Stamceller är av stort intresse på grund av deras potential för användning inom regenerativ medicin ^1,2. Många djur, särskilt de som är långlivade, upprätthåller stamceller i sina vuxna vävnader. Dessa bosatta stamceller fungerar för att upprätthålla vävnadshomeostas och används för reparation efter fysisk skada eller sjukdom ^3,4. De flesta stamceller hos vuxna djur är vilande, ett relativt vilande tillstånd som kännetecknas av cellcykelstopp och inaktivering av tillväxtsignalering⁵. Som svar på yttre signaler lämnar stamceller från lugn, går in i cellcykeln och börjar generera dotteravkomma som är specifik för deras vävnadstyp. Till exempel, för att montera ett effektivt immunsvar, inducerar antigenpresenterande celler vilande naiva T-celler att komma in i cellcykeln och klonalt expandera⁶. Som svar på skelettmuskelskador kommer muskelsatellitstamceller in i cellcykeln och genererar dottermycoblaster för att ersätta skadade myofibriller ^5,7. Även om det är uppenbart att vilande stamceller svarar på yttre signaler, är arten av den yttre signalen i många fall fortfarande oklar liksom mekanismen för cue-inducerad stamcellsaktivering. Att få en bättre förståelse för hur vilande stamceller svarar på yttre signaler och går in i cellcykeln kommer att bidra till utvecklingen av bättre stamcellsterapier i kliniken och öka den vetenskapliga kunskapen.

I årtionden har modellorganismer använts för att avslöja de gener och cellsignalvägar som reglerar stamcellsproliferation under utveckling och i vuxen ålder. I Drosophila delar neurala stamceller (NSC), kända som neuroblaster (NBs), under hela utvecklingen för att generera alla neuroner och glia som i slutändan integreras och bildar den neurala kretsen som krävs för hjärnfunktion ^8,9. Liksom andra stamceller delar sig NBs asymmetriskt för att självförnya och i vissa fall symmetriskt expandera stamcellspoolen. CB specificeras under embryogenesen och de flesta går in i lugn mot slutet, samtidigt som de minskar moderns näringslager (figur 1). När embryogenesen är klar kläcker larverna och börjar mata. Som svar på utfodring av djur återaktiveras NBs från lugn och återupptar celldelningar 10,11,12,13,14,15,16. Eftersom Drosophila CNS är relativt enkelt och eftersom NBs går in och ut ur lugn vid definierade tidpunkter, använder Drosophila för att undersöka regleringen av lugn, inresa och utgång, visar sig vara idealisk.

Figur 1: Relativ proliferation av CB NBs (centrala hjärnneuroblaster, röda) och MB NBs (svampkroppsneuroblaster, blå) över utvecklingstiden. I slutet av embryogenesen upphör de flesta NBs (röda linjen) proliferation och går in i lugn. Quiescence fortsätter tills nykläckta larver konsumerar sin första kompletta måltid. Fokuspunkterna för denna metod betecknas i röda cirklar (1, lugn och 2, reaktivering). MB NBs (blå) är en delmängd av centrala hjärnans NABs som delar sig kontinuerligt under hela utvecklingen (4 per hjärnhalvklot). Klicka här för att se en större version av denna figur.

Som svar på djurfoder blir PI3-kinas och TOR tillväxtsignalvägar aktiva i NBs och i deras glial- och trakealnisch 10,11,15,16. När näringsämnen i kosten dras tillbaka eller när nivåerna av PI3-kinas reduceras, misslyckas NBs med att återaktivera och tillväxten av glia och luftstrupen minskar också 10,11,15,16. Den nuvarande modellen hävdar att NB-reaktivering är kopplad till larvtillväxt av fettkroppen, vilket frigör en systemisk signal som svar på djurfoder 12,17,18. Denna signal, som förblir svårfångad, främjar sannolikt uttrycket och frisättningen av Drosophila insulinliknande peptid (Dilps) i hjärnan, vilket leder till nedströms aktivering av PI3-kinas i NBs och deras glial och trakeal nisch. För att bättre förstå arten av de systemiska signalerna utvecklade vi en metod för att återaktivera vilande NA i odlade hjärnutplantningar. Med denna metod kan reaktivering av NBs analyseras i frånvaro av systemiska signaler för hela djur. Exogena faktorer kan återföras till odlingsmediet och NB-reaktivering analyseras baserat på införlivandet av tymidinanalogen, EdU. Med hjälp av denna metod bestämde vi att exogent insulin är tillräckligt för att återaktivera vilande NK i hjärnutplanteringar. Framtida arbete kommer att syfta till att identifiera ytterligare faktorer som, när de läggs tillbaka, antingen positivt eller negativt reglerar NB-lugn i hjärnutplantningar.