerin sonuçlarında bölgesel farklılıklar tespit etmişlerdir.
Son olarak, hipokampus içindeki aşılanmış hücrelerin daha fazla dağılması, hdIN'lerin aşılanmış bir çekirdek25 olarak kaldığı yetişkin kemirgenlere nakledilen diğer çalışmalara kıyasla gözlenmiştir. Bu dağılım aynı zamanda daha önce Yang ve ark.9 tarafından gözlemlenen sonuçlardan da farklıydı; bu durumda nakil sırasında hücrelerin yaşı ile açıklanabilir.