Homochronic transplante de precursores interneurônio nos cérebros de Mouse pós-natal precoce

Função cortical adequada requer um equilíbrio entre neurônios de projeção excitatória e inibitória gabaérgica interneurônios, uma população extremamente heterogêneo com morfologias distintas, Propriedades eletrofisiológicas, conectividade e neuroquímicos marcadores. Desenvolvimento anormal e função de interneurônios (e subgrupos específicos interneurônio) tem sido associada com o Patobiológico de transtornos psiquiátricos como esquizofrenia, autismo e epilepsia^1,2,3. Além disso, muitos genes implicados nestes distúrbios cerebrais são fortemente enriquecidos em interneurônios jovem⁴. Assim, uma maior compreensão dos mecanismos que regulam a maturação e interneurônio destino determinação é necessária para compreender o desenvolvimento normal e potenciais etiologias de numerosas doenças do cérebro.

Interneurônios prosencéfalo nascem principalmente a partir de duas estruturas embrionárias transitórias, as medial e caudais Eminências ganglionar (MGE e CGE, respectivamente). Estas células postmitotic (precursores de interneurônio) em seguida, passam por uma fase de migração tangencial prolongada para dispersar ao longo do telencéfalo onde eles integrarem uma grande variedade de circuitos. MGE-derivado interneurônios consistem em três subgrupos em grande parte não-sobreposição, neuroquimicamente definidos: rápido spiking interneurônios parvalbumin (PV⁺), não-fast spiking interneurônios somatostatina (SST⁺) e tarde cravação neuronal nítrico Interneurônios óxido de sintase (nNOS⁺) que constituem as células neurogliaform e ivy hippocampal. Numerosos laboratórios identificaram vários mecanismos dentro do MGE que regulam o destino inicial as decisões em PV⁺ ou SST + interneurônios, incluindo gradientes espaciais de morphogens, data de nascimento de precursores interneurônio e o modo de divisão neurogênica ^{5 , 6 , 7 , 8 , 9 , 10}. tem sido proposto que interneurônios inicialmente diferenciarem em ‘classes cardeais’ e em seguida, progressivamente maduro em ‘classes definitivas’, como eles interagem com seu ambiente¹¹. Provas recentes indicam que alguns subtipos de interneurônio maduro podem ser geneticamente hardwired como essas células se tornam postmitotic nas Eminências ganglionar, indicando que os programas genéticos intrínsecos definidos precoce podem desempenhar um papel maior do que anteriormente agradecido^12,13. No entanto, a questão fundamental de como os programas genéticos intrínsecos interagem com pistas ambientais para diferenciação de unidade em subtipos distintos interneurônio permanece largamente inexplorada.

Numerosos estudos transplantamos células embrionárias MGE diretamente em uma variedade de regiões do cérebro, com os resultados de consenso que transplantaram células maduras e liberação de GABA para inibir geralmente o circuito endógeno local^{14,15, 16,17,18,19}. Estas observações de prometendo geraram interesse significativo no uso de células-tronco pluripotentes induzidas humana (hIPSC)-derivado de interneurônios para tratar uma variedade de doenças do cérebro. No entanto, muito poucos desses estudos avaliar se estas células enxertadas maduro em tipos esperados dos interneurônios maduros, um componente crítico quando se pensa em abordagens translacionais.

Para resolver, como o ambiente influencia interneurônio diferenciação e maturação, uma estratégia foi concebida para transplante de precursores imaturos interneurônio em novos ambientes de cérebro a fim de examinar se enxertados interneurônios adotam características do host ambiente ou manter características do doador ambiente²⁰. MGE transplantes não são adequados para abordar esta questão, porque o MGE contém uma população mista de interneurônio e células de projeção gabaérgica que dispersarem ao longo de inúmeras regiões de cérebro²¹. Sem saber onde estas células MGE que migraram, um pode não totalmente avaliar como esses transplantes são afetados pelo ambiente de cérebro. Por colheita precursores interneurônio no início pós-natal momentos, este problema é contornado pela obtenção de células imaturas que completou sua migração e atingiu sua meta região do cérebro, mas ter a mínima interação com o ambiente. Centrando-se em características específicas de interneurônios diferencialmente expressos entre regiões distintas do cérebro, pode então determinar como o ambiente de host muda Propriedades interneurônio. A abordagem geral descrita no presente protocolo deve ser aplicável para qualquer investigador que quer examinar os neurônios como jovens se comportam quando desafiado em um novo ambiente.