Publicerad: 2020-08-24 13:56 | Uppdaterad: 2020-08-24 13:59

Studie avslöjar utvecklingen av nervcellers öde

Illustration of a neuron, credit: Pixabay CC0.
Neuron. Photo: Pixabay CC0

I en tvärvetenskaplig studie som kombinerar utvecklings- och beräkningsbiologi, har forskare från Karolinska Institutet och Medical University of Vienna, tillsammans med forskare i USA, Italien och Frankrike, avslöjat en dynamisk transkriptomisk färdplan för utvecklingen av somatosensoriska nervceller och vunnit insikter om de mekanismer som ligger till grund för dessa nervcellers öde. Resultaten publiceras i Nature Communications.

porträttbild av Saida Hadjab.
Saida Hadjab. Photo: Stefan Zimmerman

– Vår studie undersöker dynamiska förändringar av genuttryck på encellsnivå, när progenitorceller gradvis differentieras till nervceller och sedan diversifieras till olika sensoriska nervcellstyper. Den ger viktig mekanisktisk kunskap rörande de differentieringsprogram som leder till uppkomsten av identiteten hos tidiga sensoriska neurontyper, säger Saida Hadjab, forskare vid Institutionen för neurovetenskap och huvudförfattare till studien.

Forskarna identifierar och kan rekonstruera de utvecklingsbanor som celler från stamcellsnischer använder på deras väg mot olika sensoriska myeliniserade och icke-myeliniserade nervcellstyper (ansvariga för beröring, smärta, temperatur och proprioception). De identifierar gener som aktiveras på vägen mot specialisering, och har särskilt granskat viktiga beslutsnoder, så kallade förgreningsnoder, där nervcellernas öde avgörs.

– Intressant nog bestäms det neuronala ödet före förgreningsnoden genom konkurrande intracellulära genprogram, efter binära principer, förklara Saida Hadjab.

Följaktligen genereras den tidiga mångfalden av sensoriska nervceller genom successiva bi-potentiella mellanprodukter, där synkronisering av relevanta genmoduler med konkurrerande, hämmande ödesprogram föregår cellens stabilisering och slutliga uppdrag.

På vilka sätt kan denna nya kunskap bidra till att förbättra människors hälsa?

– Identifieringen av genuppsättningar som är grundläggande för sensoriska nervcellers specifika öde kan vara till nytta för utveckling av pluripotenta stamcells- och embryonala stamcellsteknologier. Dessa kunskaper skulle kunna leda till ökade möjligheter  att kontrollera och konstruera specifika nervcellspopulationer som kan användas inom grundforskningen, för reparation och nybildning av vissa vävnader samt för screening av läkemedel mot, till exempel, neurodegenerativa sjukdomar eller olika smärttillstånd, säger Saida Hadjab

Forskarna som ingår i studien presenterar dessutom en färdplan för förgreningsanalys som belyser gener involverade i dynamiska förändringar av cellers tillstånd. Detta kan bidra till att tolka den kombinatoriska koden för gener som är ansvariga för förändringar i cellers stabila tillstånd. Om detta tillstånd rubbas skulle dessa kunskaper även kunna möjliggöra att med riktade manipulationer återställa cellerna till ett friskt tillstånd. Detta kan förhoppningsvis i sin tur leda till upptäckt av nya läkemedel.

Studien finansierades av Vetenskapsrådet, Knut och Alice Wallenbergs Stiftelse, Austrian Science Fund, Ming Wai Lau Centre, Karolinska Institutet och Hjärnfonden bland andra.

Publikation

“Single cell RNA sequencing identifies early diversity of sensory neurons forming via bi-potential intermediates”.
Faure L, Wang Y, Kastriti ME, Fontanet P, Cheung K KY, Petitpré C, Wu H, Linyu Sun L, Runge K, Croci L, Landy MA, Lai HC, Consalez GG, de Chevigny A, Lallemend F, Adameyko I, Hadjab S
Nature Communications, 21 August 2020, 11, 4175; https://doi.org/10.1038/s41467-020-17929-4

Kontakt

Saida Hadjab Forskare