Stamceller er af stor interesse på grund af deres potentiale til brug i regenerativ medicin ^1,2. Mange dyr, især dem, der er langlivede, opretholder stamceller i deres voksne væv. Disse hjemmehørende stamceller fungerer til at opretholde vævshomeostase og bruges til reparation efter fysisk skade eller sygdom ^3,4. De fleste stamceller hos voksne dyr er stillestående, en relativt sovende tilstand karakteriseret ved cellecyklusstop og inaktivering af vækstsignalering⁵. Som reaktion på ydre signaler forlader stamceller fra stilhed, går ind i cellecyklussen og begynder at generere datterafkom, der er specifikke for deres vævstype. For eksempel, for at montere et effektivt immunrespons, inducerer antigenpræsenterende celler quiescent naive T-celler til at komme ind i cellecyklus og klonalt udvide⁶. Som reaktion på skeletmuskelskader kommer muskelsatellitstamceller ind i cellecyklussen og genererer datter myoblaster til erstatning for beskadigede myofibriller ^5,7. Selvom det er klart, at stillestående stamceller reagerer på ydre signaler, forbliver arten af det ydre signal i mange tilfælde uklart såvel som mekanismen for cue-induceret stamcelleaktivering. At få en bedre forståelse af, hvordan stillestående stamceller reagerer på ydre signaler og kommer ind i cellecyklussen, vil hjælpe med udviklingen af bedre stamcelleterapier i klinikken og øge den videnskabelige viden.

I årtier er modelorganismer blevet brugt til at afdække de gener og cellesignalveje, der regulerer stamcelleproliferation under udvikling og i voksenalderen. I Drosophila deler neurale stamceller (NSC’er), kendt som neuroblaster (NB’er), sig gennem hele udviklingen for at generere alle neuroner og glia, der i sidste ende integreres og danner det neurale kredsløb, der kræves til hjernefunktion ^8,9. Ligesom andre stamceller deler NB’er sig asymmetrisk for at forny sig selv og i nogle tilfælde symmetrisk for at udvide stamcellepuljen. NB’er specificeres under embryogenese, og de fleste går ind i stilhed mod slutningen, sammenfaldende med faldende maternelle næringsstoflagre (figur 1). Efter embryogenese er afsluttet, lukker larverne og begynder at fodre. Som reaktion på dyrefodring genaktiverer NB’er fra stilhed og genoptager celledelinger 10,11,12,13,14,15,16. Fordi Drosophila CNS er relativt enkel, og fordi NB’er går ind og ud af quiescence på definerede tidspunkter, viser det sig ideelt at bruge Drosophila til at undersøge reguleringen af quiescence, ind- og udrejse.

Figur 1: Relativ spredning af CB NB’er (centrale hjerneneuroblaster, rød) og MB NB’er (svampekropsneuroblaster, blå) over udviklingstid. Ved afslutningen af embryogenese ophører de fleste NB’er (rød linje) med spredning og går ind i quiescence. Quiescence fortsætter, indtil friskklækkede larver spiser deres første komplette måltid. Tidspunkterne for denne metode betegnes i røde cirkler (1, quiescence og 2, reaktivering). MB NB’er (blå) er en delmængde af centrale hjerne-NB’er, der opdeles kontinuerligt gennem hele udviklingen (4 pr. Hjernehalvdel). Klik her for at se en større version af denne figur.

Som reaktion på dyrefoder bliver PI3-kinase og TOR vækstsignalveje aktive i NB’er og i deres glial- og trakealniche 10,11,15,16. Når næringsstoffer i kosten trækkes tilbage, eller når niveauet af PI3-kinase reduceres, undlader NB’er at genaktivere, og væksten af glia og luftrør reduceres også 10,11,15,16. Den nuværende model postulerer, at NB-reaktivering er koblet til larvevækst af fedtlegemet, som frigiver et systemisk signal som reaktion på dyrefoder 12,17,18. Dette signal, som forbliver undvigende, fremmer sandsynligvis ekspressionen og frigivelsen af Drosophila insulinlignende peptid (Dilps) i hjernen, hvilket fører til nedstrøms aktivering af PI3-kinase i NB’er og deres glial- og trakeal niche. For bedre at forstå arten af de systemiske signaler udviklede vi en metode til at genaktivere quiescent NB’er i dyrkede hjerneforplantninger. Med denne metode kan reaktivering af NB’er analyseres i fravær af hele dyrs systemiske signaler. Eksogene faktorer kan genforsynes på kulturmedierne og NB-reaktiveringsassayed baseret på inkorporeringen af thymidinanalogen, EdU. Ved hjælp af denne metode fastslog vi, at eksogent insulin er tilstrækkeligt til at genaktivere quiescent NB’er i hjerneeksplanter. Fremtidigt arbejde vil være rettet mod at identificere yderligere faktorer, der, når de tilføjes tilbage, enten positivt eller negativt regulerer NB-quiescens i hjerneforplantninger.