Stamceller er av stor interesse på grunn av deres potensial for bruk i regenerativ medisin ^1,2. Mange dyr, spesielt de som er lang levetid, opprettholder stamceller i deres voksne vev. Disse residente stamcellene fungerer for å opprettholde vev homeostase og brukes til reparasjon etter fysisk skade eller sykdom ^3,4. De fleste stamceller hos voksne dyr er passiviserende, en relativt sovende tilstand preget av cellesyklusstans og inaktivering av vekstsignalering⁵. Som svar på ekstrinsiske signaler går stamceller ut av passiviteten, går inn i cellesyklusen og begynner å generere datteravkom som er spesifikk for deres vevstype. For eksempel, for å montere en effektiv immunrespons, induserer antigen-presenterende celler passiv naive T-celler for å komme inn i cellesyklusen og clonally utvide⁶. Som svar på skjelettmuskulaturskader, kommer muskelsatellitt stamceller inn i cellesyklusen og genererer datter myoblaster for å erstatte skadede myofibrils ^5,7. Selv om det er klart at passive stamceller reagerer på ekstrinsiske signaler, forblir arten av den ekstrinsiske signalet i tillegg til mekanismen for cue-indusert stamcelleaktivering. Å få en bedre forståelse av hvordan passive stamceller reagerer på ekstrinsiske signaler og gå inn i cellesyklusen, vil bidra til utvikling av bedre stamcellebehandlinger i klinikken og øke vitenskapelig kunnskap.

I flere tiår har modellorganismer blitt brukt til å avdekke genene og cellesignalveiene som regulerer stamcelleproliferasjon under utvikling og i voksen alder. I Drosophila deler nevrale stamceller (NSC), kjent som nevroblaster (NBs), gjennom hele utviklingen for å generere alle nevroner og glia som til slutt integreres, og danner nevralkretsen som kreves for hjernefunksjon ^8,9. I likhet med andre stamceller deler NBs asymmetrisk for å fornye seg selv og i noen tilfeller symmetrisk for å utvide stamcellebassenget. NBs er spesifisert under embryogenese og de fleste går inn passivitet mot slutten, sammenfallende med fallende mors næringsbutikker (figur 1). Etter at embryogenesen er fullført, klekker larver og begynner å mate. Som svar på dyrefôring reaktiverer NBs fra passiviteten og gjenopptar celledelinger 10,11,12,13,14,15,16. Fordi Drosophila CNS er relativt enkel og fordi NBs inn- og utgangs passiviteten på definerte tidspunkter, ved hjelp av Drosophila for å undersøke reguleringen av passiviteten, inngangen og utgangen, viser seg å være ideell.

Figur 1: Relativ spredning av CB NBs (sentrale hjerne neuroblaster, rød) og MB NBs (sopp kroppen nevroblaster, blå) over utviklingstid. På slutten av embryogenesen opphører de fleste NBs (rød linje) spredning og går inn i passivitet. Passivence fortsetter til nyutviklede larver bruker sitt første komplette måltid. Fokuspunktene for denne metoden er betegnet i røde sirkler (1, passiviscens og 2, reaktivering). MB NBs (blå) er en undergruppe av sentrale hjerne-NBer som deler seg kontinuerlig gjennom hele utviklingen (4 per hjernehalvdel). Klikk her for å se en større versjon av denne figuren.

Som svar på dyrefôring blir PI3-kinase og TOR vekstsignalveier aktive i NBs og i deres glial og trakeal nisje 10,11,15,16. Når næringsstoffene trekkes tilbake eller når nivåene av PI3-kinase reduseres, unnlater NBs å reaktivere og veksten av glia og luftrør reduseres også 10,11,15,16. Den nåværende modellen hevder at NB-reaktivering er koblet til larvvekst av fettlegemet, som frigjør et systemisk signal som svar på dyrefôring 12,17,18. Dette signalet, som forblir unnvikende, fremmer sannsynligvis uttrykket og frigjøringen av Drosophila insulinlignende peptid (Dilps) i hjernen, noe som fører til nedstrøms aktivering av PI3-kinase i NBs og deres glial og trakeal nisje. For bedre å forstå arten av de systemiske signalene, utviklet vi en metode for å reaktivere passiviserende NBs i kultiverte hjerneutløp. Med denne metoden kan reaktivering av NBs analyse i fravær av hele animalske systemiske signaler. Eksogene faktorer kan leveres på nytt til kulturmediene og NB-reaktivering analysert basert på innlemmelsen av tymidanalogen, EdU. Ved hjelp av denne metoden bestemte vi oss for at eksogent insulin er tilstrekkelig til å reaktivere passivisere NBs i hjerneeksektiver. Fremtidig arbeid vil være rettet mot å identifisere ytterligere faktorer som, når det legges tilbake, enten positivt eller negativt regulerer NB-passivence i hjerneutløp.